高中物理歐姆定律教案

高三物理能量守恒定律公式總結(jié)。

高三物理能量守恒定律公式總結(jié)

1.阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023/mol;分子直徑數(shù)量級10-10米
2.油膜法測分子直徑d=V/s{V:單分子油膜的體積(m3)，S:油膜表面積(m)2｝
3.分子動理論內(nèi)容：物質(zhì)是由大量分子組成的;大量分子做無規(guī)則的熱運(yùn)動;分子間存在相互作用力。
4.分子間的引力和斥力(1)r10r0，f引=f斥≈0，F(xiàn)分子力≈0，E分子勢能≈0
5.熱力學(xué)第一定律W+Q=ΔU{(做功和熱傳遞，這兩種改變物體內(nèi)能的方式，在效果上是等效的)，W:外界對物體做的正功(J)，Q:物體吸收的熱量(J)，ΔU:增加的內(nèi)能(J)，涉及到第一類永動機(jī)不可造出〔見第二冊P40〕｝
6.熱力學(xué)第二定律
克氏表述：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其它變化(熱傳導(dǎo)的方向性);
開氏表述：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其它變化(機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性){涉及到第二類永動機(jī)不可造出〔見第二冊P44〕｝
7.熱力學(xué)第三定律：熱力學(xué)零度不可達(dá)到{宇宙溫度下限：-273.15攝氏度(熱力學(xué)零度)
注:
(1)布朗粒子不是分子,布朗顆粒越小，布朗運(yùn)動越明顯,溫度越高越劇烈;
(2)溫度是分子平均動能的標(biāo)志;
(3)分子間的引力和斥力同時(shí)存在,隨分子間距離的增大而減小,但斥力減小得比引力快;
(4)分子力做正功，分子勢能減小,在r0處F引=F斥且分子勢能最小;
(5)氣體膨脹,外界對氣體做負(fù)功W0;溫度升高，內(nèi)能增大ΔU0;吸收熱量，Q0
(6)物體的內(nèi)能是指物體所有的分子動能和分子勢能的總和，對于理想氣體分子間作用力為零，分子勢能為零;
(7)r0為分子處于平衡狀態(tài)時(shí)，分子間的距離;
(8)其它相關(guān)內(nèi)容：能的轉(zhuǎn)化和定恒定律〔見第二冊P41〕/能源的開發(fā)與利用、環(huán)保〔見第二冊P47〕/物體的內(nèi)能、分子的動能、分子勢能〔見第二冊P47〕。www.lvshijia.net

相關(guān)知識

高一物理能量守恒定律

高三物理教案：《能量守恒定律》教學(xué)設(shè)計(jì)

一、教材分析

前面學(xué)習(xí)的焦耳實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，只要初末狀態(tài)確定了，做功的數(shù)量或者熱傳遞的數(shù)量就是確定的。而且，熱功當(dāng)量的測量結(jié)果表明，做功和熱傳遞在改變內(nèi)能上是等價(jià)的。從而得出熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。又通過實(shí)例對表達(dá)式中物理量取值的正負(fù)意義進(jìn)行了討論。接著，講述了能量守恒定律的確立。它具有重大的理論意義和實(shí)踐意義。它對于制造永動機(jī)的不可能實(shí)現(xiàn)，給予了科學(xué)上的最后判決。

二、教學(xué)目標(biāo)

知識與技能：

1、理解熱力學(xué)第一定律。

2、能運(yùn)用熱力學(xué)第一定律解釋自然界能量的轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移問題。

3、理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵從的基本規(guī)律。

4、通過能量守恒定律的學(xué)習(xí)，認(rèn)識自然規(guī)律的多樣性和統(tǒng)一性。

5、知道第一類永動機(jī)是不能實(shí)現(xiàn)的。

過程與方法：

能夠得出熱力學(xué)第一定律，并會應(yīng)用。

情感態(tài)度與價(jià)值觀：

通過學(xué)習(xí)能量守恒定律的得出過程，學(xué)習(xí)科學(xué)家的探索精神

三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

重點(diǎn)：熱力學(xué)第一定律

難點(diǎn)：能量守恒定律

四、學(xué)情分析

由于熱力學(xué)第一定律是教學(xué)的重點(diǎn)及難點(diǎn)，因此應(yīng)利用教學(xué)的相當(dāng)多的時(shí)間來進(jìn)行熱力學(xué)第一定律的教學(xué)，具體來說△U=W+Q中各物理量的意義及正負(fù)號的確定對學(xué)生來講是很困難的，以通俗易懂的語言來闡述；對于能量守恒定律的教學(xué)，調(diào)動學(xué)生相互討論自然界中的各種能量間的轉(zhuǎn)化，分析得出能量守恒定律。

五、教學(xué)方法

自主閱讀與思考、精講精練

六、課前準(zhǔn)備

七、課時(shí)安排1課時(shí)

八、教學(xué)過程

（一）預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑

（二）情景引入、展示目標(biāo)

焦耳的實(shí)驗(yàn)表明：只要系統(tǒng)初末狀態(tài)是確定的，所需做功數(shù)量就是確定的。

另一方面，熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)表明做功和熱傳遞是等價(jià)的

（三）合作探究、精講點(diǎn)播

1.熱力學(xué)第一定律

（1）.一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。這個(gè)關(guān)系叫做熱力學(xué)第一定律。

其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：ΔU=W+Q

（2）.與熱力學(xué)第一定律相匹配的符號法則

做功W

熱量Q

內(nèi)能的改變ΔU

取正值“+”

外界對系統(tǒng)做功

系統(tǒng)從外界吸收熱量

系統(tǒng)的內(nèi)能增加

取負(fù)值“－”

系統(tǒng)對外界做功

系統(tǒng)向外界放出熱量

系統(tǒng)的內(nèi)能減少

（3）熱力學(xué)第一定律說明了做功和熱傳遞是系統(tǒng)內(nèi)能改變的量度，沒有做功和熱傳遞就不可能實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，同時(shí)也進(jìn)一步揭示了能量守恒定律。

（4）應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的一般步驟：

①根據(jù)符號法則寫出各已知量（W、Q、ΔU）的正、負(fù)；

②根據(jù)方程ΔU=W+Q求出未知量；

③再根據(jù)未知量結(jié)果的正、負(fù)來確定吸熱、放熱情況或做功情況。

2.能量守恒定律

⑴.自然界存在著多種不同形式的能。舉例說明。

⑵.不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化。舉例說明。摩擦可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；熾熱電燈發(fā)光可以將電能轉(zhuǎn)化為光能。

⑶.能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變。這就是能量守恒定律。

(4).熱力學(xué)第一定律、機(jī)械能守恒定律都是能量守恒定律的具體體現(xiàn)。

(5). 能量守恒定律的重要意義

第一，能量守恒定律是支配整個(gè)自然界運(yùn)動、發(fā)展、變化的普遍規(guī)律，學(xué)習(xí)這個(gè)定律，不能滿足一般理解其內(nèi)容，更重要的是，從能量形式的多樣化及其相互聯(lián)系，互相轉(zhuǎn)化的事實(shí)出發(fā)去認(rèn)識物質(zhì)世界的多樣性及其普遍聯(lián)系，并切實(shí)樹立能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失的觀點(diǎn)，作為以后學(xué)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)踐中處理一切實(shí)際問題的基本指導(dǎo)思想之一。第二，宣告了第一類永動機(jī)的失敗。

