第6章第1节 能量的多种形式第2节 能量的转化与守恒
内容索引0102基础落实•必备知识全过关重难探究•能力素养全提升03学以致用•随堂检测全达标
课标要求1.了解能量的多样性。知道能源的分类、可再生和不可再生能源。掌握能量的转化与守恒定律。(物理观念)2.能对能源使用和环境保护提出自己的观点,能作出有依据的推理。(科学思维)3.知道节约能源和保护环境。(科学态度与责任)
基础落实•必备知识全过关
一、多种形式的能量1.机械能包括动能、重力势能和等。2.电能是指电以各种形式做功的能力。3.光能是具有的能量。4.化学能是储存在食物或燃料等物质中的能量。5.核能是由于物质的发生变化而释放的能量。弹性势能光原子核结构
二、可再生能源和不可再生能源1.能源可分为能源和能源。一次能源又分为能源和能源。2.能源的概念(1)一次能源是指自然界、未经加工转化的能源,如煤、、等。(2)二次能源是指由一次能源而成的能源产品,如电、煤气、蒸汽及各种石油制品等。(3)可再生能源:太阳能、水能、风能、生物质能、海洋能等在自然界可的能源。(4)不可再生能源:煤、石油、天然气、油页岩等在自然界中经过亿万年形成,短期内的能源。一次二次可再生不可再生直接取自石油天然气加工转化循环再生无法恢复
3.可再生能源的开发利用:(1)太阳能的利用;(2)风能、地热能、潮汐能、生物质能的利用,如风力发电等;(3)核能的利用。三、能量的转化与守恒1.能量可从一种形式为另一种形式。2.能量守恒定律:在一个孤立系统里,能量既不能凭空,也不能凭空,它只能从一种形式为其他形式,或者从一个物体到其他物体,在转化或转移的过程中,能量的总量。3.第一类永动机:不需要任何动力或燃料就能不停运动,甚至对外做功的装置。能量守恒定律否定了制造第一类永动机的可能性。转化产生消失转化转移保持不变
易错辨析判一判(1)太阳能可以转化为内能。()(2)运转的发电机产生电能,它是一次能源。()(3)风能、水能都是可再生能源。()(4)机械能守恒定律是能量守恒定律的特殊情况。()√×电能是二次能源。√√
即学即用练一练1.如图所示的四幅图中,没有发生动能与势能相互转化的是()答案A
2.有关能量守恒定律,下列说法正确的是()A.能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化B.能量守恒定律只适用于能量转化过程C.“摩擦生热”是创造了热,它不符合能量守恒定律D.按照能量守恒定律,宇宙中的能量总和永远不会增减答案D
重难探究•能力素养全提升
探究一可再生能源和不可再生能源[情境探究]现代生活中,人们出行的代步工具多种多样,如自行车、电动自行车、普通汽车等,试讨论下表中的问题并在空白处填写合适的文字。
情境问题人或车的能量转化情况所消耗能源的类别人骑自行车人骑电动自行车人乘坐普通汽车人的生物质能→人车的机械能、人车与空气的内能生物质能属于一次能源中的可再生能源电能→人车机械能、人车与空气的内能电能属于二次能源汽车中汽油燃烧的化学能→人车的机械能、人车与空气的内能化学能属于二次能源
[知识归纳]能源的分类分类名称特点实例按形成或转换特点一次能源自然形成,未经加工太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能二次能源由一次能源经加工转换而成焦炭、木炭、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能按可否再生可再生能源可循环使用、不断补充太阳能、水能、风能、生物质能、地热能不可再生能源短期内无法转换获得煤、石油、天然气、核燃料
能源的分类分类名称特点实例按利用技术常规能源已大规模正常使用煤、石油、天然气、水能新能源正在开发,或有新的利用方式太阳能、核能、地热能、海洋能、沼气、风能按对环境污染情况清洁能源对环境基本上没有污染太阳能、海洋能、风能、水能污染能源会严重污染环境化石燃料(煤、石油)
[应用体验]典例1下列物质是能源且属于可再生能源的是()答案C解析铁块、花岗石、沙漠中的沙不能直接给人类生活提供能量,所以不属于能源;人类可以利用太阳能发电、取热,为人类提供生活能量,所以C选项符合题意。
针对训练1下列能源中,属于二次能源的是()A.煤B.汽油C.太阳能D.石油答案B
探究二能量的转化与能量守恒[情境探究]以上情境中能量如何转化?要点提示瀑布中水的重力势能转化为水的动能;弓箭中弓弦的弹性势能转化为箭的动能;铁在氧气中燃烧是化学能转化为内能、光能。
[知识归纳]1.能量转化或转移的判断
2.能量守恒的等价表述(1)在一个孤立系统中,能量的总量保持不变,即某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加,且减小量一定和增加量相等。(2)在一个孤立系统中,能量的总量保持不变,即某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量一定和增加量相等。3.能量守恒定律是自然界最普遍、最基本的规律之一。力学中的机械能守恒定律是这一普遍规律在机械能转化或转移的一种特殊情况,电学中的闭合电路欧姆定律也是这一规律的表现形式。
[应用体验]典例2有一种太阳能草坪节能灯,太阳能电池板供一只“10V9W”的电子节能灯工作,若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为0.3m2,平均1小时得到的太阳辐射能为0.4×106J,太阳光平均一天按8小时计算,恰好可以供电子节能灯工作10小时。问:(1)太阳能节能灯的能量转化情况。(2)太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率为多少?(3)太阳能节能灯利用太阳能的效率大约是多少?
