第十二章第十二章 电能能量守恒定律电能能量守恒定律学习目标学习目标1.通过分析生活实例通过分析生活实例,知道不同形式的能量之间可以相互转化知道不同形式的能量之间可以相互转化,了解能量自发了解能量自发转化是具有方向性的转化是具有方向性的,了解能量守恒定律是自然界最普遍、最基本的自然规了解能量守恒定律是自然界最普遍、最基本的自然规律之一律之一.2.通过调查、查阅资料等活动通过调查、查阅资料等活动,了解利用水能、风能、太阳能、核能的方式了解利用水能、风能、太阳能、核能的方式,了解什么是核裂变与核聚变了解什么是核裂变与核聚变,知道在有效、安全的控制下知道在有效、安全的控制下,核能可以成为解核能可以成为解决能源紧缺问题的途径之一决能源紧缺问题的途径之一,体会众多核科学家为人类有效利用核能做出的体会众多核科学家为人类有效利用核能做出的贡献贡献,了解科学知识在生活和科技中的应用了解科学知识在生活和科技中的应用.3.通过讨论生产、生活中能量的来源通过讨论生产、生活中能量的来源,知道利用能源是人类生存和社会发展知道利用能源是人类生存和社会发展的必要条件之一的必要条件之一,知道人类利用的能源分为可再生能源和不可再生能源知道人类利用的能源分为可再生能源和不可再生能源,形形成保护环境、节约资源、促进可持续发展的社会责任感成保护环境、节约资源、促进可持续发展的社会责任感.4.通过讨论能源的开发和利用过程中所带来的环境污染问题通过讨论能源的开发和利用过程中所带来的环境污染问题,认识环境污染认识环境污染的危害的危害,了解科学、技术、社会、环境协调发展的关系了解科学、技术、社会、环境协调发展的关系,具有环境保护的意具有环境保护的意识和行动识和行动.4能源与可持续发展能源与可持续发展知识点一能量转移或转化的方向性知识点一能量转移或转化的方向性答案答案:不正确不正确.因为人骑自行车下坡时因为人骑自行车下坡时,受到地面和空气的阻力受到地面和空气的阻力,阻阻力做功产生热量力做功产生热量,机械能转化为内能机械能转化为内能,但总能量守恒但总能量守恒.1.如图所示如图所示,某人骑自行车沿斜面匀速下坡某人骑自行车沿斜面匀速下坡(脚踏板不转动脚踏板不转动),在下在下坡过程中坡过程中,系统的动能不变系统的动能不变,势能减小势能减小,因而能量不守恒因而能量不守恒,这种说法这种说法正确吗正确吗?为什么为什么?2.能量守恒定律能量守恒定律:能量既不会凭空产生能量既不会凭空产生,也不会凭空消失也不会凭空消失,它只能它只能从一种形式从一种形式 为其他形式为其他形式,或者从一个物体或者从一个物体 到别的物体到别的物体,在转化或转移的过程中在转化或转移的过程中,能量的总量保持不变能量的总量保持不变.3.能量耗散能量耗散:在能量转化的过程中在能量转化的过程中,一部分能量转化为一部分能量转化为 能流散能流散到周围环境中到周围环境中,我们很难把这些我们很难把这些 能收集起来重新利用能收集起来重新利用,这种现这种现象叫作能量的耗散象叫作能量的耗散.转化转化转移转移内内内内4.能量耗散表明能量耗散表明,在能源的利用过程中在能源的利用过程中,能量在数量上虽未减少能量在数量上虽未减少,但在可利用的但在可利用的 上降低了上降低了,从便于利用的能源变成不便于从便于利用的能源变成不便于利用的能源利用的能源.5.能量耗散是从能量耗散是从 的角度反映出自然界中的宏观过程的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性具有方向性.能源的利用受这种方向性的制约能源的利用受这种方向性的制约,所以所以,能源的利能源的利用是有条件的用是有条件的,也是有代价的也是有代价的.品质品质能量转化能量转化知识点二能源的分类与应用知识点二能源的分类与应用1.能源的分类能源的分类.(1)不可再生能源不可再生能源:无法在短时间内再生无法在短时间内再生,如煤炭、如煤炭、和天然和天然气等化石能源气等化石能源.(2)可再生能源可再生能源:在自然界可以再生在自然界可以再生,如水能、风能如水能、风能、等等能源能源.2.