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2019-2020年高中物理《能量守恒定律與能源》導(dǎo)學(xué)案 新人教版必修2 【課題】：能量守恒定律與能源 【課型】問題生成解決課 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1. 了解各種不同形式的能，知道能量是一個(gè)重要的物理量。 2. 知道能量守恒定律確立的兩類重要事實(shí)。 3. 能夠敘述能量守恒定律的內(nèi)容，會(huì)用能量守恒的觀點(diǎn)分析、解釋一些實(shí)際問題。 4. 認(rèn)識(shí)建立能量守恒定律的重大意義。 5. 了解能量耗散，了解自然界中宏觀過程中能量守恒以及能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性，認(rèn)識(shí)提高效率的重要性。 6. 知道能源短缺和環(huán)境惡化是關(guān)系到人類社會(huì)能否持續(xù)發(fā)展的大問題，增強(qiáng)節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)的意識(shí)。 【重點(diǎn)】能量守恒定律的內(nèi)容。 【難點(diǎn)】理解能量守恒定律的確切含義。 【知識(shí)回顧】 【自主導(dǎo)學(xué)】 1、能量守恒定律的內(nèi)容是： ____________________________________________________. 能量有多種形式，與機(jī)械運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的能叫做機(jī)械能，與化學(xué)反應(yīng)對(duì)應(yīng)的能叫做化學(xué)能，與電荷運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的能叫做電能，與熱運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的能叫做內(nèi)能，……，此外還有生物能、磁能、核能等。當(dāng)只有重力做功時(shí)，物體的重力勢(shì)能與動(dòng)能發(fā)生轉(zhuǎn)化，減少（增加）的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為增加（減少）的動(dòng)能，物體的機(jī)械能是守恒的，可見機(jī)械能守恒定律僅僅是能量守恒定律在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的特殊體現(xiàn)。涉及機(jī)械能與內(nèi)能發(fā)生轉(zhuǎn)化時(shí)，物體的機(jī)械能不再守恒，減少（增加）的機(jī)械能將轉(zhuǎn)化為增加（減少）的內(nèi)能，這時(shí)盡管機(jī)械能不再守恒，但包括___________在內(nèi)的總能量還是守恒的。第一類永動(dòng)機(jī)之所以不能實(shí)現(xiàn)，其原因是因?yàn)開____________________。 2、能量的耗散是指__________________________________，能量耗散并不違背 _________，但反映出自然界中宏觀過程具有_________，能源利用受它的制約，所以能源利用是有________，也是有___________。 【例題解析】 例1 在某密閉隔熱的房間內(nèi)有一電冰箱，現(xiàn)接通電源使電冰箱開始工作，并打開電冰箱的門，則過段時(shí)間后室內(nèi)的溫度將( ) A、降低　　B、不變　　C、升高　　D、無法判斷 拓展 如圖為化學(xué)中電解食鹽（NaCl）水的示意圖，a、b為兩根導(dǎo)體電極，從能量角度看，電解的過程是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程，由于食鹽水有一定的電阻，所以有一部分電能將轉(zhuǎn)化為焦耳熱。設(shè)電源電壓為U，a、b間食鹽水的等效電阻為R，電流表的示數(shù)為I，不計(jì)電極的電阻，下列說法正確的是( ) A、電流表的示數(shù)等于U/R B、電源的電壓等于IR C、單位時(shí)間產(chǎn)生的焦耳熱等于I2R D、單位時(shí)間產(chǎn)生的化學(xué)能等于IU-I2R 答案：BC[提示：電解過程中在把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的同時(shí)，電解液電阻上也要產(chǎn)生焦耳熱，作為電解來講，此部分能量是浪費(fèi)了] 例2 瀑布從20cm高處以Q=103m3/s的流量豎直落下，流進(jìn)底部的水輪機(jī)后再以2m/s的速度流出，水輪機(jī)再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。如果水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的效率是80%，那么發(fā)電機(jī)發(fā)出的電功率有多大？