第二讲《内能能的转化和守恒定律》
一、物体的内能
分子的动能温度
既然组成物体的分子不停地做无规则运动，那么，象一切运动着的物体一样，做热运动的分子也具有动能。
物体里分子运动的速率是不同的，有的大，有的小，因此各个分子的动能并不相同。在热现象的研究中，我们所关心的不是物体里每个分子的动能，而是所有分子的动能的平均值。这个平均值叫做分子热运动的平均动能。
温度升高，物体分子的热运动加剧，分子热运动的平均动能也增加。温度越高，分子热运动的平均动能越大。温度越低，分子热运动的平均动能越小。从分子运动论的观点看来，温度是物体分子热运动的平均动能的标志。这样，分子运动论使我们懂得了温度的微观含义。
分子势能
分子间存在相互作用力，因此分子间具有由它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能。
分子间的距离大于r0的时候，分子间的相互作用表现为引力，要增大分子间的距离必须克服引力做功，因此分子势能随着分子间的距离的增大而增大。这种情形同弹簧被拉长时弹性势能的变化相似。分子间的距离小于r0的时候，分子间的相互作用表现为斥力，要减小分子间的距离必须克服斥力做功，因此分子势能随着分子间的距离减小而增大。这种情形同弹簧被压缩时弹性势能的变化相似。物体的体积发生变化时，分子间的距离也发生变化，因而分子势能随着发生变化。可见分子势能跟物体的体积有关系。
气体分子间的距离较大，分子的相互作用是引力。对气体来说，体积增大，分子间的距离增大，分子势能增加；体积缩小，分子间的距离减小，分子势能减少。
物体的内能
物体中所有分子的热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子组成的，因此任何物体都具有内能。
由于分子热运动的平均动能跟温度有关系，分子势能跟体积有关系，因此物体的内能跟物体的温度和体积有关系。温度升高时，分子的动能增加，因而物体的内能增加。体积变化时，分子势能发生变化，因而物体的内能发生变化。
任何物体都具有内能，它同时还可以具有机械能。例如正在空中飞行的炮弹，除了具有内能，还具有机械能——动能和重力势能。下面我们要研究内能的变化，在作这种研究的时候，我们暂时不考虑作为研究对象的那个物体的机械能的变化。
顺便指出：我们过去常常提到热能，学过内能后应该知道，所谓热能不过是内能的一种通俗的说法。
阅读材料：《热的本质》
热的本质是什么?为了弄清这个问题，人类经历了一段曲折的认识过程。在二百多年以前，人们普遍认为热是一种特殊的物质——热质。热质是一种没有质量的流质，它既不能产生，也不能消失，总保持守恒。一个地方的热质多了，另一个地方的热质就要变少。热质流入一个物体，物体含有的热质多了，温度就升高；热质从一个物体流出，物体含有的热质少了，温度就降低，这就是热质说。热质说成功地说明了有关热传导和热量测定的一些实验事实，直到十九世纪初大多数学者都支持热质说。
热质说碰到的最大困难是对摩擦生热现象的解释。1798年，本杰明·汤普森(伦福德伯爵)在慕尼黑指导军工生产时发现：用钻头加工炮筒时，摩擦可以产生大量的热，使炮筒的温度升得很高，而且只要钻孔继续进行，就会不断地产生出大量的热来，好象物体里含有的热质是取之不尽的，热质并不守恒。维护热质说的人解释说：炮筒温度升高，是由于钻下来的铜屑的比热减小了，铜屑放出的热质被炮筒所吸收。伦福德测定了钻下来的铜屑的比热，证明比热一点也没减小。伦福德的实验给热质说一个致命的
打击。伦福德从大量实验中得出结论：热不可能是一种物质，只能认为热是一种运动。
后来还有许多人研究了热和机械功的关系。十九世纪中叶建立了能的转化和守恒定律，确认热是能的一种形式，它可以跟机械能、电能等相互转化，并在转化中守恒，而不存在守恒的热质。能的转化和守恒定律的建立，彻底否定了热质说，同时为分子运动论的发展开辟了道路。而分子运动论进一步从微观上研究热现象，说明热现象是大量分子做无规则运动的表现，热这种形式的能是大量做无规则运动的分子具有的能，即课文中讲的内能。这样，人们对热的本质获得了正确认识。
练习一
1、壶里的水被加热而温度升高，水的内能怎样改变?液体的热膨胀很小，可不予考虑。
2、一根烧红了的铁棍逐渐冷却下来，铁棍的内能怎样改变?固体的热膨胀很小，可不予考虑。
3、容器里装着一定质量的气体，在保持体积不变的条件下使它的温度升高，气体的内能怎样改变?在保持温度不变的条件下把气体压缩，气体的内能怎样改变?
4、设想我们对固体进行压缩。当分子间的距离小于r 0时，随着固体被压缩分子势能怎样改变?
二、改变内能的两种方式
在热学研究中所涉及的总是内能的变化。那么，什么物理过程可以改变物体的内能呢?
做功可以改变物体的内能。用锯条锯木头，我们克服摩擦力做了功，锯条和木头的温
度升高，内能增加。这类所谓摩擦生热的现象，是大家都知道的。物体在非弹性碰撞中做
功，可以使它们的温度升高，内能增加。用搅拌器在水中搅拌做功，可以使水的温度升高，
内能增加。气体被压缩或膨胀是做功，气体的内能就发生变化。在一个厚壁玻璃筒里放一
块浸过乙醚的棉花，迅速压下活塞对筒内空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到乙
醚的着火点，浸过乙醚的棉花就燃烧起来如图1所示。柴油机就是利用这个道理来点火，
使喷入气缸内的雾状柴油燃烧的。热机气缸内高温高压的气体膨胀叫做功，气体的温度降
低，内能减少。热机就是利用这个道理对外做功的。
但做功并不是改变物体内能的唯一方式。灼热的火炉使它上面和周围的物体温度升高，
这些物体的内能增加。火炉熄灭后，这些物体的温度降低，内能义减少。在这样的过程中，
物体的内能改变了，但是并没有做功。达种没有做功而使物体内能改变的物理过程叫做热传递。
可见，能够改变物体内能的物理过程有两种：做功和热传递。
做功使物体的内能发生变化的时候，内能的变化就用功的数值来量度。外界对物体做多少功，物体的内能就增加多少；物体对外界做多少功，物体的内能就减少多少。
热传递使物体的内能发生变化的时候，内能的变化是用热量来量度的。外界传递给物体多少热量，或者说物体吸收了多少热量，物体的内能就增加多少；物体传递给外界多少热量，或者说物体放出了多少热量，物体的内能就减少多少。
一杯水可以用热传递的方式传给它一定的热量，使它从某一温度升高到另一温度；也可以用做功的方式，比如用搅拌器在水中搅拌，使它升高同样的温度。两种方式不同，得到的结果却相同。除非事先知道，我们将无法区别是哪种方式使这杯水的内能增加的。可见，做功和热传递对改变物体的内能是等效的。
三、热功当量
既然做功和热传递对改变物体的内能是等效的，功和热量都可以用来量度内能的变化，那么功和热量之间就应该有确定的数量关系。
图1
在以前的教材中，热量的单位是卡。使1克水的温度升高1℃所需的热量就是1卡。如果功和热量之间有确定的数量关系，1卡的热量相当于多少焦耳的功?相当于单位热量的功的数值叫做热功当量。历史上第一个用实验来测定热功当量的人是英国物理学家焦耳。他用各种不同的方法测定了热功当量，下面我们介绍其中最著名的一种（如图2所示）。
图2
量热器里装着水。重物P和P’下落时带动量热器中的轴转动，轴上的叶片就带动周围的水随着转动。量热器内壁上也固定着叶片，它们的作用是阻碍水的运动，增大摩擦。叶片搅动水做功，使水的内能增加，温度由t1升高到t2。已知每个重物的质量船和落下的高度h，我们可以算出这个功：W=2mgh。假定水的内能的增加不是由于做功而是由于热传递的结果，我们也可以算出使水的温度由t1升高到t2所需的热量：Q=(m l c l+m2c2)(t2一t1)，其中m l ，m2，c l，c2，分别表示水和量热器的质量和比热。这样，就可以求出热功当量：J=W/Q。
这个实验焦耳做过多次，测得的热功当量的数值相同。他又用水银代替水，重做上述实验，也得到相同的结果。他还用其他方法来测定，结果仍然相同。焦耳同时代的和以后的许多科学家用不同的方法来测定，结果都相同。热功当量的数值通常可取为：J=4.2焦／卡。
热功当量的数值的确定，证明功和热量之间存在着确定的数量关系，即1卡=4．2焦，或者1焦=0.24卡。这进一步定量地证明做功和热传递对改变物体的内能是等效的。
热量的单位卡，是过去人们对热的本质认识不清楚的情况下规定的。既然功和热量之间有确定的数量关系，那么，功、热量和能量使用相同的单位，是很自然也很合理的。现在，国际单位制中规定它们统一用焦耳作单位，并建议逐步取消卡这个单位。
练习二
1、举出几个实例来说明：做功可以改变物体的内能。
2、锅炉中盛有150千克的水，由20℃加热到100℃，水的内能增加多少?