3.第一類永動機(jī)不可能制成

任何機(jī)器運(yùn)動時(shí)只能將能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，而不可能無中生有地創(chuàng)造能量，即第一類永動機(jī)是不可能制造出來的。

典例探究

例1.一定量的氣體在某一過程中，外界對氣體做了8×104J的功，氣體的內(nèi)能減少了1.2×105J，則下列各式中正確的是 （ ）

A.W=8×104J，ΔU =1.2×105J ，Q=4×104J

B.W=8×104J，ΔU =－1.2×105J ，Q=－2×105J

C.W=－8×104J，ΔU =1.2×105J ，Q=2×104J

D.W=－8×104J，ΔU =－1.2×105J ，Q=－4×104J

解析：本題主要考查熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用。因?yàn)橥饨鐚怏w做功，W取正值，即W=8×104J；內(nèi)能減少，ΔU取負(fù)值，即ΔU=－1.2×105J；根據(jù)ΔU=W+Q，可知Q=ΔU－W=－1.2×105－8×104=－2×105J，即B選項(xiàng)正確。

答案：B

友情提示：注意熱力學(xué)第一定律關(guān)系式中各物理量的符號法則。

例2.一定質(zhì)量的氣體，在壓縮過程中外界對氣體做功300J，但這一過程中氣體的內(nèi)能減少了300J，問氣體在此過程中是吸熱還是放熱？吸收（或放出）多少熱量？

解析：由題意可知，W=300J，ΔU=－300J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得

Q=ΔU－W=－300J－300J=－600J

Q為負(fù)值表示氣體放熱，因此氣體放出600J的熱量。

友情提示：注意熱力學(xué)第一定律關(guān)系式中各物理量的符號法則及其物理意義。

例3. 一定質(zhì)量的氣體從外界吸收了4.2×105J的熱量，同時(shí)氣體對外做了6×105J的功，問：

（1）物體的內(nèi)能是增加還是減少？變化量是多少？

（2）分子勢能是增加還是減少？

（3）分子的平均動能是增加還是減少？

解析：（1）氣體從外界吸熱為：Q=4.2×105J

氣體對外做功：W=－6×105J

由熱力學(xué)第一定律：ΔU=W+Q=（－6×105）+（4.2×105J）=－1.8×105J

ΔU為負(fù)，說明氣體的內(nèi)能減少了。所以，氣體內(nèi)能減少了1.8×105J。

（2）因?yàn)闅怏w對外做功，所以氣體的體積膨脹，分子間的距離增大了，分子力做負(fù)功，氣體分子勢能增加了。

（3）因?yàn)闅怏w內(nèi)能減少，同時(shí)氣體分子勢能增加，說明氣體分子的平均動能一定減少了。

友情提示：本題以熱力學(xué)第一定律關(guān)系式為起點(diǎn)，結(jié)合分子動理論中內(nèi)能的定義，分析得出：①氣體對外做功，體積膨脹，分子間的距離增大了，分子力做負(fù)功，氣體分子勢能增加了②氣體內(nèi)能減少，同時(shí)氣體分子勢能增加，說明氣體分

（四）反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測

（五）發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置作業(yè)

九、板書設(shè)計(jì)

1.熱力學(xué)第一定律

（1）內(nèi)容：

數(shù)學(xué)表達(dá)式為：ΔU=W+Q

（2）.與熱力學(xué)第一定律相匹配的符號法則

做功W

熱量Q

內(nèi)能的改變ΔU

取正值“+”

外界對系統(tǒng)做功

系統(tǒng)從外界吸收熱量

系統(tǒng)的內(nèi)能增加

取負(fù)值“－”

系統(tǒng)對外界做功

系統(tǒng)向外界放出熱量

系統(tǒng)的內(nèi)能減少

（2）.與熱力學(xué)第一定律相匹配的符號法則

（3）熱力學(xué)第一定律說明了做功和熱傳遞是系統(tǒng)內(nèi)能改變的量度，沒有做功和熱傳遞就不可能實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，同時(shí)也進(jìn)一步揭示了能量守恒定律。

（4）應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的一般步驟：

①根據(jù)符號法則寫出各已知量（W、Q、ΔU）的正、負(fù)；

②根據(jù)方程ΔU=W+Q求出未知量；

③再根據(jù)未知量結(jié)果的正、負(fù)來確定吸熱、放熱情況或做功情況。

2.能量守恒定律

⑴.自然界存在著多種不同形式的能。

⑵.不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化

⑶.能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變。這就是能量守恒定律。

(4).熱力學(xué)第一定律、機(jī)械能守恒定律都是能量守恒定律的具體體現(xiàn)。

(5). 能量守恒定律的重要意義

3.第一類永動機(jī)不可能制成

任何機(jī)器運(yùn)動時(shí)只能將能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，而不可能無中生有地創(chuàng)造能量，即第一類永動機(jī)是不可能制造出來的。

十、教學(xué)反思

各種能量在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過程中總能量守恒．這是一個(gè)意識問題，或者說是悟性，從內(nèi)心深處感覺到總能量不變．這是很重要的物理思想．

高三物理《功能關(guān)系能量守恒定律》教材分析

一名優(yōu)秀的教師在每次教學(xué)前有自己的事先計(jì)劃，作為教師就要精心準(zhǔn)備好合適的教案。教案可以讓學(xué)生更好的吸收課堂上所講的知識點(diǎn)，幫助教師緩解教學(xué)的壓力，提高教學(xué)質(zhì)量。那么，你知道教案要怎么寫呢？為此，小編從網(wǎng)絡(luò)上為大家精心整理了《高三物理《功能關(guān)系能量守恒定律》教材分析》，歡迎大家與身邊的朋友分享吧！

高三物理《功能關(guān)系能量守恒定律》教材分析

考點(diǎn)20功能關(guān)系能量守恒定律

考點(diǎn)名片

考點(diǎn)細(xì)研究：本考點(diǎn)命題要點(diǎn)：(1)功能關(guān)系；(2)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律；(3)結(jié)合牛頓運(yùn)動定律、電磁學(xué)等相關(guān)內(nèi)容處理綜合問題。其中考查到的如：20xx年全國卷第19題、21題、25題、20xx年江蘇高考第9題、20xx年福建高考第21題、20xx年廣東高考第16題、20xx年上海高考第11題、20xx年海南高考第10題、20xx年山東高考第20題、20xx年全國卷第20題、20xx年山東高考第16題、20xx年江蘇高考第9題、20xx年安徽高考第17題等。

備考正能量：本考點(diǎn)在高考中年年必考，題型全、分值多、難度大。在今后的高考中，考查思路應(yīng)是功能關(guān)系、能的轉(zhuǎn)化和守恒、牛頓定律、平拋運(yùn)動和圓周運(yùn)動、電磁學(xué)知識和規(guī)律密切聯(lián)系的綜合應(yīng)用，難度和能力要求不會降低。

