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广东省江门市第一中学高中物理  导学案 新人教版必修2 7.10 能量守恒定律与能源

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                       7.10 能量守恒定律与能源
   学习目的    
   知识与技能
   1、了解什么是常规能源,什么是新型能源。
   2、知道能量转化和转移的方向性以及第二类永动机不可能实现。
   3、通过能量转化和转移的方向性,认识提高效率的重要性。
   4、了解能源与人类生存和社会发展的关系,使学生认识能源的合理利用与保
      护对可持续发展的重要意义。
   过程与方法
   1、通过指导学生分析事例,培养学生分析问题和理论联系实际的能力。
   2、通过指导学生阅读教材,培养学的自学能力。
   情感态度与价值观
   1、了解大量的能源消耗带来的全球性环境问题,树立环保意识。
   2、感知我们周围能源的耗散,树立节能意识。
   3、学习重点:  能量守恒定律的内容
   4、学习难点:  理解能量守恒定律的确切含义,知道既然能量守恒为什么还要节约
能源
   预习案
   ●新课预习
   1.能量守恒定律
   (1)内容:能量既不会创生,也不会消灭,它只会从一种形式转化为另一种形式,
或者从一个物体转移到另一个物体,而在转移和转化过程中,能量的总和保持不变。
   (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各种自然现象之间的相互联系与转化。
   2.能源和能量耗散 
   (1)能源是人类社会活动的物质基础。人类利用能源大致经历了三个时期,即柴薪
时期、煤炭时期、石油时期。
   (2)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,它又通过灯泡转化为热能,热和光被其他物
质吸收之后变成周围环境的内能。我们也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。
   (3)能源危机含义:能量耗散表明,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。
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   (4)能量的耗散从能量转化的角度反映出了自然界中宏观过程的方向性。

   ●我的疑问——请你将预习中未能解决的问题和有疑惑的问题写下来,等待课堂上与
老师和同学探究解决。
   探究案
   探究一:能量守恒定律
   1、历史上曾有人设想制造一种不需要消耗任何能源就可以不断做功的机器,即永动
机,这样的机器能不能制成?为什么?

   2、如何理解能理守恒?(从转化和转移两个方面去理解)

   3、既然能量是守恒的,不可能消失,为什么我们还要节约能量?

   探究二:能源和能量消耗
   1、什么是能量耗散?能量耗散与能量守恒是否矛盾,该怎样理解?

   2、现在能源的利用对人类生存环境有哪些影响?举例说明。
   能力训练案
   1.在墙壁与外界无热传递的封闭房间里,夏天为了降低温度,同时打开电冰箱和电风
扇,两电器工作较长时间后,房内气温将会(  A  )
   A.升高            B.降低           C.不变            D.无法判断
   2.利用下列哪种能源时给人类带来的污染较小(  C  )
   A.煤              B.石油          C.天然气               D.核能
   3.关于能量转化的说法中正确的是(   ABCD )
   A.举重运动员把重物举起来,体内的一部分化学能转化为重物的重力势能
   B.电流通过电炉子后电炉丝变热,电能转化为内能
   C.内燃机做功的过程是内能转化为机械能的过程
   D.做功过程是能量转化过程,某过程中做了                  10 J 的功,一定有     10 J 的能量发生了转
化
   4.指出下列现象中能量的转化或转移情况
   (1)植物的光合作用;光能转化为化学能
   (2)雨天时发生雷电;电能转化为光能
   (3)人在跑步时,身体发热;机械能转化为热能
   (4)手摇发电机发电使灯泡发光;机械能转化为电能再转化为光能和热能
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   (5)风吹动帆船前进。风能转化为机械能
   5.下列说法正确的是( C   )
   A.随着科技的发展,永动机是可以制成的
   B.太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量,但照射到宇宙空间的能量都消
失了
   C.“既要马儿跑,又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律,因而是不可能的
   D.有种“全自动”手表,不用上发条,也不用任何形式的电源,却能一直走动,说明
能量可以凭空产生
   6、若无大气吸收,在垂直照射时地球上每平方米面积的太阳光入射功率为
                                        11
P0=1.8kw,已知太阳到地球的距离为           r=1.5×10  m,试计算太阳一秒钟总共放出多少能量?
(保留一位有效数字)
                E=5×1026