3、一个物体的内能增加了20焦。如果物体跟周围环境不发生热交换，周围环境需要对物体做多少焦的功?如果周围环境对物体没有做功，需要传给物体多少焦的热量?
四、能的转化和守恒定律
热力学第一定律
现在我们来研究功、热量跟内能变化之间的定量关系。一个物体，如果它跟外界不发生热交换，也就是它既没有吸收也没有放出热量，那么，外界对它做多少功，它的内能就增加多少。设外界对物体所做的功为W，内能的增加为△E，那么，W=△E。在物体对外界做功的情况下，上式同样适用。这时W 为负值，内能的增加△E也是负值，表示内能减少。
如果外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做功，那么物体吸收了多少热量，它的内能就增加多少。设物体吸收的热量为Q，内能的增加为△E，那么，Q=△E。在物体放出热量的情况下，上式同样适用．这时Q为负值，内能的增加△E也是负值，表示内能减少。
在一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么，外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q，等于物体内能的增加△E。即：W+Q=△E。
上式所表示的功、热量跟内能变化之间的定量关系，在物理学中叫做热力学第一定律。
能的转化和守恒定律
现在我们从能的转化的观点来考察热力学第一定律。我们知道，功是能的转化的量度。做功
使内能发生变化时，其他形式的能和内能发生相互转化。在摩擦生热的现象中，克服摩擦力做多少功，就有多少机械能转化成等量的内能。在图1所示的压缩气体做功的过程中，做多少功，就有多少机械能转化成等量的内能。气体膨胀做功的时候，做多少功，就有多少内能转化成等量的机械能。热传递使内能发生变化时，只是内能在物体之间的转移，而没有能量形式的转化。一个物体从外界吸收了多少热量，就有多少内能从外界转移给这个物体。这里我们看到，做功和热传递对改变物体的内能虽然等效，但从能的转化的观点来看却是有区别的。热力学第一定律表示，做功和热传递提供给一个物体多少能量，物体的内能就增加多少，能量在转化或转移中守恒。
不但机械能，其他形式的能也可以和内能相互转化。通过电流的导线变热，电能转化成内能。燃料燃烧生热，化学能转化成内能。炽热的灯丝发光，内能转化成光能。实验证明，在这种转化中能量也守恒。
大量的事实证明：各种形式的能都可以相互转化，并且在转化中守恒。
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体。这就是能的转化和守恒定律。
现在我们利用这个定律来分析一下辐射到地球上的太阳能的转化。太阳把地面晒热，把空气晒热，把水面晒热并使一部分水蒸发。变热的空气上升，使空气流动而形成风，太阳能转化成空气的机械能。蒸发的水蒸气上升到空中形成云，以雨雪等形式落下来，通过江河流入海洋，太阳能转化成水的机械能。太阳能的一部分被植物叶子吸收，发生光合作用，生成各种有机化合物，太阳能转化成植物的化学能。植物作为食物被动物吃掉，植物的化学能转化成动物的化学能。人们以植物和动物为食物，从中获得了维持生命活动的能量。古代的植物和动物在地质变迁中转化成煤、石油、天然气，成为我们现代工农业生产的主要能源。在水力发电站和火力发电站里，水的机械能，煤、石油和天然气的化学能转化成电能。在工厂、农村和住宅中，电能通过各种电器转化成机械能、内能、光能等等。
物质有许多不同的运动形式，每种运动形式都有一种对应的能。跟机械运动对应的是机械能，跟热运动对应的是内能，跟其他运动形式对应的还有电能、磁能、化学能、原子能等等。能的不断转化表现了物质的运动不断地由一种形式转化为另一种形式。能的转化和守恒定律就是关于自然界的这种转化过程的一条普遍定律。
永动机不可能制成
历史上有不少人希望设计一种机器，这种机器不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功。这种机器被称为永动机。虽然经过多次尝试，作了各种努力，但无一例外地归于失败。这种尝试的失败导致了能的转化和守恒定律的发现。而能的转化和守恒定律则明确指出：任何一部机器只能使能量从一种形式转化为另一种形式，要对外界做功必须消耗能量，不消耗能量便无法对外界做功，因而永动机不可能制成。我们利用自然，必须遵循自然界的规律。违反这种规律，就要失败。制造永动机只能是一种永远无法实现的幻想。
练习三
1、做功和热传递对改变物体的内能虽然等效，但从能的转化的观点来看是有区别的。这种区别是什么?
2、用活塞压缩气缸里的空气，对空气做了900焦的功，同时气缸向外散热210焦。空气的内能改变了多少?
3、空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2×105焦的功，同时空气的内能增加1．5×105焦。这时空气向外界传递的热量是多少?