答案(1)见解析(2)370.4W(3)10%
针对训练2(多选)某运动员在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离,重力对他做功1900J,他克服阻力做功100J。该运动员在此过程中()A.他的动能增加了1900JB.他的动能增加了2000JC.他的重力势能减小了1900JD.他和空气的内能增加了100J
答案CD解析根据动能定理,合外力做的功等于物体动能的增加量,重力对他做功1900J,他克服阻力做功100J,即阻力对他做功为-100J,则外力对他所做的总功为1900J-100J=1800J,是正功,他的动能增加了1800J,A、B错误;重力做的功等于重力势能的减少量,重力对物体做功为1900J,是正功,则重力势能减小了1900J,C正确;根据能量转化与守恒可知,他的重力势能转化为他的动能与空气间的内能,则增加的内能Q=(1900-1800)J=100J,D正确。
学以致用•随堂检测全达标
1.下列能源中,既是一次能源又是可再生能源的是()A.天然气B.水能C.核能D.电能答案B
2.利用下列能源,可以减少温室气体排放的是()A.太阳能B.煤C.石油D.天然气答案A解析使用太阳能不污染环境,是一种清洁能源;煤、石油燃烧时能够产生大量的二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫等物质,污染环境;天然气燃烧时能生成大量的二氧化碳、一氧化碳,污染环境。
3.(多选)下面关于能源的说法正确的是()A.一切能源是取之不尽、用之不竭的B.能源是有限的,特别是常规能源,如煤、石油、天然气等C.大量消耗常规能源会使环境恶化,故提倡开发利用新能源D.核能的利用对环境的影响比燃烧石油、煤炭大答案BC解析尽管能量守恒,但耗散的内能无法重新收集利用,所以能源是有限的,特别是常规能源,选项A错误,B正确;常规能源的利用比核能的利用对环境的影响大,选项C正确,D错误。
4.下列现象中的能量转化过程的说法正确的是()A.在水平公路上行驶的汽车,发动机熄火之后,速度越来越小,最后停止,是机械能转化为内能B.电风扇通电后开始转动,断电后转动着的风扇又慢慢停下来,是电能转化为机械能C.火药爆炸产生燃气,子弹在燃气的推动下从枪膛发射出去,射穿一块钢板,速度减小,是化学能转化为内能D.用柴油机带动发电机发电,供给电动水泵抽水,把水从低处抽到高处,是电能转化为机械能
答案A解析在水平公路上行驶的汽车,发动机熄火之后,速度越来越小,最后停止,这一过程中,汽车所受的阻力做负功,机械能转化为内能,选项A正确。风扇通电后开始转动,电流做功,电能转化为机械能,有一部分转化为内能;断电后转动着的风扇又慢慢停下来,阻力做负功,机械能转化为内能,选项B错误。火药爆炸产生燃气,化学能转化为内能;子弹在燃气的推动下从枪膛发射出去,推力做功,内能转化为机械能;子弹射穿一块钢板,速度减小,阻力做负功,机械能转化为内能,选项C错误。柴油的化学能转化为柴油机的机械能,再转化为发电机的电能,电能又通过电动水泵转化为水的机械能,选项D错误。
5.甲、乙两种共享单车都采用了电子锁,车锁内集成了导航模块与联网模块等,这些模块工作时需要电能。这两种共享单车采用了不同的方式获取电能:甲车靠小型发电机——踩动单车时,线圈在磁场中转动,产生电能,如图1所示;乙车靠车筐底部的太阳能电池板——有光照时,产生电能,如图2所示。这两种共享单车获取电能时,都是把其他形式的能转化为电能。关于它们的能量转化,下列说法正确的是()A.都是把机械能转化为电能B.都是把光能转化为电能C.甲车把机械能转化为电能,乙车把光能转化为电能D.甲车把光能转化为电能,乙车把机械能转化为电能
答案C解析甲车靠小型发电机,发电机是依据电磁感应原理工作的,在发电的过程中车轮转动,将车轮的机械能转化为电能;乙车靠车筐底部的太阳能电池板,把光能转化为电能,故选C。
6.(多选)悬崖跳水是一项极具挑战性的极限运动,需要运动员具有非凡的胆量和过硬的技术。跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动,设质量为m的运动员刚入水时的速度为v,水对他的阻力大小恒为F,那么在他减速下降深度为h的过程中,下列说法正确的是(g为当地的重力加速度)()A.他的动能减少了(F-mg)hB.他的重力势能减少了mgh-mv2C.他的机械能减少了FhD.他的机械能减少了mgh答案AC
本课结束
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