一、基礎(chǔ)與經(jīng)典

1．滑塊靜止于光滑水平面上，與之相連的輕質(zhì)彈簧處于自然伸直狀態(tài)，現(xiàn)用恒定的水平外力F作用于彈簧右端，在向右移動一段距離的過程中拉力F做了10J的功。在上述過程中()

A．彈簧的彈性勢能增加了10J

B．滑塊的動能增加了10J

C．滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能增加了10J

D．滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒

答案C

解析拉力F做功的同時(shí)，彈簧伸長，彈性勢能增大，滑塊向右加速，滑塊動能增加，由功能關(guān)系可知，拉力做功等于滑塊的動能與彈簧彈性勢能的增加量之和，C正確，A、B、D均錯(cuò)誤。

2.(多選)如圖所示，楔形木塊abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面bc與水平面的夾角相同，頂角b處安裝一定滑輪，質(zhì)量分別為M、m(Mm)的滑塊，通過不可伸長的輕繩跨過定滑輪連接，輕繩與斜面平行。兩滑塊由靜止釋放后，沿斜面做勻加速運(yùn)動。若不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦，在兩滑塊沿斜面運(yùn)動的過程中()

A．兩滑塊組成系統(tǒng)的機(jī)械能守恒

B．重力對M做的功等于M動能的增加

C．輕繩對m做的功等于m機(jī)械能的增加

D．兩滑塊組成系統(tǒng)的機(jī)械能損失等于M克服摩擦力做的功

答案CD

解析以M和m兩滑塊整體為研究對象，除重力外，M受到的摩擦力做負(fù)功，所以兩滑塊組成系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒，且系統(tǒng)機(jī)械能的損失等于M克服摩擦力做的功，A錯(cuò)誤，D正確。由動能定理可知，M動能的增加應(yīng)等于重力、摩擦力、輕繩的拉力對M做功之和，B錯(cuò)誤。以m為研究對象，除重力外，只有輕繩對其做功，所以其機(jī)械能的增加等于輕繩對其做的功，C正確。

3．一個(gè)物體的機(jī)械能增大，究其原因()

A．重力對物體做了功

B．一定是合外力對物體做了功

C．一定是拉力對物體做了功

D．可能是摩擦力對物體做了功

答案D

解析除重力、彈力以外的力做功時(shí)，物體的機(jī)械能才會變化，一個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械能增大，一定是除重力、彈力以外的力對系統(tǒng)做正功。重力做功時(shí)物體的動能和重力勢能之間相互轉(zhuǎn)化，不影響物體的機(jī)械能的總和。故A錯(cuò)誤；除重力、彈力以外的力做功時(shí)，物體的機(jī)械能才會變化。故B、C錯(cuò)誤；如果摩擦力對系統(tǒng)做正功，系統(tǒng)的機(jī)械能可以增大。故D正確。

4．“神舟八號”飛船返回時(shí)高速進(jìn)入大氣層后，受到空氣阻力的作用，接近地面時(shí)，減速傘打開，在距地面幾米處，制動發(fā)動機(jī)點(diǎn)火制動，飛船迅速減速，安全著陸。下列說法正確的是()

A．制動發(fā)動機(jī)點(diǎn)火制動后，飛船的重力勢能減少，動能減少

B．制動發(fā)動機(jī)工作時(shí)，由于化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，飛船的機(jī)械能增加

C．重力始終對飛船做正功，使飛船的機(jī)械能增加

D．重力對飛船做正功，阻力對飛船做負(fù)功，飛船的機(jī)械能不變

答案A

解析制動發(fā)動機(jī)點(diǎn)火制動后，飛船迅速減速下落，動能、重力勢能均變小，機(jī)械能減少，A正確，B錯(cuò)誤；飛船進(jìn)入大氣層后，空氣阻力做負(fù)功，機(jī)械能一定減少，故C、D均錯(cuò)誤。

5．起跳摸高是學(xué)生經(jīng)常進(jìn)行的一項(xiàng)體育活動。一質(zhì)量為m的同學(xué)彎曲兩腿向下蹲，然后用力蹬地起跳，從該同學(xué)用力蹬地到剛離開地面的起跳過程中，他的重心上升了h，離地時(shí)他的速度大小為v。下列說法正確的是()

A．該同學(xué)機(jī)械能增加了mgh

B．起跳過程中該同學(xué)機(jī)械能增量為mgh＋mv2

C．地面的支持力對該同學(xué)做功為mgh＋mv2

D．該同學(xué)所受的合外力對其做功為mv2＋mgh

答案B

解析考查的是力做功和能的轉(zhuǎn)化問題，學(xué)生重心升高h(yuǎn)，重力勢能增大了mgh，又知離地時(shí)獲得動能為mv2，則機(jī)械能增加了mgh＋mv2，A錯(cuò)，B對；人與地面作用過程中，支持力對人做功為零，C錯(cuò)；學(xué)生受合外力做功等于動能增量，則W合＝mv2，D錯(cuò)。

6.把小球放在豎立的彈簧上，并把球往下按至A位置，如圖甲所示。迅速松手后，球升高至最高位置C(圖丙)，途中經(jīng)過位置B時(shí)彈簧正處于原長(圖乙)。忽略彈簧的質(zhì)量和空氣阻力。則小球從A運(yùn)動到C的過程中，下列說法正確的是()

A．經(jīng)過位置B時(shí)小球的加速度為0

B．經(jīng)過位置B時(shí)小球的速度最大

C．小球、地球、彈簧所組成系統(tǒng)的機(jī)械能守恒

D．小球、地球、彈簧所組成系統(tǒng)的機(jī)械能先增大后減小

答案C

解析分析小球從A到B的過程中受力情況，開始時(shí)彈力大于重力，中間某一位置彈力和重力相等，接著彈力小于重力，在B點(diǎn)時(shí)，彈力為零，小球從B到C的過程中，只受重力。根據(jù)牛頓第二定律可以知道小球從A到B過程中，先向上加速再向上減速，所以速度最大位置應(yīng)該是加速度為零的位置，在AB之間某一位置，A、B錯(cuò)誤；從A到C過程中對于小球、地球、彈簧組成的系統(tǒng)只有重力和彈力做功，所以系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，C正確，D錯(cuò)誤。

7．(多選)18世紀(jì)，數(shù)學(xué)家莫佩爾蒂和哲學(xué)家伏爾泰，曾設(shè)想“穿透”地球：假設(shè)能夠沿著地球兩極連線開鑿一條沿著地軸的隧道貫穿地球，一個(gè)人可以從北極入口由靜止自由落入隧道中，忽略一切阻力，此人可以從南極出口飛出，則以下說法正確的是(已知此人的質(zhì)量m＝50kg；地球表面處重力加速度g取10m/s2；地球半徑R＝6.4×106m；假設(shè)地球可視為質(zhì)量分布均勻的球體，均勻球殼對殼內(nèi)任一點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)合引力為零)()