功能关系能量守恒定律专题 一、功能关系 1.内容 (1)功是的量度,即做了多少功就有发生了转化. (2)做功的过程一定伴随着 ,而且必通过做功来实现. 2.功与对应能量的变化关系 说明 每一种形式的能量的变化均对应一定力的功. 二、能量守恒定律 1.内容:能量既不会消灭,也 .它只会从一种形式为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量 . 2.表达式:ΔE减= . 说明ΔE增为末状态的能量减去初状态的能量,而ΔE减为初状态的能量减去末状态的能量. 热点聚焦 热点一几种常见的功能关系 1.合外力所做的功等于物体动能的增量,表达式:W合=E k2-E k1 , 即动能定理. 2.重力做正功,重力势能减少;重力做负功,重力势能增加.由于“增量”是终态量减去始态量,所以重力的功等于重力势能增量的负值,表达式: WG=-ΔEp=Ep1-Ep2. 3.弹簧的弹力做的功等于弹性势能增量 的负值,表达式:W F=-ΔEp=Ep1-Ep2.弹力做多少正功,弹性势能减少多少;弹力做多少负功,弹性势能增加多少. 4.除系统内的重力和弹簧的弹力外,其他力做的总功等于系统机械能的增量,表达式: W其他=ΔE. (1)除重力或弹簧的弹力以外的其他力做多少正功,物体的机械能就增加多少. (2)除重力或弹簧的弹力以外的其他力做多少负功,物体的机械能就减少多少. (3)除重力或弹簧的弹力以外的其他力不做功, 物体的机械能守恒.
特别提示 1.在应用功能关系解决具体问题的过程中,若只涉及动能的变化用“1”,如果只涉及重力势能的变化用“2”,如果只涉及机械能变化用“4”,只涉及弹性势能的变化用“3”. 2.在应用功能关系时,应首先弄清研究对象,明确力对“谁”做功,就要对应“谁”的位移,从而引起“谁”的能量变化.在应用能量的转化和守恒时,一定要明确存在哪些能量形式,哪种是增加的,哪种是减少的,然后再列式求解. 热点二对能量守恒定律的理解和应用1.对定律的理解 (1)某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加,且减少量和增加量一定相等. (2)某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等. 这也是我们列能量守恒定律方程式的两条基本思路. 2.应用定律解题的步骤 (1)分清有多少形式的能［如动能、势能(包括重力势能、弹性势能、电势能)、内能等］在变化. (2)明确哪种形式的能量增加,哪种形式的能量减少,并且列出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式. (3)列出能量守恒关系式:ΔE减=ΔE增. 特别提示 1.应用能量守恒定律解决有关问题,关键是准确分析有多少种形式的能量在变化,求出减少的总能量ΔE减和增加的总能量ΔE增,然后再依据能量守恒定律列式求解. 2.高考考查该类问题,常综合平抛运动、圆周运动以及电磁学知识考查判断、推理及综合分析能力. 热点三摩擦力做功的特点
能源与能量守恒定律例题与习题能源与能量守恒定律例题与习题 【例1】判断下列说法是否正确 A.能量就是能源 [ ] B.电能是一种二次能源 [ ] C.石油是一种常规能源 [ ] 【分析】能源是提供能量的物质资源，能源的利用过程。实质上是能量的转化和转移过程，但不能说能源就是能量，说法(1)是不正确的。能源的分类方法很多。所谓一次能源和二次能源是按能源是否由自然界直接提供来分的，如煤、石油、草木燃料、风、流水等都属于一次能源;而电能是一种再造能源，是由自然界提供的能源转化而来的，属于二次能源，所以说法(2)是正确的。所谓常规能源和新能源是按人们发现和利用能源的进程来划分的，石油是人类已经利用多年的一种能源，属常规能源，因而说法(3)也是正确的。【解答】 A.错误，B.C.正确。 【例2】关于能源的利用，下列说法中正确的是 [ ] A.由于我国煤和石油的储量十分丰富，所以太阳能和核能的开发在我国并不十分重要 B.能源的利用过程，实质上是能的转化和传递过程 C.现在人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气 D.煤、石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能
【分析】煤、石油和天然气是由古代的动植物在长期地质变迁中形成的。古代的动物食用植物，而植物是靠吸收太阳能生长的，所以可以说，煤、石油和天然气的化学能来自太阳能。目前人类使用的能源主要的仍是煤和石油。燃料燃烧时，化学能转化为内能，内能又可转化成机械能和电能。人类在生产和生活中需要各种形式的能，我们可以根据需要把能源的能量转化成各种形式的能，以供利用。所以，能源的利用过程实质上是能的转化和传递的过程。我国的煤和石油尽管储量丰富，但终究有限，且利用后不能再生，终有用完的日子。所以开发和利用新能源，特别是核能和太阳能，是解决能源问题的出路。因此在四个说法中，错误的是(A)。 【例3】下列关于核能的说法正确的是 [ ] A.物质是由原子组成的，原子中有原子核，所以利用任何物质都能得到核能 B.到目前为止，人类获得核能有两种途径，即原子核的裂变和聚变 C.原子弹和氢弹都是利用原子核裂变的原理制成的 D.自然界只有在人为的条件下才会发生裂变 【分析】核能是人们在近几十年里才发现和开始利用的新能源。虽然各种物质的原子里都有原子核，但在通常情况下并不能释放能量。只有当原子核发生改变裂变和聚变时才能放出巨大的能量。原子弹是利用裂变的链式反应中能在极短的
物理总复习：功能关系和能的转化与守恒定律 【考纲要求】 1、理解力做功与能量转化的关系； 2、理解能量守恒定律； 3、掌握用能量守恒解题的思路、步骤和方法。 【考点梳理】 考点一、功能关系 1、常见力做功与能量转化的对应关系 （1）重力做功：重力势能和其它形式能相互转化； （2）弹簧弹力做功：动能和弹性势能相互转化； （3）滑动摩擦力做功：机械能转化为内能； （4）分子力做功：动能和分子势能相互转化； （5）电场力做功：电势能和其它形式能相互转化； （6）安培力做功：电能和机械能相互转化． 2、功能关系 做功的过程就是能量转化的过程，做多少功就有多少某种形式的能转化为其它形式的能。功是能量转化的量度，这就是功能关系的普遍意义。 要点诠释：功能关系的主要形式有以下几种： （1）合外力做功等于物体动能的增加量（动能定理），即=k W E ?合。 （2）重力做功对应重力势能的改变，12G p p p W E E E =-=- 重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加。 （3）弹簧弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加。 （4）除重力以外的其它力做的功与物体机械能的增量相对应，即=W E ? ①除重力以外的其它力做多少正功，物体的机械能就增加多少； ②除重力以外的其它力做多少负功，物体的机械能就减少多少； ③除重力以外的其它力不做功，物体的机械能守恒。 （5）电场力做功与电势能的关系，=AB p W E ? 电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加。 （6）安培力做正功，电能转化为其它形式的能；克服安培力做功，其它形式的能转化为电能。 另外，在应用功能关系时应注意，搞清力对“谁”做功的问题，对“谁”做功就对应“谁”的位移，引起“谁”的能量变化。如子弹物块模型中，摩擦力对子弹的功必须用子弹的位移去解。功引起子弹动能的变化，但不能说功就是能，也不能说“功变成能”。功是能量转化的量度，可以说在能量转化的过程中功扮演着重要角色。 考点二、能量守恒定律 能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其它形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这就是能量守恒定律。 用能量守恒解题的步骤： （1）首先分清有多少种形式的能在变化；