能源的开发和应用能源的开发和应用:近年来近年来,我国在能源开发方面取得了很大我国在能源开发方面取得了很大的成就的成就,如太阳能发电、如太阳能发电、发电、风能发电发电、风能发电和和 发发电等电等.石油石油潮汐能潮汐能水力水力核能核能3.太阳能可以转化成多种其他形式的能量太阳能可以转化成多种其他形式的能量,应用范围非常广泛应用范围非常广泛.如图所示如图所示,太阳能装置工作时太阳能装置工作时,能转化能转化为为 能能.太阳太阳电电知识点三能源与社会发展知识点三能源与社会发展1.人类对能源的利用大致经历了三个时期人类对能源的利用大致经历了三个时期,即柴薪时期、煤炭时即柴薪时期、煤炭时期、石油时期期、石油时期.20世纪中叶之后世纪中叶之后,人类对能源的利用人类对能源的利用,正从第三个正从第三个时期向时期向 时期过渡时期过渡.2.可持续发展的核心是追求发展与资源、环境的平衡可持续发展的核心是追求发展与资源、环境的平衡,这就需要这就需要树立新的能源树立新的能源 ,并转变能源的供需模式并转变能源的供需模式.多能源结构多能源结构安全观安全观小试身手小试身手判断下列说法的正误并和同学交流判断下列说法的正误并和同学交流(正确的打正确的打“”,错误的打错误的打“”).).1.当一个物体的能量减少时当一个物体的能量减少时,一定有其他物体的能量增一定有其他物体的能量增加加.()2.能量永远不会增加或减少能量永远不会增加或减少,只能转化或转移只能转化或转移.()3.由于能量守恒由于能量守恒,我们不需要节能我们不需要节能.()4.能量耗散表明能量正在逐渐消失能量耗散表明能量正在逐渐消失.()探究一探究一能量守恒定律的理解和应用能量守恒定律的理解和应用问题情境问题情境飞飞船返回舱船返回舱(如图所示如图所示)进入地球大气层以后进入地球大气层以后,由于高速下落而与由于高速下落而与空气发生剧烈摩擦空气发生剧烈摩擦,返回舱表面的温度逐渐上升返回舱表面的温度逐渐上升.1.进入大气层很长一段时间进入大气层很长一段时间,返回舱加速下落返回舱加速下落,返回舱表面温度返回舱表面温度逐渐升高逐渐升高.该过程返回舱动能和势能怎么变化该过程返回舱动能和势能怎么变化?机械能守恒吗机械能守恒吗?答案答案:动能增加动能增加,势能减小势能减小.由于有摩擦阻力做功由于有摩擦阻力做功,机械能不守恒机械能不守恒.2.返回舱表面温度越高返回舱表面温度越高,内能越大内能越大.返回舱加速下落过程中什么返回舱加速下落过程中什么能向什么能转化能向什么能转化?机械能和内能的总量变化吗机械能和内能的总量变化吗?答案答案:加速下落过程中势能转化为动能和内能加速下落过程中势能转化为动能和内能.机械能减少机械能减少,内能内能增加增加,机械能向内能转化机械能向内能转化.机械能和内能的总量不机械能和内能的总量不变变.过程建构过程建构3.应用能量守恒定律的解题步骤应用能量守恒定律的解题步骤:(1)明确研究对象及研究过程明确研究对象及研究过程.(2)明确该过程中明确该过程中,哪些形式的能量在变化哪些形式的能量在变化.(3)确定参与转化的能量中确定参与转化的能量中,哪些能量增加哪些能量增加,哪些能量减少哪些能量减少.(4)列出增加的能量和减少的能量之间的守恒式列出增加的能量和减少的能量之间的守恒式(或初、末状或初、末状态能量的守恒式态能量的守恒式).【典例【典例1】下列对能量守恒定律的认识错误的是】下列对能量守恒定律的认识错误的是()A.某种形式的能量减少某种形式的能量减少,一定存在其他形式的能量增加一定存在其他形式的能量增加B.某个物体的能量减少某个物体的能量减少,必然有其他物体的能量增加必然有其他物体的能量增加C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器永动机是永动机是不可能制成的不可能制成的D.