（瀑布在山頂?shù)乃俣瓤珊雎圆挥?jì)，g取10m/s2） 拓展 某地強(qiáng)風(fēng)速為v=14m/s，設(shè)空氣密度為ρ=1.3kg/m3，通過橫截面積為S=400m2的風(fēng)全部使風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，其動(dòng)能有20%轉(zhuǎn)化為電能，則發(fā)電的功率為多少瓦？（取2位有效數(shù)字）(答案：1.4 105)[提示：t秒內(nèi)到風(fēng)葉處的空氣包含在以S為底面積，長(zhǎng)為L(zhǎng)=vt的柱體中] 【夯實(shí)基礎(chǔ)】 1.下列關(guān)于能源開發(fā)和利用的說法中正確的是（ ） A.能源利用的過程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程。 B.要合理開發(fā)和節(jié)約使用核能、太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能等常?guī)資源 C.能量利用的過程，是一種形式的能向其他形式的能轉(zhuǎn)化的過程。 D.能量是守恒的，所以不會(huì)出現(xiàn)能源危機(jī)。 2.下列說法正確的是（ ） A.隨著可記得發(fā)展，永動(dòng)機(jī)是可以制成的 B.太陽(yáng)照射到地球上的光能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空間的能量都消失了 C.“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，因而是不可能的 D.有種“全自動(dòng)”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻一直走動(dòng)，說明能量可以憑空產(chǎn)生 【知能提升】 1、指出下列物理現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)化的情況： (1)燃料在氣缸內(nèi)燃燒，氣缸內(nèi)氣體推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，是_______能轉(zhuǎn)化為_________能。 (2)給盛水的容器內(nèi)的電阻絲通電，水溫升高，是_________能轉(zhuǎn)化為_________能。 (3)汽車緊急制動(dòng)后在地面上滑行直到靜止的過程，是_________能轉(zhuǎn)化為_________能。 (4)跳傘運(yùn)動(dòng)員打開降落傘后，勻速下降階段是_________能轉(zhuǎn)化為_________能。 2、若無大氣吸收，在垂直照射時(shí)地球上每平方米面積的太陽(yáng)光入射功率為P0=1.8kw，已知太陽(yáng)到地球的距離為r=1.51011m，試計(jì)算太陽(yáng)一秒鐘總共放出多少能量？（保留一位有效數(shù)字） 3、瀑布從10m高處落下，如果下落中減少的機(jī)械能有50％轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，水的溫度升高多大?水的比熱容是4.2103J/(kg0C) 4、電動(dòng)機(jī)是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，某一用直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置，如圖所示，重物的重力等于500N，電源的電壓恒定為110V，不計(jì)摩擦．當(dāng)電動(dòng)機(jī)以v=1.0m/s的恒定速度向上提升重物時(shí)，電流表的讀數(shù)為5A：?jiǎn)枺? (1)把電動(dòng)機(jī)的輸出功率與輸入功率的比值稱為電動(dòng)機(jī)的效率，計(jì)算此電動(dòng)機(jī)的效率； (2)電動(dòng)機(jī)的繞線電阻為多大？ 答案： 例題解析 例1解析 電冰箱制冷過程中，使冰箱內(nèi)放出熱量Q放，溫度降低，同時(shí)使其外部空氣吸收熱量Q吸，溫度升高，此過程不可能自發(fā)發(fā)生，必須借助壓縮機(jī)的工作來完成，由于壓縮機(jī)中的線圈有電阻，電流流過電阻要發(fā)熱，此部分焦耳熱將使室內(nèi)溫度上升，即從整體來看冰箱相當(dāng)于一個(gè)發(fā)熱電阻在使用。故正確答案是C。 例2解析 由能流圖對(duì)能量的轉(zhuǎn)化做出分析可得， 瀑布豎直下落后減少的機(jī)械能為mgh－mv2/2 轉(zhuǎn)化為電能的為P=E/t=( mgh－mv2/2)0.8/t=ρ水Q（gh－v2/2）0.8 =103103(1020－22/2) 0.8W=1.58108W=1.58105kW 拓展 【夯實(shí)基礎(chǔ)】1.C 2.C 【知能提升】 1. (1)內(nèi)，機(jī)械；(2)電，內(nèi)；(3) 機(jī)械，內(nèi)；(4) 機(jī)械，內(nèi) 2. 51026J 3. 0.012℃ 4. (1)90.0%；(2)2Ω 作業(yè)設(shè)計(jì)： 書面：課本上的練習(xí)題 課外活動(dòng)： 課外思考：