一．几种常见的功能关系及其表达式 二、两种摩擦力做功特点的比较 [深度思考] 一对相互作用的静摩擦力做功能改变系统的机械能吗？
答案 不能，因做功代数和为零． 三、能量守恒定律 1．内容 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变． 2．表达式 ΔE 减＝ΔE 增． 3．基本思路 (1)某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等； (2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等． 1．上端固定的一根细线下面悬挂一摆球，摆球在空气中摆动，摆动的幅度越来越小，对此现象下列说法是否正确． (1)摆球机械能守恒．( ) (2)总能量守恒，摆球的机械能正在减少，减少的机械能转化为内能．( ) (3)能量正在消失．( ) (4)只有动能和重力势能的相互转化．( ) 2．如图所示，在竖直平面内有一半径为R 的圆弧形轨道，半径OA 水平、OB 竖直，一个质量为m 的小球自A 的正上方P 点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B 时恰好对轨道没有压力．已知AP ＝2R ，重力加速度为g ，则小球从P 至B 的运动过程中( ) A ．重力做功2mgR B ．机械能减少mgR C ．合外力做功mgR D ．克服摩擦力做功1 2 mgR 3．如图所示，质量相等的物体A 、B 通过一轻质弹簧相连，开始时B 放在地面上，A 、B 均处于静止状态．现通过细绳将A 向上缓慢拉起，第一阶段拉力做功为W 1时，弹簧变为原长；第二阶段拉力再做功W 2时，B 刚要离开地面．弹簧一直在弹性限度内，则( ) A ．两个阶段拉力做的功相等
1 第七章 内能 §1内能 热力学二定律 【知识框架】 【知识点梳理】 一、物体内能 1、构成物体的大量分子永不停息的做无规则的运动，说明分子具有_______，分子间存在相互作用力，因此分子也具有__________，人们把物体内 所有分子做热运动的动能和分子势能总和称为物体的__________。 2、分子动能与温度 （1）在研究分子动能时，关心个别分子的运动情况没有意义，而是研究大量分子的集体行为。平均动能指物体里所有分子动能的平均值。 （2）温度
宏观意义：表示物体的冷热程度 微观意义：温度是物体分子热运动平均动能的标志，温度越高，物体内分子热运动的平均动能就越大。 注意①同一温度下，不同物质分子的平均动能_______。 ②温度反映的是大量分子平均动能的大小，不能反映个别分子的动能大小，同一温度下，各个分子的动能不尽相同。 3、分子势能 （1）由分子间的相互作用力和分子间的距离决定的势能叫分子势能。 （2）分子势能随分子间距离的变化而变化，宏观上看分子势能与物体的_______和_______有关，微观上看，分子势能跟________________有关。 a：当分子间距离从无穷远减小到10倍r0时，分子力非常微小， 不考虑分子力做功。一般选取取无穷远时，分子势能为零； b：当分子间距离从10倍r0减小到r0时，分子力的方向与分子 运动方向相同，分子力做正功，分子势能减小； c：当分子间距离从r0减小到不能再小时分子力的方向与分子运动方 向相反，分子力做负功，分子势能增加。 （3）分子间作用力曲线、势能曲线 取横轴r表示分子间距离，纵轴F表示分子间作用力。 A: r→∞ F→0 B: r=r。F=0 C: r→0 F→0 （图中虚线分别表示斥力与引力，实线表示它们的合力） 取横轴r表示分子间距离，纵轴Ep表示分子势能。 2
第二讲《内能能的转化和守恒定律》 一、物体的内能 分子的动能温度 既然组成物体的分子不停地做无规则运动，那么，象一切运动着的物体一样，做热运动的分子也具有动能。 物体里分子运动的速率是不同的，有的大，有的小，因此各个分子的动能并不相同。在热现象的研究中，我们所关心的不是物体里每个分子的动能，而是所有分子的动能的平均值。这个平均值叫做分子热运动的平均动能。 温度升高，物体分子的热运动加剧，分子热运动的平均动能也增加。温度越高，分子热运动的平均动能越大。温度越低，分子热运动的平均动能越小。从分子运动论的观点看来，温度是物体分子热运动的平均动能的标志。这样，分子运动论使我们懂得了温度的微观含义。 分子势能 分子间存在相互作用力，因此分子间具有由它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能。 分子间的距离大于r0的时候，分子间的相互作用表现为引力，要增大分子间的距离必须克服引力做功，因此分子势能随着分子间的距离的增大而增大。这种情形同弹簧被拉长时弹性势能的变化相似。分子间的距离小于r0的时候，分子间的相互作用表现为斥力，要减小分子间的距离必须克服斥力做功，因此分子势能随着分子间的距离减小而增大。这种情形同弹簧被压缩时弹性势能的变化相似。物体的体积发生变化时，分子间的距离也发生变化，因而分子势能随着发生变化。可见分子势能跟物体的体积有关系。 气体分子间的距离较大，分子的相互作用是引力。对气体来说，体积增大，分子间的距离增大，分子势能增加；体积缩小，分子间的距离减小，分子势能减少。 物体的内能 物体中所有分子的热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子组成的，因此任何物体都具有内能。 由于分子热运动的平均动能跟温度有关系，分子势能跟体积有关系，因此物体的内能跟物体的温度和体积有关系。温度升高时，分子的动能增加，因而物体的内能增加。体积变化时，分子势能发生变化，因而物体的内能发生变化。 任何物体都具有内能，它同时还可以具有机械能。例如正在空中飞行的炮弹，除了具有内能，还具有机械能——动能和重力势能。下面我们要研究内能的变化，在作这种研究的时候，我们暂时不考虑作为研究对象的那个物体的机械能的变化。 顺便指出：我们过去常常提到热能，学过内能后应该知道，所谓热能不过是内能的一种通俗的说法。 阅读材料：《热的本质》 热的本质是什么?为了弄清这个问题，人类经历了一段曲折的认识过程。在二百多年以前，人们普遍认为热是一种特殊的物质——热质。热质是一种没有质量的流质，它既不能产生，也不能消失，总保持守恒。一个地方的热质多了，另一个地方的热质就要变少。热质流入一个物体，物体含有的热质多了，温度就升高；热质从一个物体流出，物体含有的热质少了，温度就降低，这就是热质说。热质说成功地说明了有关热传导和热量测定的一些实验事实，直到十九世纪初大多数学者都支持热质说。 热质说碰到的最大困难是对摩擦生热现象的解释。1798年，本杰明·汤普森(伦福德伯爵)在慕尼黑指导军工生产时发现：用钻头加工炮筒时，摩擦可以产生大量的热，使炮筒的温度升得很高，而且只要钻孔继续进行，就会不断地产生出大量的热来，好象物体里含有的热质是取之不尽的，热质并不守恒。维护热质说的人解释说：炮筒温度升高，是由于钻下来的铜屑的比热减小了，铜屑放出的热质被炮筒所吸收。伦福德测定了钻下来的铜屑的比热，证明比热一点也没减小。伦福德的实验给热质说一个致命的