A．人與地球構(gòu)成的系統(tǒng)，由于重力發(fā)生變化，故機(jī)械能不守恒

B．人在下落過程中，受到的萬有引力與到地心的距離成正比

C．人從北極開始下落，直到經(jīng)過地心的過程中，萬有引力對人做功W＝1.6×109J

D．當(dāng)人下落經(jīng)過距地心R/2瞬間，人的瞬時(shí)速度大小為4×103m/s

答案BC

解析人與地球構(gòu)成的系統(tǒng)，重力雖然發(fā)生變化，但只有重力做功，故機(jī)械能守恒，A錯(cuò)誤；人在下落過程中，受到的萬有引力F＝G＝G＝r，與到地心的距離成正比，B正確；人從北極開始下落，直到經(jīng)過地心的過程中，萬有引力對人做功W＝R＝R＝1.6×109J，C正確；當(dāng)人下落經(jīng)過距地心R/2瞬間，人的瞬時(shí)速度大小為v，由動能定理得：×＝mv2，解得：v＝＝6928m/s，D錯(cuò)誤。

8．(多選)如圖甲所示，物體以一定的初速度從傾角α＝37°的斜面底端沿斜面向上運(yùn)動，上升的最大高度為3.0m。選擇地面為參考平面，上升過程中，物體的機(jī)械能E隨高度h的變化如圖乙所示。g＝10m/s2，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80。則()

A．物體的質(zhì)量m＝0.67kg

B．物體與斜面之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.40

C．物體上升過程中的加速度大小a＝10m/s2

D．物體回到斜面底端時(shí)的動能Ek＝10J

答案CD

解析上升過程，由動能定理得，－(mgsinα＋μmgcosα)·hm/sinα＝0－Ek1，摩擦產(chǎn)生的熱μmgcosα·hm/sinα＝E1－E2，解得m＝1kg，μ＝0.50，故A、B錯(cuò)誤；物體上升過程中的加速度大小a＝gsinα＋μgcosα＝10m/s2，故C正確；上升過程中因摩擦產(chǎn)生的熱為E1－E2＝20J，下降過程因摩擦產(chǎn)生的熱也應(yīng)為20J，故物體回到斜面底端時(shí)的動能Ek＝50J－40J＝10J，D正確。

9.(多選)如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動的電動機(jī)帶動下，足夠長的水平傳送帶以恒定速率v1勻速向右運(yùn)動，一質(zhì)量為m的滑塊從傳送帶右端以水平向左的速率v2(v2v1)滑上傳送帶，最后滑塊返回傳送帶的右端。關(guān)于這一過程的下列判斷，正確的有()

A．滑塊返回傳送帶右端的速率為v1

B．此過程中傳送帶對滑塊做功為mv－mv

C．此過程中電動機(jī)對傳送帶做功為2mv

D．此過程中滑塊與傳送帶間摩擦產(chǎn)生的熱量為m(v1＋v2)2

答案ABD

解析因?yàn)関2v1，在摩擦阻力下，滑塊在傳送帶上向左做勻減速直線運(yùn)動，速度減小到零后向右做勻加速直線運(yùn)動，速度增大到v1后隨傳送帶做速度為v1的勻速直線運(yùn)動，所以滑塊返回傳送帶右端的速率為v1，選項(xiàng)A正確；由動能定理可得，此過程中傳送帶對滑塊做功為W＝mv－mv，選項(xiàng)B正確；此過程中滑塊與傳送帶間摩擦產(chǎn)生的熱量等于二者相對滑動的距離與摩擦力的乘積，即Q＝μmg＝m(v1＋v2)2，選項(xiàng)D正確；由能量守恒定律，此過程中電動機(jī)對傳送帶做功等于二者相對滑動產(chǎn)生的熱量Q和傳送帶對滑塊做功W之和，等于mv＋mv1v2，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。

10．(多選)傾角為37°的光滑斜面上固定一個(gè)槽，勁度系數(shù)k＝20N/m、原長l0＝0.6m的輕彈簧下端與輕桿相連，開始時(shí)桿在槽外的長度l＝0.3m，且桿可在槽內(nèi)移動，桿與槽間的滑動摩擦力大小Ff＝6N，桿與槽之間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。質(zhì)量m＝1kg的小車從距彈簧上端L＝0.6m處由靜止釋放沿斜面向下運(yùn)動。已知彈性勢能Ep＝kx2，式中x為彈簧的形變量。g＝10m/s2，sin37°＝0.6。關(guān)于小車和桿的運(yùn)動情況，下列說法中正確的是()

A．小車先做勻加速運(yùn)動，然后做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動

B．小車先做勻加速運(yùn)動，然后做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動，最后做勻速直線運(yùn)動

C．桿剛要滑動時(shí)小車已通過的位移為0.9m

D．桿從開始運(yùn)動到完全進(jìn)入槽內(nèi)所用時(shí)間為0.1s

答案BCD

解析小車從開始下滑至位移為L的過程中，小車只受重力和支持力，支持力不做功，只有重力做功，加速度a＝gsin37°＝6m/s2不變，所以小車先做勻加速運(yùn)動，從剛接觸彈簧，直至將彈簧壓縮至彈力等于桿與槽的摩擦力，即彈力由0逐漸增大至6N，小車受到的合力逐漸減小到零，所以小車接著做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動，最后勻速運(yùn)動，B正確，A錯(cuò)誤；當(dāng)彈力為6N時(shí)，彈簧的形變量為Δx＝＝0.3m，所以小車通過的位移為x＝L＋Δx＝0.9m，C正確；桿開始運(yùn)動時(shí)，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知mgxsin37°＝k(Δx)2＋mv2，解得桿和小車的速度v＝3m/s，桿從開始運(yùn)動到完全進(jìn)入槽內(nèi)的時(shí)間為t＝＝0.1s，D正確。

二、真題與模擬

11．20xx·全國卷](多選)兩實(shí)心小球甲和乙由同一種材料制成，甲球質(zhì)量大于乙球質(zhì)量。兩球在空氣中由靜止下落，假設(shè)它們運(yùn)動時(shí)受到的阻力與球的半徑成正比，與球的速率無關(guān)。若它們下落相同的距離，則()

A．甲球用的時(shí)間比乙球長

B．甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小

C．甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小

D．甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功

答案BD

解析甲、乙下落的時(shí)間與加速度有關(guān)，應(yīng)先求加速度，由m甲＝ρV甲＝ρ得R甲＝，阻力f甲＝kR甲＝k，由牛頓第二定律知a甲＝＝g－k，同理a乙＝g－k，因m甲m乙，所以a甲a乙，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；再由位移公式h＝at2可知t甲v乙，B項(xiàng)正確；甲球受到的阻力大，甲、乙下落距離相等，故甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功，D項(xiàng)正確。

12．20xx·全國卷](多選)如圖所示，小球套在光滑的豎直桿上，輕彈簧一端固定于O點(diǎn)，另一端與小球相連?，F(xiàn)將小球從M點(diǎn)由靜止釋放，它在下降的過程中經(jīng)過了N點(diǎn)。已知在M、N兩點(diǎn)處，彈簧對小球的彈力大小相等，且ONM∠OMN。在小球從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)的過程中()

