7.10 能量守恒定律與能源 學案（人教版必修2）

1．能量守恒定律
(1)導致能量守恒定律最后確立的兩類重要事實是：確認了__________的不可能性和發(fā)現(xiàn)
了各種____________之間的相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化．
(2)內(nèi)容：能量既不會憑空________，也不會憑空________，它只能從一種形式________
為另一種形式，或者從一個物體________到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的
總量____________，這就是能量守恒定律．
2．能源和能量耗散
(1)人類對能源的利用大致經(jīng)歷了三個時期，即________時期、________時期、________
時期．自工業(yè)革命以來，______和________成為人類的主要能源．
(2)____________和____________已經(jīng)成為關(guān)系到人類社會能否持續(xù)發(fā)展的大問題．
(3)燃料燃燒時，一旦把自己的熱量釋放出去，就不會再次________聚集起來供人類重新
利用．電池中的化學能轉(zhuǎn)化為電能，電能又通過燈泡轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能，熱和光被其他
物質(zhì)吸收之后變成周圍環(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．
(4)能量耗散表明，在能源的利用過程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量在數(shù)量上____，
但在可利用的品質(zhì)上________了，從便于利用的變成________________的了．這是能源
危機的深層次的含意，也是“自然界的能量雖然守恒，但還是要節(jié)約能源”的根本原因．
(5)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____________．

【概念規(guī)律練】
知識點一　能量守恒定律
1．關(guān)于能量守恒定律，下列說法錯誤的是(　　)
A．能量能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，但不能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一物體
B．能量的形式多種多樣，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化
C．一個物體能量增加了，必然伴隨著別的物體能量減少
D．能量守恒定律說明了能量既不會憑空產(chǎn)生也不會憑空消失
2．下列說法正確的是(　　)
A．隨著科技的發(fā)展，永動機是可以制成的
B．太陽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”違背了能量守恒定律，因而是不可能的
D．有種“全自動”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能一直走動，說明
能量可以憑空產(chǎn)生
3．歷史上曾有許多人試圖發(fā)明一種機器，它可以不消耗能量而連續(xù)不斷地對外做功，或
者消耗少量能量而做大量的功．如圖1所示為一種永動機的設計模型．人們把這種設想
中的不消耗能量的機器叫做第一類永動機．這樣的機器能制造出來嗎？請你談談你的看
法．


知識點二　能量耗散
4．關(guān)于“能量耗散”的下列說法中，正確的是(　　)
A．能量在轉(zhuǎn)化過程中，有一部分能量轉(zhuǎn)化為內(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
B．能量在轉(zhuǎn)化過程中變少的現(xiàn)象叫能量的耗散
C．能量耗散表明，在能源的利用過程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量的數(shù)量并未減
少，但在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用的變成不便于利用的了，而自然界的能量
是守恒的
D．能量耗散表明，各種能量在不轉(zhuǎn)化時是守恒的，但在轉(zhuǎn)化時是不守恒的
5．下列說法正確的是(　　)
A．某種形式的能減少，一定存在其他形式能的增加
B．因為能量守恒，所以“能源危機”是不可能的
C．能量耗散表明，在能源的利用過程中，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用的品質(zhì)
上降低了
D．能源的利用受能量耗散的制約，所以能源的利用是有條件的，也是有代價的
【方法技巧練】
應用能量守恒定律解題的方法
6．水從20 m高處落下，如果水的重力勢能的20%用來使水的溫度升高，則水落下后的
溫度將升高多少？(g取10 m/s2)


7．某地平均風速為5 m/s，已知空氣密度是1.2 kg/m3，有一風車，它的車葉轉(zhuǎn)動時可形
成半徑為12 m的圓面．如果這個風車能將圓面內(nèi)10%的氣流動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔�，則該風
車帶動的發(fā)電機功率是多大？



參考答案
課前預習練
1．(1)永動機　自然現(xiàn)象　(2)產(chǎn)生　消失　轉(zhuǎn)化　轉(zhuǎn)移　保持不變
2．(1)柴薪　煤炭　石油　煤　石油　(2)能源短缺　環(huán)境惡化　(3)自動　(4)沒有減少　降低　不便于利用　(5)方向性
課堂探究練
1．A　[能量可以在不同物體之間轉(zhuǎn)移也可以轉(zhuǎn)化，但能的總量保持不變．]
2．C　[永動機是指不消耗能量，而可以大量對外做功的裝置，歷史上曾出現(xiàn)過各式各樣的所謂永動機的發(fā)明，結(jié)果都以失敗告終，原因就是違背了能量守恒定律．人類只能發(fā)現(xiàn)規(guī)律、利用規(guī)律．違背規(guī)律行事，即使以后科技再發(fā)達，也要受自然規(guī)律的制約，所以永動機是永遠不可能制成的，A錯．
太陽輻射大量的能量，地球只吸收了極小的一部分，就形成了風云雨雪，使萬物生長，但輻射到星際空間的能量也沒有消失，一定是轉(zhuǎn)化成了別的能量，B錯．
馬和其他動物，包括人要運動，必須消耗能量，動物的能量來源是食物中儲存的生物質(zhì)能，C對．
所謂“全自動”手表其內(nèi)部還是有能量轉(zhuǎn)化裝置的，一般是一個擺錘，當人戴著手表活動時，使擺錘不停擺動，給游絲彈簧補充能量，才會維持手表的走動，D錯．]
3．永動機是不可能制成的，因為它違背了能量守恒定律，機器只能轉(zhuǎn)化能量，不能創(chuàng)造和消滅能量．實驗證明，一切永動機的設想和制造都以失敗而告終．
4．AC
5．ACD　[本題考查對能量守恒定律及能量耗散的理解，能量只能轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中總量不變；能量耗散表明能量在數(shù)量上并未減少，只是在可利用的品質(zhì)上降低了．]
6．9.5×10－3 °C
解析　質(zhì)量為m的水從高h處落下，使水的溫度升高了Δt，水的比熱容為c，由能量守恒定律有：mgh×20%＝cmΔt，代入數(shù)據(jù)，解得Δt＝9.5×10－3 °C.
7．3.4 kW
解析　在Δt時間內(nèi)作用于風車的氣流質(zhì)量
m＝πr2v?Δtρ
這些氣流的動能為12mv2，
轉(zhuǎn)變成的電能E＝12mv2×10%
所以風車帶動的發(fā)電機功率為
P＝EΔt＝12πr2ρv3×10%
代入數(shù)據(jù)得P＝3.4 kW.
方法　用能量守恒定律解題的一般步驟
(1)首先分析系統(tǒng)的能量，弄清哪種形式的能量在增加，哪種形式的能量在減少．
(2)分別列出減少的能量和增加的能量．

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