一. 教学内容： 第九节实验：验证机械能守恒定律 第十节能量守恒定律与能源 二. 知识要点： 1. 会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。掌握验证机械能守恒定律的实验原理。通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法。培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度。 2. 理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散。通过对生活中能量转化的实例分析，理解能量守恒定律的确切含义。 三. 重难点解析： 1. 实验：验证机械能守恒定律 实验目的：验证机械能守恒定律。 实验原理： 通过实验，分别求做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量。若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律：△EP=△EK 实验器材 打点计时器及电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、带有铁夹的铁架台、导线。 实验步骤： （1）如图所示装置，将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器。
（2）用手握着纸带，让重物静止地靠近打点计时器的地方，然后接通电源，松开纸带，让重物自由落下，纸带上打下一系列小点。 （3）从打出的几条纸带中挑选第一、二点间的距离接近2mm且点迹清晰的纸带进行测量，记下第一个点的位置O，并在纸带上从任意点开始依次选取几个计数点1、2、3、4…，并量出各点到O点的距离h1、h2、h3…，计算相应的重力势能减少量，mgh。如图所示。 （4）依步骤（3）所测的各计数点到O点的距离hl、h2、h3…，根据公式vn= 计算物体在打下点l、2…时的即时速度v1、v2…。计算相应的动能 （5）比较实验结论： 在重力作用下，物体的重力势能和动能可以互相转化，但总的机械能守恒。 选取纸带的原则： （1）点迹清晰。 （2）所打点呈一条直线。 （3）第1、2点间距接近2mm。 本实验应注意的几个问题： （1）安装打点计时器时，必须使两个纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力； （2）实验时必须保持提起的纸带竖直，手不动。待接通电源，让打点计时器工作稳定后再松开纸带，以保证第一点是一个清晰的点； （3）打点计时器必须接50Hz的4V?D6V的交流电； （4）选用纸带时应尽量挑选第一、二点间距接近2mm的点迹清晰且各点呈一条直线的纸带；
能量的转化与守恒教案[能量的转化与守恒] 能量的转化与守恒导学案 课前预习 读课本，解答下列问题： 1、自然界中有哪些能量？它们分别对应于哪些运动形式？ 2、各种能量之间都可以直接转化吗？ 3、能量既不会，它只会从一种形式个物体到另一个物体，而在和的过程中，能量的总量。这就是能量守恒定律。 课堂导学 教学目标 ☆与技能 1.知道能量守恒定律。
2.能举出日常生活中能量守恒的实例。 3.有用能量守恒的观点分析物理现象的意识。 ☆过程与方法 1.通过学生自己做小实验，发现各种现象的内在联系，体会各种形式能量之间的相互转化。 2.通过学生讨论体会能量不会凭空消失，只会从一种形式转化为其他形式，或从一个物体转移到另一个物体。 ☆情感、态度与价值观 1.通过学生自己做小实验，激发学生的学习兴趣。 2.对能量的转化和守恒有一个感性的认识，为建立科学世界观和科学思维方法打基础。 3.通过学生讨论锻炼学生分析问题的能力。
学习重点：能的转化和守恒定律，强调能的转化和守恒定律是自然科学中最基本定律。学习运用能的转化和守恒原理计算一些物理习题。 学习难点：运用能的转化和守恒定律对具体的自然现象进行分析，说明能是怎样转化的。器材：黑色的塑料袋，温度计，小电机，太阳能电池，碎纸屑，乒乓球等 新课导学 一、引入新课 我们知道刀具在砂轮上磨削时，刀具发热是因为通过摩擦力做功，机械能转化为内能。在暖气片上放有一瓶冷水，过一段时间后水变热，这是通过热量传递使这瓶水内能增加。这些实例中，物体的内能为什么增加了？是凭空产生的还是由其他形式能转化来的？在学生讨论 的基础上，引出本课的课题 二、能的转化 1、想想做做：按照书中的操作，观察发生的现象，说一说发生了那些能量的转化。
第七章内能能量守恒定律 班级学号姓名 一、单选题 1．关于物体的内能和热量，下列说法中正确的有( ) A．热水的内能比冷水的内能多 B．温度高的物体其热量必定多，内能必定大 C．在热传递过程中，内能大的物体其内能将减小，内能小的物体其内能将增大，直到两物体的内能相等 D．热量是热传递过程中内能转移的量度 2．下列关于内能及内能变化的说法正确的是( ) A．温度是分子平均速率的标志 B．物体内每个分子都具有内能 C．当分子间距离增大时，分子势能也增大 D．做功改变内能的实质是其他形式的能转化为内能，热传递改变内能的实质是内能的转移 3．下列关于物体内能的说法中正确的是( ) A．0℃的水比0℃的冰内能大B．100g0℃的水比100g0℃的冰内能大C．水分子内能比冰分子内能大D．物体运动速度越大，内能就越大4．关于温度、热量和内能，下列说法正确的是( ) A．温度高的物体内能一定大 B．物体的温度越高，所含的热量越多 C．内能少的物体也可能将能量传给内能多的物体 D．物体的内能与温度有关，只要温度不变，物体的内能就一定不变 5．关于内能的概念，下列说法中正确的是 ( ) A．温度高的物体，内能一定大B．物体吸收热量，内能一定增大 C．100℃的水变成100℃水蒸气，内能一定增大D．物体克服摩擦力做功，内能一定增大 6．关于物体的内能，下列说法中正确的是 ( ) A．机械能可以为零，但内能永远不为零 B．温度相同、质量相同的物体具有相同的内能 C．温度越高，物体的内能越大
D．1kg的0C?的冰的内能与1kg的0C?的水的内能相等 7．下列关于物体内能的说法正确的是 ( ) A．温度为0℃的物体没有内能 B．物体的内能越大，分子热运动越剧烈 C．物体的体积增大时，内能一定增大 D．改变内能的两种常见方式分别是做功和热传递 8．关于温度、热量、内能，以下说法正确的是( ) A．0℃的冰没有内能 B．冬天搓手取暖是利用做功的原理改变内能 C．物体的温度越低，所含的热量越多 D．物体的内能与温度有关，只要温度不变，物体的内能就一定不变 9．一个物体沿粗糙斜面匀速滑下，下列说法正确的是 ( ) A．物体机械能不变，内能也不变 B．物体机械能减小，内能不变 C．物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量减小 D．物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量不变 10．关于物体内能的改变，下列说法中正确的是( ) A．物体对外做功，物体内能一定减小 B．物体吸收热量，它的内能一定增加 C．物体放出热量，它的内能一定减少 D．外界对物体做功，物体的内能不一定增加 11．下列说法中正确的是：( ) A．物体吸收热量，其内能必增加 B．外界对物体做功，物体内能必增加 C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能减少 D．物体温度不变，其内能也一定不变 12．绝热过程中，外界压缩气体做功20J，下列说法中正确的是 ( ) A．气体内能一定增加20J B．气体内能增加必定小于20J C．气体内能增加可能小于20J D．气体内能可能不变 13．一物块在一粗糙水平面上滑行，因为摩擦阻力，它的速度变得越来越小，在它减速的过程中，( )
