4、3能量转化与守恒

一、能量的概念 1、一个物体能够对外做功，这个物体具有能量。 2、不同的能量在相互转化中有数量上的确定关系。

二、能量的多样性 机械能（动能、势能） 内能 电能 磁能 化学能 太阳能(光能) 核能(原子能) 能以多种形式存在于自然界，每一种形式的能对应于一种运动形式。

讨论与思考 这些能量之间有联系吗？有什么联系呢？ 太阳能的利用：太阳能转化为电能

讨论与思考 这些能量之间有联系吗？有什么联系呢？ 汽车：化学能——内能——机械能——内能

讨论与思考 这些能量之间有联系吗？有什么联系呢？ 水电站：水的机械能转化为电能

讨论与思考 这些能量之间有联系吗？有什么联系呢？ 水果电池：化学能转化为电能

讨论与思考 这些能量之间有联系吗？有什么联系呢？ 电能转化为光能和内能

讨论与思考 这些能量之间有联系吗？有什么联系呢？ 化学能转化为光能和内能 核能转化为内能

三、能量的转化 太阳能和其他形式的能量转化过程示意图

W=Q= f s 相对 四、功能原理 ——功是能量转化的量度 能量之间转化是通过做功实现的。 1、重力做功等于重力势能的减少WG=-ΔEp 2、弹簧弹力做功等于弹性势能的减少 3、合外力做功等于动能的增加——W= ΔEK 4、只有重力和弹力做功——ΔEK= - ΔEp 5、重力和弹力以外的力做功等于机械能的增加 6、克服一对滑动摩擦力做功等于机械 能的减少 W=Q= f s 相对 返回

五、能量守恒定律 1、内容： 能量既不会凭空产生，也不能凭空消失，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。 2、定律的表达式 E初＝E终 ；△E增＝△E减 3、说明： 能量守恒定律普遍适用。 第一类永动机不可制造。 C、效率概念

历史上有很多人不相信能量守恒定律的人，挖空心思想发明一种不消耗能量，却能不断对外做功的机器——永动机 17～18世纪许多机械专家就已经论证了永动机是不可能的 法国科学院在1775年就正式决定，不再研究和试验任何永动机 永动不可能制成的原因 ： 根据能量守恒定律，任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为另一种形式，而不能无中生有地制造能量，因此第一类永动机是不可能制成的.

功 能 原 理 除重力(弹力)外，其他外力对物体对所做的总功WG外等于物体机械能的变化量△E 当WG外＞0时，△E＞0，机械能增加 请你分析一下，高处水槽中水的势能共转变成哪几种形式的能，说明这个机器是否能够永远运动下去． 除重力(弹力)外，其他外力对物体对所做的总功WG外等于物体机械能的变化量△E 当WG外＞0时，△E＞0，机械能增加 当WG外＜0时，△E＜0，机械能减少

既然能量是守恒的，不可能消灭，为什么我们还要节约能源？ 练习 下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是 ( ) A.某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加 B.某个物体的能量减少．必然有其他物体的能量增加 C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的 D.石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了 既然能量是守恒的，不可能消灭，为什么我们还要节约能源？ ABC 注意： 能量守恒定律是指能量的总量不变，但更重要的是指转化和转移过程中的守恒。在不同形式的能量间发生转化，在不同的物体间发生转移。

能量耗散 燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，它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，热和光被其他物质吸收后变为周围环境的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用．这种现象叫做能量的耗散．

能量耗散 能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解? 能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明，在能源利用的过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并没有减少．但是可利用的品质上降低了，从便于利用变为不便于利用了。这是节约能源的根本原因． 这说明能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性．

能量转化和转移的方向性 内能总是自发地从高温物体向低温物体转移 而不会自发的由低温物体向高温物体转移

能量转化和转移的方向性 机械能可以全部转化为内能 而内能不可全部转化为机械能而不引起其他变化 热机的效率不可能1000/0（第二类永动机不可能存在） 例如：一辆行驶的小轿车，燃料燃烧产生的内能有370/0通过发动机散热系统排出，370/0直接由排气管排出，有260/0变为发动机输出的机械能

通过以上分析我们知道了： 能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性。 正是因为能量转化的方向性，能量的利用受这种方向性的制约，所以能量的利用是有条件的，也是有代价的．

六. 能量耗散 1能量耗散：能量释放出去，它就不会自动聚集起来供人类重新利用。 2能量耗散意义：从能量转化的角度反映自然界中的宏观过程具有方向性。 3方向性：内能不能全部转化为机械能。 4方向性：热量不能自发从低温物体传递给高温物体。

练习 A A. 逐渐升高 B. 逐渐降低 C. 先降低后升高 D. 始终不变 一质量均匀、不可伸长的绳索，重为G，A、B两端固定在天花板上，如图所示。现在最低点C处施加一竖直向下的力，将最低点缓慢拉至D点。在此过程中，绳的重心位置（ ） A. 逐渐升高 B. 逐渐降低 C. 先降低后升高 D. 始终不变 A D A B C 点悟： 本题绳索重心的具体位置很难确定，且往往会错误地认为：外力将绳索向下拉，绳索的重心会逐渐降低。这里，我们应用功能原理，对问题作出了正确的判断。 解析 外力对绳索做功，绳索的机械能增加。由于绳索的动能不变，增加的必是重力势能，重力势能增加是重心升高的结果。正确选项为A。

【答案】E = 700J 练习 一质量为2 kg的物块从离地80 m高处自由落下，测得落地速度为30 m/s，求下落过程中产生的内能。 【思路】 下落过程中减少的机械能变成了内能。 【答案】E = 700J

解:由A→B根据能量转化守恒定律 ΔE减 = ΔE增 得 mv02/2 = mgh + Q 练习 一物体，以6m/s的初速度沿某一斜面底端上滑后又折回，折回到斜面底端时的速度大小为4m/s。试求物体沿斜面上滑的最大高度。（g取10m/s2） 解:由A→B根据能量转化守恒定律 ΔE减 = ΔE增 得 mv02/2 = mgh + Q A m V0 B C 由B→C根据能量转化守恒定律 得 mgh = mv`2/2 + Q 联立得 h = 2.6m

得 mgh = Mghsinθ +（m+M）V2/2+ Q 3、在倾角为θ的斜面体上由质量分别为M,m两物体和一定滑轮构成如图所示系统，若物体与斜面间的动摩擦因数为μ，求释放后m加速下落H时的落地速度 解:设m下落h时的速度为V 根据能量守恒定律 ΔE减 = ΔE增 得 mgh = Mghsinθ +（m+M）V2/2+ Q a 而 Q = μMgcosθh 两式联立既可求V=……