石子从空中落下石子从空中落下,最后静止在地面上最后静止在地面上,说明能量消失了说明能量消失了解析解析:根据能量守恒定律可知根据能量守恒定律可知,某种形式的能量减少某种形式的能量减少,其他形式的其他形式的能量一定增加能量一定增加,故选项故选项A正确正确;某个物体的能量减少某个物体的能量减少,根据能量守根据能量守恒定律可知恒定律可知,必然有其他物体的能量增加必然有其他物体的能量增加,故选项故选项B正确正确;不需要不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器任何外界的动力而持续对外做功的机器永动机永动机,违反了能违反了能量守恒定律量守恒定律,不可能制成不可能制成,故选项故选项C正确正确;石子在运动和碰撞中机石子在运动和碰撞中机械能转化为了自身及周围物体的内能械能转化为了自身及周围物体的内能,能量并没有消失能量并没有消失,故选项故选项D错错误误.故选故选D答案答案:D【典例【典例2】(多选多选)一颗子弹以某一速度击中静止在光滑水平面上一颗子弹以某一速度击中静止在光滑水平面上的木块的木块,并从中穿出并从中穿出,忽略空气阻力忽略空气阻力,对于这一过程对于这一过程,下列说法正确的下列说法正确的是是()A.子弹减少的机械能等于木块增加的机械能子弹减少的机械能等于木块增加的机械能B.子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统产生的热量子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统产生的热量C.子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和D.子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块和子弹增加的内子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块和子弹增加的内能之和能之和解析解析:子弹射穿木块的过程中子弹射穿木块的过程中,由于摩擦力的作用由于摩擦力的作用,子弹的动能减子弹的动能减少少,木块的动能增加木块的动能增加,同时产生热量同时产生热量,且系统产生的热量在数值上且系统产生的热量在数值上等于系统机械能的损失量等于系统机械能的损失量,故选项故选项A错误错误,选项选项B正确正确;子弹的动能子弹的动能减少量应等于木块动能的增加量与系统内能增加量之和减少量应等于木块动能的增加量与系统内能增加量之和,故选项故选项C错误错误,选项选项D正确正确.答案答案:BD探究探究二二能源与社会发展能源与社会发展问题情境问题情境1.和同学交流讨论能量耗散与能量守恒是否矛盾和同学交流讨论能量耗散与能量守恒是否矛盾.答案答案:能量耗散和能量守恒并不矛盾能量耗散和能量守恒并不矛盾,能量耗散表明能量耗散表明,在能源利用在能源利用的过程中的过程中,能量在数量上并没有减少能量在数量上并没有减少,但是在可利用的品质上降但是在可利用的品质上降低了低了,从便于利用变为不便于利用了从便于利用变为不便于利用了,这是节约能源的根本原因这是节约能源的根本原因.答案答案:由图可知由图可知,我国的能源结构以煤炭为主我国的能源结构以煤炭为主;我国的能源消耗我国的能源消耗中不可再生能源占据的比例过大中不可再生能源占据的比例过大,可再生能源的比例过小可再生能源的比例过小,结结构不合理构不合理.2.我我国国2020年年能源结构统计图如图所示能源结构统计图如图所示,请根据此图数据总结出我国能源结构现状请根据此图数据总结出我国能源结构现状.试着提出改善这种现状的合理化建议试着提出改善这种现状的合理化建议.建议建议:节能降耗节能降耗;开发新能源开发新能源;开发可再生能源开发可再生能源(如太阳能、风能如太阳能、风能等等).过程建构过程建构1.能源的分类能源的分类:不可再生能源不可再生能源:煤、石油、天然气等煤、石油、天然气等.可再生能源可再生能源:风能、水能、潮汐能等风能、水能、潮汐能等.2.能量转化和转移具有方向性能量转化和转移具有方向性.(1)机械能可以自发地全部转化为内能机械能可以自发地全部转化为内能,但内能不能自发地全部但内能不能自发地全部转化为机械能而不引起其他变化转化为机械能而不引起其他变化.(2)内能总是自动地从高温物体向低温物体转移内能总是自动地从高温物体向低温物体转移,而不能自动地而不能自动地从低温物体向高温物体转移从低温