能的转化和守恒定律练习题(含答案) 1、光滑的水平面上有一木块,一支枪以水平方向连发两颗子弹均穿过了木块.设子弹离开枪口 时的速度相同,子弹两次穿过木块所受的阻力大小相同,木板仅做平动,质量恒定,那么两颗子 弹先后穿过木块的过程中( ). (A)两颗子弹损失的动能相同 (B)木块每次增加的动能相同 (C)每次产生的热量相同 (D)木块每次移动的距离相同 2、在光滑水平面上运动的物体,受到一个与速度同方向的推力,物体的温度与环境的温度相同,在这过程中以物体为研究对象( ). (A)与热传递等效的功是正功,物体的内能增加 (B)与热传递等效的功是零,内能不变 (C)动能定理中的功是正功,动能增加 (D)动能定理中的功是零,动能不变 3、对于一定质量的理想气体,在下列各过程中,可能发生的过程是( ). (A)气体膨胀对外做功,温度升高 (B)气体吸热,温度降低 (C)气体放热,压强增大 (D)气体放热,温度不变 4、在“冲击摆”实验中,下列有关能的转换的说法中正确的是( ). (A)子弹的动能转变成摆和子弹的内能 (B) 子弹的动能转变成子弹和摆的动能 (C) 子弹的动能转变成子弹和摆的势能 (D)子弹的动能一部分转变成子弹和摆的内能,另一部分转变成子弹和摆的机械能 5、质量为2kg 的木块置于光滑水平的桌面上, 质量为10g 的铅弹从水平方向射入木块后, 与 木块一起向前运动, 落地点与桌子边缘的水平距离是0.4m. 在入射的过程中内能增量的 60%被铅弹吸收, 使铅弹的温度升高了92.6℃. 已知铅的比热容是130.2J/kg ·K, g=10m/s 2, 求桌面的高度? 6、把质量是300g 的金属容器置于绝热装置中，在金属容器内盛有800g15℃的水，水中装有50Ω的电阻丝，当接上电压是220V 的电源达2min 后，水温上升到47℃，求制作容器的那种金属的比热容. 7、质量m=20g 的子弹以v=100m/s 的水平速度射向一个质量M=480g 、静止在光滑水平面 上的木块, 子弹陷入木块的深度l =10.0cm 后, 二者以同一速度向前运动. 在这过程中子弹 的动能改变多少? 子弹和木块系统的内能改变多少? 从子弹与木块接触, 到子弹陷入木块 以至二者以同一速度共同运动之前的这段短暂时间内, 木块向前移动的距离是多少? 8、若铅弹打在墙壁上时, 铅弹的动能有50%转换为铅弹的内能, 铅弹的温度升高了130℃, 求铅弹打到墙壁时的速度. (铅的比热容为130.2J/kg ·K) 9、一台四缸四冲程的内燃机, 活塞面积是3002 cm , 活塞冲程是300mm. 在第三冲程, 活塞 所受平均压强是 4.4510 帕, 在这个冲程中, 燃气所做的功是多少? 如果飞轮转速是 300r/min , 这台内燃机燃气做功的功率是多少? 10、一质量为0.14kg 的铜制物块放置在粗糙水平地面上，一粒质量10g 的铜制
能的转化和守恒定律 教学目标 1、知识目标：巩固机械能、电能、化学能及光能之间能相互转化；热传递是热能的转移；通过实验、讨论理解能转化和守恒定律。知道永动机是不能实现的. 2、技能目标：能在同学相互合作讨论的基础上，自己动手寻找材料，设计简单的实验并得出结论。 3、过程与方法：通过小组自主实验获得感性认识；通过交流达到经验、成果共享的目的；通过补充实验拓宽思路；通过探究“永动机”能否实现，巩固定律内容，寻求科学真谛。 3、兴趣和情感目标：通过自主实验激发学习自然科学兴趣，培养发现问题、解决问题的能力；培养克服困难、勇于创新的探索精神和团结协作精神；体验“世界是物质的，物质是运动的，运动是有规律的”的辩证唯物主义思想。 重点能的转化和守恒定律的得出 难点自主探究实验中，实验材料收集和实验方按设计。 媒体准备 实验准备：小车木块小球(两个) 太阳能电池板音乐蜂鸣器小发电机 微型电风扇学生自备器材 多媒体演示文稿 教学过程 学生活动 教学设计意图 课前准备 1、创设问题情境、布置学生实验：
在学习完《电磁感应发电机》后，发表谬论：针对今年严重缺电现象，老师想出了一个绝妙的方案。把一支很细的管子插入水中会发现水在管中会上升一段距离。这就是我们说的毛细现象。如图,若将管子上部分剪去。水就会源源不断的从上端流出。如果有足够多的毛细管，并将流出的水接住，就可以用这些水发电。我们就可以不用任何能源而输出大量电能。一次投资永远受益,既有很大的社会效益,又有巨大的经济效益。请同学们回去讨论，并动手实验证实一下。如果成功就可以申请专利并投入生产。(学生很开心) 2、分组: 一组6—8人，合作完成下列表格。 观察毛细管中水的上升情况： 你选用了哪些材料进行实验。 你预计实验会有什么结果。 实验中观察到哪些现象。 实验中遇到了什么困难,是如何解决的。 通过实验你们得出什么结论。 为了更易观察,你对实验有何改进。 你们有没有用其它方法进行类似实验。 同组实验同学名单及实验时间： 签名时间。 3、了解学生实验结果为课堂讨论作好准备。把精彩内容制作到演示文稿中。 讲授新课
第4课时功能关系能量守恒定律 学习目标： 1.知道功是能量转化的量度，掌握重力的功、弹力的功、合力的功与对应的能量转化关系. 2.知道自然界中的能量转化，理解能量守恒定律，并能用来分析有关问题． 【课前知识梳理】 一、几种常见的功能关系 功能量的变化 合外力做正功动能增加 重力做正功重力势能减少 弹簧弹力做正功弹性势能减少 电场力做正功电势能减少 其他力(除重力、弹力外)做正功机械能增加 二、能量守恒定律 1．容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变． 2．表达式：ΔE减＝ΔE增． 【预习自测】 1、用恒力F向上拉一物体，使其由地面处开始加速上升到某一高度．若该过程空气阻力不能忽略，则下列说法中正确的是 A．力F做的功和阻力做的功之和等于物体动能的增量 B．重力所做的功等于物体重力势能的增量 C．力F做的功和阻力做的功之和等于物体机械能的增量 D．力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于物体机械能的增量 2、如图1所示，美国空军X－37B无人航天飞机于2010年4月首飞，在X－37B由较低轨道飞到较高轨道的过程中 A．X－37B中燃料的化学能转化为X－37B的机械能 B．X－37B的机械能要减少 C．自然界中的总能量要变大 D．如果X－37B在较高轨道绕地球做圆周运动，则在此轨道上其机械能不变 3、如图2所示，ABCD是一个盆式容器，盆侧壁与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧，B、