A．彈力對小球先做正功后做負(fù)功

B．有兩個(gè)時(shí)刻小球的加速度等于重力加速度

C．彈簧長度最短時(shí)，彈力對小球做功的功率為零

D．小球到達(dá)N點(diǎn)時(shí)的動能等于其在M、N兩點(diǎn)的重力勢能差

答案BCD

解析由ONM∠OMN可知，在M點(diǎn)與N點(diǎn)彈簧長度lOMvB1，D項(xiàng)正確。

14．20xx·上海高考]靜止在地面上的物體在豎直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去恒力。不計(jì)空氣阻力，在整個(gè)上升過程中，物體機(jī)械能隨時(shí)間變化關(guān)系是()

答案C

解析以地面為零勢能面，以豎直向上為正方向，則對物體，在撤去外力前，有F－mg＝ma，h＝at2，某一時(shí)刻的機(jī)械能E＝Fh，解以上各式得E＝·t2t2，撤去外力后，物體機(jī)械能守恒，故只有C正確。

15．20xx·武漢調(diào)研]如圖，半徑為R、圓心為O的光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，OC水平，D是圓環(huán)最低點(diǎn)。質(zhì)量為2m的小球A與質(zhì)量為m的小球B套在圓環(huán)上，兩球之間用輕桿相連。兩球初始位置如圖所示，由靜止釋放，當(dāng)小球A運(yùn)動至D點(diǎn)時(shí)，小球B的動能為()

A.mgRB.mgR

C.mgRD.mgR

答案D

解析A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。當(dāng)A運(yùn)動到最低點(diǎn)D時(shí)，A下降的高度為hA＝R＋Rsin45°，B上升的高度為hB＝Rsin45°，則有2mghA－mghB＝·2mv＋mv，又vAcos45°＝vBcos45°，小球B的動能為EkB＝mv＝mgR，選項(xiàng)D正確。

16．20xx·湖北重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考]如圖，滑塊以初速度v0沿表面粗糙且足夠長的固定斜面，從頂端下滑，直至速度為零。對于該運(yùn)動過程，若用x、a、Ep、Ek分別表示滑塊下滑的位移的大小、加速度的大小、重力勢能(以斜面底面所在平面為零勢面)和動能，t表示時(shí)間，則下列圖象最能正確描述這一運(yùn)動規(guī)律的是()

答案D

解析滑塊在下滑過程中，設(shè)斜面的傾角為θ，斜面高度為H。則由牛頓第二定律有－μmgcosθ＋mgsinθ＝ma，解得a＝－μgcosθ＋gsinθ0，加速度的大小保持不變，所以加速度圖象應(yīng)是與時(shí)間軸平行的直線，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；滑塊做勻減速直線運(yùn)動，x＝v0t＋at2(a0)，故位移隨時(shí)間變化越來越慢，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；滑塊做勻減速直線運(yùn)動，下降的高度為h＝xsinθ，Ep＝mgH－mgxsinθ＝mgH－mg··sinθ，所以Ept圖不是直線，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；下滑過程中速度大小關(guān)系式為v＝v0＋at＝v0＋(－μgcosθ＋gsinθ)t，動能Ek＝mv2，故動能變化越來越慢，選項(xiàng)D正確。

17．20xx·湖北部分重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考](多選)如圖所示，長為L的長木板水平放置，在木板的A端放置一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊?，F(xiàn)緩慢地抬高A端，使木板以B端為軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)木板轉(zhuǎn)到與水平面的夾角為α?xí)r小物塊開始滑動，此時(shí)停止轉(zhuǎn)動木板，小物塊滑到底端的速度為v，重力加速度為g。下列判斷正確的是()

A．整個(gè)過程物塊受的支持力垂直于木板，所以不做功

B．物塊所受支持力做功為mgLsinα

C．發(fā)生滑動前摩擦力逐漸增大

D．整個(gè)過程木板對物塊做的功等于物塊機(jī)械能的增加量

答案BCD

解析緩慢轉(zhuǎn)動過程中支持力與速度同向，所以支持力做正功，當(dāng)停止轉(zhuǎn)動后，支撐力與速度垂直不再做功，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤，則轉(zhuǎn)動過程由動能定理得：WN－mgLsinα＝0，故WN＝mgLsinα，B選項(xiàng)正確；發(fā)生滑動前，摩擦力為靜摩擦力，大小等于mgsinα，隨著α的增大而增大，C選項(xiàng)正確；根據(jù)功能關(guān)系，除重力以外的力做的功等于物塊機(jī)械能的增加量，也就是木板對物塊做的總功等于物塊機(jī)械能的增加量，D選項(xiàng)正確。

一、基礎(chǔ)與經(jīng)典

18．如圖所示，在傾角θ＝30°的光滑斜面上有兩個(gè)用輕質(zhì)彈簧相連接的物塊A、B，它們的質(zhì)量均為m，彈簧的勁度系數(shù)為k，C為一固定擋板，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)開始用一沿斜面方向的力F拉物塊A使之向上勻加速運(yùn)動，當(dāng)物塊B剛要離開C時(shí)F的大小恰為2mg。問：

(1)從F開始作用到物塊B剛要離開C的過程中彈簧彈力對物塊A做的功；

(2)物塊B剛要離開C時(shí)物塊A的動能；

(3)從F開始作用到物塊B剛要離開C的過程中力F做的功。

答案(1)0(2)(3)

解析(1)令x1表示未加F時(shí)彈簧的壓縮量，對物塊A有kx1＝mgsin30°，令x2表示B剛要離開C時(shí)彈簧的伸長量，對物塊B有kx2＝mgsin30°，所以x1＝x2，彈力做的功為零。

(2)B剛要離開C時(shí)，對物塊A，有F－mgsin30°－kx2＝ma，

將F＝2mg代入上式得a＝g,2a(x1＋x2)＝v2，

物塊A的動能Ek＝mv2＝。

(3)對A由動能定理有WF－WG＝mv2，

WG＝mg(x1＋x2)sin30°，

得WF＝。

19.如圖所示，傳送帶與水平面之間的夾角為θ＝30°，其上A、B兩點(diǎn)間的距離為l＝5m，傳送帶在電動機(jī)的帶動下以v＝1m/s的速度勻速運(yùn)動，現(xiàn)將一質(zhì)量為m＝10kg小物體(可視為質(zhì)點(diǎn))輕放在傳送帶上的A點(diǎn)，已知小物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ＝，在傳送帶將小物體從A點(diǎn)傳送到B點(diǎn)的過程中(g取10m/s2)，求：

(1)傳送帶對小物體做的功；

(2)電動機(jī)做的功。

答案(1)255J(2)270J

解析(1)根據(jù)牛頓第二定律μmgcosθ－mgsinθ＝ma知，物體上升的加速度為a＝g＝2.5m/s2，當(dāng)物體的速度為v＝1m/s時(shí)，x＝＝0.2m，即物體將以v＝1m/s的速度完成剩余4.8m的位移，由功能關(guān)系得W＝ΔEk＋ΔEp＝mv2＋mglsin30°＝255J。

