《同步人教版高中物理必修二讲义》第章 能量守恒定律与能源

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10.能量守恒定律与能源
[学习目标]　1.[物理观念]知道能量守恒定律的内容．(重点)　2.[物理观念]
理解能量守恒定律的确切含义．　3.[科学方法]掌握应用能量守恒定律解决问题
的方法．(重点)　4.[物理观念]知道能量转化的方向性．(难点)
一、能量守恒定律
1．定律内容
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．建立定律的两个重要事实
(1)确认了永动机的不可能性．
(2)各种自然现象之间能量的相互联系与转化．
3．机械能守恒定律与能量守恒定律的关系
机械能守恒定律是能量守恒定律的特殊背景下一种特殊的表现形式．
二、能源和能量耗散
1．能量耗散
燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类
重新利用．电池中的化学能转化为电能，它又通过灯泡转化成内能和光能，热
和光被其他物体吸收之后变成周围环境的内能，我们无法把这些散失的能量收
集起来重新利用．这种现象叫作能量的耗散．
2．能源危机的含义
在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上虽未减少，
但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的了．
3．能量转化的方向性与节约能源的必要性
能量耗散反映了能量转化的宏观过程具有方向性，所以能源的利用是有条
件的，也是有代价的，所以自然界的能量虽然守恒，但还是很有必要节约能源．
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)当一个物体的能量减少时，一定有其他物体的能量增多． (√)
(2)做功越多，能量的转化也越多． (√)
(3)物体做了多少功，就有多少能量消失． (×)
1
(4)煤、石油、天然气属于常规能源． (√)
(5)冒起的煤烟和散开的炭灰可以重新合成一堆煤炭． (×)
2．煤、石油、天然气和生物质能作为能源的共同特点是(　　)
A．都为可再生能源，取之不尽，用之不竭
B．都为不可再生能源，用一点，少一点
C．都为来自太阳辐射的能量
D．都为污染环境的能源
C　[煤、石油、天然气是不可再生能源，对环境污染严重，生物质能是可
再生能源，对环境无污染或污染少，但它们都来自太阳辐射．因此，选项 C正
确，其他选项均错误．]
3．“天舟一号”发射成功，我国将迈进“空间站时代”，如图所示，“天
舟一号”在点火后，竖直加速上升的过程中，忽略其质量的变化，则“天舟一
号”的(　　)
A．重力势能减少，动能减少，机械能减少
B．重力势能减少，动能增加，机械能增加
C．重力势能增加，动能减少，机械能减少
D．重力势能增加，动能增加，机械能增加
D　[“天舟一号”竖直加速上升的过程中，高度增加，速度增大，由 Ep＝
mgh 和Ek＝mv2知，其重力势能增加，动能增加，故机械能增加，D正确．]
4．一个盛水袋，某人从侧面缓慢推装液体的袋壁使它变形至如图所示位置，
则此过程中袋和液体的重心将(　　)
A．逐渐升高　　　　　　
B．逐渐降低
C．先降低再升高
D．始终不变
A　[人对液体做正功，液体的机械能增加，液体缓慢移动可以认为动能不
2
变，重力势能增加，重心升高，A正确．]
功能关系的理解与应用
1．功能关系的概述
(1)不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的，做功的过程就是能量之
间转化的过程．
(2)功是能量转化的量度．做了多少功，就有多少能量发生转化．
2．功与能的关系
由于功是能量转化的量度，某种力做功往往与某一种具体形式的能量转化
相联系，具体功能关系如下：
功 能的变化 表达式
重力做功 正功 重力势能减少 重力势
能变化
WG＝
Ep1－Ep2
负功 重力势能增加
弹力做功 正功 弹性势
能减少 弹性势
能变化
W弹＝
Ep1－Ep2
负功弹性势能增加
合力做功 正功 动能增加 动能
变化
W合＝
Ek2－Ek1
负功 动能减少
除重力(或系统内弹
力)外其他力做功
正功 机械能增加 机械能
变化
W外＝
E2－E1
负功 机械能减少
【例 1】　(多选)如图所示，动滑轮下系有一个质量为 1 kg 的物块，细线一
端系在天花板上，另一端绕过动滑轮．用 F＝6 N 的恒力竖直向上拉细线的另一
端．滑轮、细线的质量不计，不计一切摩擦．经过1 s，则(　　)
A．重力势能增加了
B．拉力F做功为 12 J
C．物体的动能增加了 10 J
3
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