C在水平线上，其距离d＝0.5 m．盆边缘的高度为h＝0.3 m．在A处放一个质量为m的小物块并让其由静止下滑．已知盆侧壁是光滑的，而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数为μ＝0.1.小物块在盆来回滑动，最后停下来，则停下的位置到B的距离为 A．0.5 m B．0.25 m C．0.1 m D．0 【课堂合作探究】 考点一功能关系的应用 【例1】如右上图所示，在升降机固定一光滑的斜面体，一轻弹簧的一端连在位于斜面体上方的固定木板B上，另一端与质量为m的物块A相连，弹簧与斜面平行．整个系统由静止开始加速上升高度h的过程中 A．物块A的重力势能增加量一定等于mgh B．物块A的动能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉力对其做功的代数和 C．物块A的机械能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉力对其做功的代数和 D．物块A和弹簧组成的系统的机械能增加量等于斜面对物块的支持力和B对弹簧的拉力做功的代数和 【突破训练1】物块由静止从粗糙斜面上的某点加速下滑到另一点，此过程中重力对物块做的功等于A．物块动能的增加量 B．物块重力势能的减少量 C．物块重力势能的减少量和物块动能的增加量以及物块克服摩擦力做的功之和 D．物块动能的增加量与物块克服摩擦力做的功之和 考点二摩擦力做功的特点及应用 1．静摩擦力做功的特点 (1)静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功． (2)相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零． (3)静摩擦力做功时，只有机械能的相互转移，不会转化为能． 2．滑动摩擦力做功的特点 (1)滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功．
第七章内能能量守恒定律 A．物体的内能 （共1课时） 课时精练（A） 一、填空题 1．物体是由大量________组成的，分子永不停息地做________运动，所以分子具有_____能。 2．由于分子间存在相互作用力而使分子具有的能叫做____________。 3．________和_________对改变物体的内能来说是等效的。 4．分子间距离发生变化时，分子间作用力就会做功。分子间作用力做______功，分子势能减少；分子间作用力做_______功，分子势能增加。（均选填“正”或“负”） 5．物体内所有分子动能的平均值，叫做分子热运动的_______，简称_______。物体中所有分子做热运动的_________和分子_______的总和，叫做物体的内能。 6．_________是分子平均动能的标志，物体温度越高，分子无规则运动越剧烈，分子的平均动能越大，由此可见，只要__________相同，分子的平均动能就相同，而不必区分是何种物质，处于何种状态。 二、单项选择题 7．下列说法正确的是（） （A）物体的温度升高，物体的内能一定增加 （B）当物体被举高时，其分子势能随之增加 （C）热量和功的单位与内能的单位相同，所以热量和功都作为内能的量度 （D）热量和功是由过程决定的，而内能是由物体的状态决定的 8．当物体温度没有改变时，下列说法正确的是（） （A）物体一定没有吸热（B）物体与外界一定没有做功 （C）物体内能一定没有改变（D）物体内能有可能改变 9．在水蒸发成同温度水蒸气的过程中，下列说法正确的是（） （A）内能不增加，不做功，也不要吸热 （B）内能增加，但对外不做功，要吸热 （C）内能不增加，但对外做功，要吸热 （D）内能增加，对外做功，也要吸热 10．两个物体之间发生了热传递，下列说法正确的是（） （A）这两个物体一定是相互接触的
第 4 课时功能关系能量守恒定律 学习目标： 1.知道功是能量转化的量度，掌握重力的功、弹力的功、合力的功与对应的能量转化关系. 2.知道自然界中的能量转化，理解能量守恒定律，并能用来分析有关问题．【课前知识梳理】 一、几种常见的功能关系 功能量的变化 合外力做正功动能增加 重力做正功重力势能减少 弹簧弹力做正功弹性势能减少 电场力做正功电势能减少 其他力（除重力、弹力外）做正功机械能增加 二、能量守恒定律 1．内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变． 2．表达式：ΔE减＝ΔE增． 【预习自测】 1、用恒力F向上拉一物体，使其由地面处开始加速上升到某一高度．若该过程空气阻力不能忽略，则下列说法中正确的是 A．力F做的功和阻力做的功之和等于物体动能的增量B．重力所做的功等于物体重力势能的增量C．力F做的功和阻力做的功之和等于物体机械能的增量D．力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于物体机械能的增量2、如图 1 所示，美国空军X－37B无人航天飞机于2010 年 4 月首飞，在X－37B 由较低轨道飞到较高轨道的过程中 A．X－37B 中燃料的化学能转化为X－37B 的机械能 B．X－37B 的机械能要减少C．自然界中的总能量要变大 D．如果X－37B 在较高轨道绕地球做圆周运动，则在此轨道上其机械能 不变 3、如图2 所示，ABCD是一个盆式容器，盆内侧壁与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧，
B 、 C 在水平线上，其距离 d ＝0.5 m ．盆边缘的高度为 h ＝0.3 m ．在 A 处放一个质量为 m 的小物块并 让其由静止下滑．已知盆内侧壁是光滑的，而盆底 BC 面与小物块间的动摩擦因数为 μ＝0.1.小物块在 盆内来回滑动，最后停下来，则停下的位置到 B 的距离为 课堂合作探究】 考点一 功能关系的应用 【例 1】 如右上图所示，在升降机内固定一光滑的斜面体，一轻弹簧的一端连在位于斜面体上方的 固定木板B 上，另一端与质量为m 的物块A 相连，弹簧与斜面平行．整个系统由静止开始加速上升 高度 h 的过程中 A ．物块A 的重力势能增加量一定等于 mgh B ．物块A 的动能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉力对其做功的代数和 C ．物块A 的机械能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉力对其做功的代数和 D ．物块 A 和弹簧组成的系统的机械能增加量等于斜面对物块的支持力和 B 对弹簧的拉力做功的代数 和 【突破训练 1】物块由静止从粗糙斜面上的某点加速下滑到另一点，此过程中重力对物块做的功等于 A ．物块动能的增加量 B ．物块重力势能的减少量 C ．物块重力势能的减少量和物块动能的增加量以及物块克服摩擦力做的功之和 D ．物块动能的增加量与物块克服摩擦力做的功之和 考点二 摩擦力做功的特点及应用 A ．0.5 m B ．0.25 m C ． 0.1 m
第19章能源与能量守恒定律知识点 学习要求 1.常识性了解什么是能源，什么是一次能源，什么是二次能源。什么是不可再生能源，什么是可再生能源。 2.常识性了解核能、裂变和聚变。 3.初步认识太阳的结构，知道太阳能是人类能源的宝库。大致了解太阳能的利用方式。 4.初步了解能量转移和能量转化的方向性。 5.知道能量守恒定律。 6.认识能源消耗对环境的影响。 学习重点 1.能源的分类。 2.太阳能、核能。 1．一次能源与二次能源 可以从自然界直接获取的能源，统称为一次能源，必须通过消耗一次能源才能得到的能源称为二次能源。 2．不可再生能源与可再生能源 凡是越用越少，不可能在短期内从自然界得到补充的能源，都属于不可再生能源，如化石能源、核能。凡是可以在自然界中源源不绝地得到的能源，都属于可再生能源。如水能、风能、太阳能、生物质能。 3．太阳能 在太阳的内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去。因此，太阳实际上是一个巨大的“核能火炉”。我们今天仍然使用的煤、石油、天然气这些化石燃料中的化学能，实际上是来自上亿年前地球所接受的太阳能。4．太阳能的利用
人类除了间接利用存贮在化石燃料中的太阳能外，还设法直接利用太阳能。目前直接利用太阳能的方式有两种：一种是利用集热器加热物质，另一种是用太阳电池把太阳能转化为电能。5．原子、原子核与核能 一切物质由分子组成，分子又由原子组成，原子则由质子和中子组成。当原子核分裂或聚合，就要放出惊人的能量，这就是核能。 6．分裂与聚变 当用中子轰击较大的原子核，原子核就变成两个中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量。这个过程叫做裂变。 将质量很小的原子核在超高温下重新结合成新的原子核，会释放出更大的核能，这就是聚变。