(2)電動機(jī)做功使小物體機(jī)械能增加，同時(shí)小物體與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生熱量Q，而由v＝at得t＝0.4s。相對位移l′＝vt－t＝0.2m，摩擦生熱Q＝μmgl′cosθ＝15J，故電動機(jī)做的功為W電＝W＋Q＝270J。

二、真題與模擬

20．20xx·全國卷]輕質(zhì)彈簧原長為2l，將彈簧豎直放置在地面上，在其頂端將一質(zhì)量為5m的物體由靜止釋放，當(dāng)彈簧被壓縮到最短時(shí)，彈簧長度為l?，F(xiàn)將該彈簧水平放置，一端固定在A點(diǎn)，另一端與物塊P接觸但不連接。AB是長度為5l的水平軌道，B端與半徑為l的光滑半圓軌道BCD相切，半圓的直徑BD豎直，如圖所示。物塊P與AB間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5。用外力推動物塊P，將彈簧壓縮至長度l，然后放開，P開始沿軌道運(yùn)動，重力加速度大小為g。

(1)若P的質(zhì)量為m，求P到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大小，以及它離開圓軌道后落回到AB上的位置與B點(diǎn)之間的距離；

(2)若P能滑上圓軌道，且仍能沿圓軌道滑下，求P的質(zhì)量的取值范圍。

答案(1)2l(2)m≤MμMg·4l

要使P仍能沿圓軌道滑回，P在圓軌道上的上升高度不能超過半圓軌道的中點(diǎn)C。

由機(jī)械能守恒定律有Mv≤Mgl

聯(lián)立式得m≤M

能量守恒定律與能源(新課標(biāo))

高中物理課堂教學(xué)教案年月日
課題§5.10能量守恒定律與能源課型新授課（2課時(shí)）
教學(xué)目標(biāo)知識與技能
理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散．
過程與方法
通過對生活中能量轉(zhuǎn)化的實(shí)例分析，理解能量守恒定律的確切含義．
情感，態(tài)度與價(jià)值觀
1．用能量的觀點(diǎn)分析問題應(yīng)該深入學(xué)生的心中，因?yàn)檫@是最本質(zhì)的分析方法．
2．感知我們周圍能源的耗散，樹立節(jié)能意識．
教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)
1．能量守恒定律的內(nèi)容．
2．應(yīng)用能量守恒定律解決問題．
教學(xué)難點(diǎn)
1．理解能量守恒定律的確切含義．
2．能量轉(zhuǎn)化的方向性．
教學(xué)方法探究、講授、討論、練習(xí)
教學(xué)手段教具準(zhǔn)備
投影儀、教學(xué)錄像或課件、玻璃容器、沙子、小鐵球、水、小木塊．
教學(xué)活動
[新課導(dǎo)入]
師：我們已學(xué)習(xí)了多種形式的能，請同學(xué)們說出你所知道的能量形式．我們還知道不同量之間是可以相互轉(zhuǎn)化的，請舉幾個(gè)能量轉(zhuǎn)化的例子．
生1：電燈能夠發(fā)光是因?yàn)殡娔苻D(zhuǎn)化為了光能．
師：當(dāng)電燈發(fā)光的同時(shí)．還能感覺到電燈是熱的，說明什么問題呢?
生1：說明在電能轉(zhuǎn)化為光能的同時(shí)還產(chǎn)生了熱能．
生2：我舉一個(gè)例子，當(dāng)兩個(gè)物體相互摩擦的時(shí)候，它們的溫度會升高，這個(gè)過程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
生3：在火箭發(fā)射的時(shí)候，推進(jìn)劑燃燒產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為火箭的機(jī)械能．
生4：汽車在行駛過程中，汽車內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為汽車的機(jī)械能．
師：剛才同學(xué)們分析得都很好，看起來自然界除了我們在上幾節(jié)學(xué)過的機(jī)械能之外，還有各種各樣的能量，機(jī)械能守恒定律成立的條件是什么?
生：機(jī)械能守恒定律成立的條件是只有重力或彈力做功．
師：我們看一下下面幾種情況下物體所處的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒．
[新課教學(xué)]
一、能量守恒定律
(演示實(shí)驗(yàn)1：在一個(gè)玻璃容器內(nèi)放人沙子，拿一個(gè)小鐵球分別從某一高度釋放，使其落到沙子中)
師：大家看這樣一個(gè)問題：小球運(yùn)動過程中機(jī)械能是否守恒?請說出小球運(yùn)動過程中能量的轉(zhuǎn)化情況．
生：小球在運(yùn)動過程中機(jī)械能不守恒，根據(jù)機(jī)械能守恒定律成立的條件是只有重力或彈力做功，在小球下落的過程中，除了受到的重力做功之外，還有沙子對它做功，沙子對鐵球做負(fù)功，鐵球在下落過程中機(jī)械能是減少的．
師：從這個(gè)問題中我們可以得到什么結(jié)論?
生：外力(除了重力和彈力之外的力)對系統(tǒng)做負(fù)功，系統(tǒng)的機(jī)械能減少．
[演示實(shí)驗(yàn)2：用手提一個(gè)物體勻速上升，讓學(xué)生分析機(jī)械能的變化情況(物體可以是身邊的物體，例如黑板擦、課本等等)]
師：這個(gè)物體在運(yùn)動過程中機(jī)械能是否守恒，如果不守恒，原因是什么，機(jī)械能是怎樣變化的?
生：這個(gè)物體在運(yùn)動過程中機(jī)械能不守恒，原因是不符合機(jī)械能守恒定律成立的條件，有外力對物體做了功，這個(gè)力是人對物體向上的拉力．在運(yùn)動過程中，物體動能沒有發(fā)生變化，而物體的重力勢能增加了，所以系統(tǒng)的機(jī)械能是增加的．
師：我們可以得出什么結(jié)論?
生：當(dāng)外力(除了重力或彈力以外的力)對物體做正功，物體的機(jī)械能增加，物體機(jī)械能的增加量等于外力對物體做的功．
師：從這兩個(gè)例子中我們能夠得出什么結(jié)論?
生：物體所處的系統(tǒng)機(jī)械能守恒是有條件的，當(dāng)外力對物體做功時(shí)，系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒，此時(shí)外力對系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)機(jī)械能的變化．
師：這里的外力是指的什么?
生：這里的外力是指的除了物體本身重力和彈力之外的力．
師：這個(gè)結(jié)論叫做功能原理．從這兩個(gè)例子中我們可以看到，機(jī)械能守恒定律并不是自然界中最基本的守恒定律，當(dāng)涉及到多個(gè)能量之間的相互轉(zhuǎn)化時(shí)，我們應(yīng)該怎樣研究這些能量之間的關(guān)系呢?
師：下面大家閱讀28頁中有關(guān)能量守恒定律建立的過程，回答相應(yīng)的問題．
(學(xué)生閱讀課本，總結(jié)能量守恒定律的表達(dá)方式)
師：導(dǎo)致能量守恒定律最后確立的兩類重要事實(shí)是什么?
生：導(dǎo)致能量守恒定律最后確立的兩類重要事實(shí)是確立了永動機(jī)的不可能性和發(fā)現(xiàn)了各種自然現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系與轉(zhuǎn)化．
師：能量守恒定律的內(nèi)容是什么?
生：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式．或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總和保持不變．
師：能量守恒定律是一個(gè)人發(fā)現(xiàn)的嗎?
生：能量守恒定律不是一個(gè)人發(fā)現(xiàn)的，到了19世紀(jì)40年代前后．科學(xué)界已經(jīng)形成一種思想氛圍，即用聯(lián)系的觀點(diǎn)去觀察自然，各種不同能量可以相互轉(zhuǎn)化，這預(yù)示著，到了把分立環(huán)節(jié)
連成一體的時(shí)候了，也就是到了建立能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的時(shí)候了，不同國家、不同領(lǐng)域的十幾位科學(xué)家，以不同的方式，各自獨(dú)立提出了能量守恒定律的內(nèi)容：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)物體．而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中．能量的總和保持不變．
師：看起來能量守恒定律是人類進(jìn)步的一個(gè)必然的結(jié)果，那么對能量守恒定律作出貢獻(xiàn)比較大的科學(xué)家是誰呢?
生：對能量守恒定律貢獻(xiàn)比較大的科學(xué)家有：德國物理學(xué)家和醫(yī)生邁爾，英國物理學(xué)家焦耳，德國物理和生理學(xué)家女姆霍茲等人．
師：現(xiàn)在看一個(gè)科教片：能量守恒定律的建立過程．
(多媒體播放能量守恒定律的建立過程)(參考案例)
能量守恒定律是建立在自然科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)上的，從16世紀(jì)到18世紀(jì)．經(jīng)過伽利略、牛頓，惠更斯、萊布尼茨以及伯努利等許多物理學(xué)家的認(rèn)真研究，使動力學(xué)得到了較大的發(fā)展，機(jī)械能的轉(zhuǎn)化和守恒的初步思想，在這一時(shí)期已經(jīng)萌發(fā)．18世紀(jì)末和19世紀(jì)初，各種自然現(xiàn)象之間聯(lián)系相繼被發(fā)現(xiàn)．倫福德和戴維的摩擦生熱實(shí)驗(yàn)否定了熱質(zhì)說．把物體內(nèi)能的變化與機(jī)械運(yùn)動聯(lián)系起來．1800年發(fā)明伏打電池之后不久，又發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)、磁效應(yīng)和其他的一些電磁現(xiàn)象．這一時(shí)期，電流的化學(xué)效應(yīng)也被發(fā)現(xiàn)，并被用來進(jìn)行電鍍．在生物學(xué)界，證明了動物維持體溫和進(jìn)行機(jī)械活動的能量跟它所攝取的食物的化學(xué)能有關(guān)，自然科學(xué)的這些成就，為建立能量守恒定律作了必要的準(zhǔn)備．能量守恒定律的最后確定，是在19世紀(jì)中葉由邁爾、焦耳和荄姆霍茲等人完成．德國醫(yī)生邁爾是從生理學(xué)的角度開始對能量進(jìn)行研究的．1842年，他從“無不生有，有不變無”的哲學(xué)觀念出發(fā)．表達(dá)了對能量轉(zhuǎn)化和守恒思想，他分析了25種能量的轉(zhuǎn)化和守恒現(xiàn)象，成為世界上最先闡述能量守恒思想的人．英國物理學(xué)家焦耳從1840年到1878年將近40年的時(shí)間里．研究了電流的熱效應(yīng)，壓縮空氣的溫度升高以及電、化學(xué)和機(jī)械作用之間的聯(lián)系，做了400多次實(shí)驗(yàn)，用各種方法測定了熱和功之間的當(dāng)量關(guān)系，為能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)．在1847年，當(dāng)焦耳宜布他的能量觀點(diǎn)的時(shí)候，德國學(xué)者荄姆霍茲在柏林也宜讀了同樣課題的論文．在這篇論文里，他分析了化學(xué)能、機(jī)械能、電磁能、光能等不同形式的能的轉(zhuǎn)化和守恒，并且把結(jié)果跟永動機(jī)不可能制造成功聯(lián)系起采，他認(rèn)為不可能無中生有地創(chuàng)造一個(gè)永久的推動力，機(jī)器只能轉(zhuǎn)化能量，不能創(chuàng)造和消滅能量．女姆霍茲在論文里對能量守恒定律作了一個(gè)清晰、全面而且概括的論述，使這一定律為人們廣泛接受．在19世紀(jì)中葉，還有一些人也致力于能量守恒地研究．他們從不同的角度出發(fā)，彼此獨(dú)立地研究，卻幾乎同耐發(fā)現(xiàn)了這一偉大的定律．因此，能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)發(fā)展的必然結(jié)果．此時(shí)，能量轉(zhuǎn)化和守恒定律得到了科學(xué)界的普遍承認(rèn)．這一原理指出：自然界的一切物質(zhì)都具有能量，對應(yīng)于不同的運(yùn)動形式，能量也有不同的形式，如機(jī)械運(yùn)動的動能和勢能，熱運(yùn)動的內(nèi)能．電磁運(yùn)動的電磁能，化學(xué)運(yùn)動的化學(xué)能等，他們分別以各種運(yùn)動形式特定的狀態(tài)參量來表示。當(dāng)運(yùn)動形式發(fā)生變化或運(yùn)動量發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，能量也從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一個(gè)系統(tǒng)傳遞給另一個(gè)系統(tǒng)：在轉(zhuǎn)化和傳遞中總能量始終不變．恩格斯曾經(jīng)把能量轉(zhuǎn)化和守恒定律稱為“偉大的運(yùn)動基本規(guī)律”，認(rèn)為它的發(fā)現(xiàn)是19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)之一．(另兩個(gè)發(fā)現(xiàn)是細(xì)胞學(xué)說，達(dá)爾文的生物進(jìn)化論)