《热力学第一定律能量守恒定律》教学设计 1 教学目标 1.1 知识和技能 （1）理解热力学第一定律。 （2）能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题。 （3）理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律。 （4）通过能量守恒定律的学习，认识自然规律的多样性和统一性。（5）知道第一类永动机是不能实现的。 1.2 过程和方法 促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考，培养学生的科学探究能力。 1.3 情感、态度和价值观 （1）学习众多科学家孜孜以求探索自然规律的精神。 （2）注重激发学生学习物理的情趣和社会责任感、使命感的教育。（3）体会能量守恒定律对于人类的指导意义。
2 教学重点和难点 2.1 重点 热力学第一定律的理解和应用 2.2 难点 能量守恒定律的理解 3 设计思路与教学流程 3.1 设计思路 课程标准对本节内容的要求是“能够从能量转化的观点理解热力学第一定律及其公式表达，会用能量守恒的观点分析物理现象”。本节知识是在学习了功和内能、热和内能之后的一节内容，首先在复习改变内能两种方式的基础上，给出了热力学第一定律的表达式△U＝W＋Q，理解各个字母的含义以及各个量取正、负的意义，对气体来说，要使学生知道：压缩气体时外界对气体做功，气体膨胀时气体对外界做功。 对于能量守恒定律，教学中应该使学生掌握这个规律，理解这个定律的重要意义，特别是要让学生感知人类对能量守恒定律的认识经历了一个由浅入深、由含糊到清晰的过程，它是在众多科学家从不同领域研究、总结发现的重要规律，其中，迈尔、焦耳和亥姆霍兹做出了突出的贡献。
第4节功能关系能量守恒定律 (1)力对物体做了多少功，物体就具有多少能。(×) (2)能量在转移或转化过程中，其总量会不断减少。(×) (3)在物体的机械能减少的过程中，动能有可能是增大的。(√) (4)既然能量在转移或转化过程中是守恒的，故没有必要节约能源。(×) (5)节约可利用能源的目的是为了减少污染排放。(×) (6)滑动摩擦力做功时，一定会引起机械能的转化。(√) (7)一个物体的能量增加，必定有别的物体能量减少。(√) 突破点(一) 功能关系的理解和应用 1．对功能关系的理解 (1)做功的过程就是能量转化的过程。不同形式的能量发生相互转化是通过做功来实现的。 (2)功是能量转化的量度，功和能的关系，一是体现在不同的力做功，对应不同形式的能转化，具有一 一对应关系，二是做功的多少与能量转化的多少在数值上相等。 2．几种常见的功能关系
3．两个特殊的功能关系 (1)滑动摩擦力与两物体间相对位移的乘积等于产生的内能，即F f x 相对＝ΔQ 。 (2)感应电流克服安培力做的功等于产生的电能，即W 克安＝ΔE 电。 [多角练通] 1．(2016·上海高考)在今年上海的某活动中引入了全国首个户外风洞飞行体验装置，体验者在风力作 用下漂浮在半空。若减小风力，体验者在加速下落过程中( ) A ．失重且机械能增加 B ．失重且机械能减少 C ．超重且机械能增加 D ．超重且机械能减少 解析：选B 据题意，体验者漂浮时受到的重力和风力平衡；在加速下降过程中，风力小于重力，即重力对体验者做正功，风力做负功，体验者的机械能减小；加速下降过程中，加速度方向向下，体验者处于 失重状态，故选项B 正确。 2．(2017·唐山模拟)轻质弹簧右端固定在墙上，左端与一质量m ＝0.5 kg 的物块相连，如图甲所示。弹簧处于原长状态，物块静止且与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2。以物块所在处为原点，水平向右为正方向建立x 轴。现对物块施加水平向右的外力F ，F 随x 轴坐标变化的关系如图乙所示。物块运动至x ＝0.4 m 处时速度为零。则此时弹簧的弹性势能为(g 取10 m/s 2 )( ) A ．3.1 J B ．3.5 J C ．1.8 J D ．2.0 J 解析：选A 物块与水平面间的摩擦力为F f ＝μmg ＝1 N 。现对物块施加水平向右的外力F ，由F -x 图像面积表示外F 做的功，可知F 做功W ＝3.5 J ，克服摩擦力做功W f ＝F f x ＝0.4 J 。由功能关系可知，W －W f ＝E p ，此时弹簧的弹性势能为E p ＝3.1 J ，选项A 正确。 选)(2017·佛山模拟)如图所示，质量为m 的物体(可视为质点)以某 3．(多冲上倾角为30°的固定斜面，其减速运动的加速度 一速度从A 点
第二十章《能源与能量守恒定律》单元测试卷 一、单项选择题（每题3分，共30分。） 1.人类生活、生产、学习、研究都离不开能源的消耗，因为人口的急剧增加和经济的持续发 展，能源的消耗持续增长。下列能源中既属于一次能源又属于可再生能源的是（）A.提倡多步行多骑自行车，少开家庭轿车 B．提倡使用环保购物袋，减少塑料垃圾 C.提倡少用空调，减少用电 D．提倡城市亮丽工程通宵亮灯，美化城市 3.下列说法准确的是（） A.原子弹爆炸属于原子核聚变 B.在太阳内部，太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸 C.化石燃料、水能、地热能都属于新能源 D.做功冲程中，热机是将机械能转化为内能 展要求的是（） A.若可能，出行时尽量使用自行车 B.大力开发利用太阳能和风能 C.节约用水、用电、用气 D.大力发展以煤为燃料的火力发电 5．近年，东营的路边出现了一种风光互补式路灯（如图所示），该路灯装有风力和太阳能发电装置。白天该路灯将获得的电能储存有蓄电池内，夜间蓄电池对灯泡供电。关于该路灯，下面说法不．准确 ．．的是（） A．太阳能发电装置是将太阳能转化为电能B．风力发电机是将机械能转化为电能C．白天，对蓄电池充电是将化学能转化为电能D．风力发电机的工作原理是电磁感应 图（1） 6能源危机是人类社会面临的一个重大问题。有的能源消耗完了以后，不可能在短期内从自然界得到补充，我们称此类能源为“不可再生能源”。下列各种能源中属于“不可再生能源” 的是（） A．太阳能 B．水能 C．风能 D．化石能源 7当前很多城市的居民使用煤气、天然气为燃料。关于煤气、天然气，下列说法准确的是（）A．是一次能源，是可再生能源 B．是一次能源，是不可再生能源 C．是二次能源，是可再生能源 D．是二次能源，是不可再生能源 8．低碳经济的实质是提升能源利用效率和创建清洁能源结构。下列做法中不符合低碳经济理念的是（） A．推广使用节能灯 B．鼓励建造节能建筑 C．开发利用新能源 D．大力发展火力发电 9如图（2）所示为核电站发电流程图。下列说法不准确的是（） A．核能是不可再生能源 B．蒸汽轮机的效率总是小于1 C．蒸汽轮机将核能转化为机械能 D．发电机将机械能转化为电能 10地球内部储藏有取之不尽用之不竭的地热能,有报道也把地热能叫做地温能,地球浅表层蕴含的地温能在一定水准上已经能够开发利用。比如在地球浅表层埋上水管，做成地热导热管，用水泵推动形成水循环，将地热“携带”到地面，可供冬天御寒而代替空调。那么，这里所说的地温能属于（） A. 动能 B. 电能 C. 化学能 D. 内能 二、填空题（每题3分，共30分） 11.将火柴搭成图（3）所示的结构，点燃第一根火柴后，发生的现象与相似．