師：通過學(xué)習(xí)能量守恒定律，你受到了什么啟示?
生：能量守恒定律的建立過程，是人類認(rèn)識自然的一次重大的飛躍，是哲學(xué)和自然科學(xué)長期發(fā)展和進(jìn)步的結(jié)果．它是最普遍、最重要、最可靠的自然規(guī)律之一，而且是大自然普遍和諧性的一種表現(xiàn)形式．和諧美是科學(xué)的魅力所在．
師：這位同學(xué)總結(jié)得很好，美是無處不在的，物理學(xué)中更是處處存在著美，希望同學(xué)們在學(xué)習(xí)中注意發(fā)現(xiàn)，注意體會，這樣我們的學(xué)習(xí)將會更加的豐富多彩．
[課堂訓(xùn)練]
下列對能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的認(rèn)識正確的是……………………………()
A。某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加
B。某個(gè)物體的能減少．必然有其他物體的能增加
C。不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機(jī)器——永動機(jī)是不可能制成的
D。石子從空中落下，最后慘止在地面上，說明機(jī)械能消失了
解析；能量守恒定律是指能量的總量不變，但更重要的是指轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中的守恒．在不同形式的能量間發(fā)生轉(zhuǎn)化，在不同的物體間發(fā)生轉(zhuǎn)移．不需要任何外界動力而持續(xù)對外做功的機(jī)器是違背能量守恒定律的，是永遠(yuǎn)不可能制成的．機(jī)械能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量而不能消失，能量是不會消失的．
A選項(xiàng)是指不同形式的能量間在轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過程中是守恒的．B選項(xiàng)是指能量在不同的物體間發(fā)生轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移過程中是守恒的．這正好是能量守恒定律的兩個(gè)方面——轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移．任何永動機(jī)都是不可能制成的，它違背了能量守恒定律，所以ABC正確．D選項(xiàng)中石子的機(jī)械能在變化，比如受空氣阻力作用，機(jī)械能可能要減少，但機(jī)械能并沒有消失，能量守恒定律表明能量既不能創(chuàng)生，也不能消失．故D是錯(cuò)的．
說明：此題考查能量守恒定律的理解，以及對水動機(jī)的認(rèn)識，凡是違背能量守恒定律的永動機(jī)是永遠(yuǎn)不能制成的．
二、能源和能量耗散
師：大家下面思考這樣一個(gè)問題：既然能量是守恒的，我們?yōu)槭裁催€要節(jié)約能源．帶著這個(gè)問題．大家閱讀課本第28頁到29頁有關(guān)能量和能量耗散的內(nèi)容，回答相關(guān)問題．
(學(xué)生閱讀教材，了解人類應(yīng)用能源的歷程，能源對人類社會發(fā)展所起的作用；人類在利用能源的同時(shí)也對環(huán)境造成了嚴(yán)重污染)
師：什么是能量耗散?
生：然料燃燒時(shí)一旦把自己的熱量釋放出去，它就不會再次自動聚集起來供人類重新利用，電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，它又通過燈泡轉(zhuǎn)化成內(nèi)能和光能，熱和光被其他物質(zhì)吸收后變?yōu)橹車h(huán)境的內(nèi)能，我們無法把這些內(nèi)能收集起來重新利用．這種現(xiàn)象叫做能量的耗散．
師：能量耗散與能量守恒是否矛盾，該怎樣理解?
生：能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明，在能源利用的過程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量在數(shù)量上并沒有減少．但是可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用變?yōu)椴槐阌诶昧耍?br> 師：這說明什么問題?
生：這說明能量的耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性．
師：我們?yōu)槭裁匆?jié)約能源呢?
生：正是因?yàn)槟芰哭D(zhuǎn)化的方向性，能量的利用受這種方向性的制約，所以能量的利用是有條件的，也是有代價(jià)的．
生：節(jié)約能源同時(shí)開發(fā)可再生能源．
師：通過下面材料的閱讀。加深你對能源的理解．
(多媒體播放世界能源的解決途徑)(參考案例)
世界能源問題的解決途徑是什么?能源，是人類敕以生存和進(jìn)行生產(chǎn)的不可缺少的資源．近年來，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和能源消費(fèi)的增長．能源問題已被列為世界上研究的重大問題之一．解決世界能源問題的根本途徑，主要有兩個(gè)方面：其一是廣泛開源，其二是認(rèn)真節(jié)流．所謂開源，就是積極開發(fā)和利用各種能源．在繼續(xù)加緊石油勘探和尋找新的石油產(chǎn)地的同時(shí)，積極開發(fā)豐富的煤炭資源，還要大力開發(fā)水能，生物能等常規(guī)能源，加強(qiáng)核能、太陽能，風(fēng)能、沼氣，海洋能，地?zé)崮芤约捌渌鞣N新能源的研究和利用，從而不斷擴(kuò)大人類的能源資源的種類和來源．所謂節(jié)流，就是要大力提倡節(jié)約能源．節(jié)能是世界上許多國家關(guān)心和研究的重要課題，甚至有人把節(jié)能稱為世界的“第五大能源”，與煤、石油和天然氣、水能、核能等并列．在節(jié)能方面，在有計(jì)劃地控制人口增長的同時(shí)，重點(diǎn)要發(fā)揮先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的優(yōu)勢，提高各國的能源利用效率．如果世界各國家和各地區(qū)都能改進(jìn)各種用能設(shè)備，不斷提高能源的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和降低單位產(chǎn)品的能耗，加強(qiáng)科學(xué)管理，適當(dāng)控制生活能源的合理使用，就能使能源更加有效地用于生產(chǎn)和生活之中，從而解決人類面臨的能源問題．
[小結(jié)]
新課程更多地與社會實(shí)際相聯(lián)系，鼓勵(lì)學(xué)生提出問題．本節(jié)“思考與討論”對能源問題做了討論，這是一個(gè)質(zhì)疑的范例．它引導(dǎo)我們考慮能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性．從物理學(xué)的角度研究宏觀過程的方向性，在現(xiàn)階段只需用一些簡單的實(shí)例，讓學(xué)生初步地體會一下就可以了．例如：摩擦力做功的過程，要損耗機(jī)械能而生熱，產(chǎn)生的熱不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械功．在其他的宏觀過程中也是如此，例如：兩種氣體放到一個(gè)容器內(nèi)，總會均勻地混合到一起，但不會再自發(fā)地分離開來．通過實(shí)例說明．在能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量是守恒的，但能量的品質(zhì)卻降低了，可被人直接利用的能在逐漸減少，這是能量耗散現(xiàn)象．所以，能量雖然守恒，但我們還要節(jié)約能源．
對功能關(guān)系的理解
［例1］一小滑塊放在如圖所示的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑塊，小滑塊沿斜面運(yùn)動了一段距離。若已知在這過程中，拉力F所做的功的大?。ń^對值）為A，斜面對滑塊的作用力所做的功的大小為B，重力做功的大小為G，空氣阻力做功的大小為D。當(dāng)用這些量表達(dá)時(shí)，小滑塊的動能的改變（指末態(tài)動能減去初態(tài)動能）等于多少？，滑塊的重力勢能的改變等于多少？滑塊機(jī)械能（指動能與重力勢能之和）的改變等于多少？
解析：根據(jù)動能定理，動能的改變等于外力做功的代數(shù)和，其中做負(fù)功的有空氣阻力，斜面對滑塊的作用力的功（因彈力不做功，實(shí)際上為摩擦阻力的功），因此ΔEk=A-B+C-D；根據(jù)重力做功與重力勢能的關(guān)系，重力勢能的減少等于重力做的功，因此ΔEp=-C；滑塊機(jī)械能的改變等于重力之外的其他力做的功，因此ΔE=A–B–D學(xué)生活動

作業(yè)[布置作業(yè)]
教材第30頁問題與練習(xí)，1，2．
板書設(shè)計(jì)10．能量守恒定律與能源
一、能量守恒定律
1．內(nèi)容：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總和保持不變．
2．建立過程．
二、能源和能量耗散
1．內(nèi)容：能量轉(zhuǎn)化具有方向性．
2．節(jié)約能源的重要意義．

教
學(xué)
后
記思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實(shí)踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實(shí)踐活動，物理教學(xué)就成了無源之水、無本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。