   过关检测案
        
   1.根据能量转化与转移的方向性,下列判断不正确的是(   )
   A.电流的电能可以全部转变为内能  B.在火力发电中,燃气的内能不可能全部转变为
电能
   C.热机中,燃气内能不可能全部转化为机械能
   D.在热传导中,热量不可能自发地从高温物体传向低温物体
   2.利用能源的过程实质上是(   )
   A.能量的消失过程                      B.能量的创造过程
   C.能量转化和转移的过程,但没有方向性  D.能量转化和转移并且耗散的过程
   3.煤、石油、天然气和生物质能作为能源的共同特点是(   )
   A.可再生能源,取之不尽,用之不竭                B.不可再生能源,用一点,少
一点
   C.来自太阳辐射的能量                            D.污染环境的能源
   4.石块自由下落过程中,由           A 点到  B 点重力做的功是       10 J,下列说法正确的是(  AD  
)
   A.由  A 到 B,石块的势能减少了         10 J             B.由 A 到 B,功减少了     10 J
   C.由  A 到 B,10 J 的功转化为石块的动能         D.由           A 到 B,10 J 的势能转化为
石块的动能
   5.下列关于能源开发和利用的说法中,正确的是( BC   )
   A.能源利用的过程是内能转化成机械能的过程
   B.要合理开发和节约使用核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等常规能源
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   C.能源利用的过程,是一种形式的能向另外一种形式的能转化的过程
   D.无论是节约能源还是开发能源,我国都要外国支援
   6.下述做法能改善空气质量的是(   )
   A.以煤等燃料作为主要生活燃料           B.利用太阳能、风能和氢能等能源替代
化石能源
   C.鼓励私人购买和使用汽车代替公交车     D.限制使用电动车
   7.地球上有大量的海水,若使海水温度降低                  0.1℃就能释放出      5.8×1023 J 的热量.有
人设想一热机将海水放出的热量完全转化为机械能,这种使内能转化成机械能的机器是不
能实现的,其原因是(   )
   A.内能不能转化成机械能       B.内能转化成机械能不满足能量守恒定律
   C.只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能而不引起其他变化的机器不满足能量转
化和转移的方向性
   D.上述三种原因都不正确
   8.在质量为     0.5 kg 的重物上安装一极轻的细棒,(设细棒足够长)如图所示,用手在
靠近重物处握住细棒,使重物静止,握细棒的手不动,
   稍稍减小握力,使手和细棒间保持一定的摩擦力,让重物和细棒
   保持一定的加速度下落,在起初的               1.0 s 的时间里,重物落下了
   0.50 m,在此过程中手和细棒之间所产生的热量占势能变化量的
   百分比是多少?


   答案解析
   1.【解析】选      D.根据热传导过程中能量转移的方向性,D                项错误;根据内能与机械能
之间转化的方向性,B、C         项正确;电能可以全部转变为内能,A               项正确.
   2.【解析】选      D.利用能源的过程实质上是能量转化和转移的过程,在能源的利用过程
中能量是耗散的并且是有方向的,A、B、C                错误,D   正确.
   3.【解析】选      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.C                        项正确.
   4.AD   5.BC   
   6.【解析】选      B.本题考查的是当今社会的热门话题:环境保护、改善空气质量,主要
是减少污染气体的排放.
   7.【解析】选      C.内能可以转化成机械能,如热机,A              项错误;内能转化成机械能的过
程满足能量守恒定律,B         项错误;能量转化和转移的方向性告诉我们:不可能从单一热源
吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化,C                      项正确.
   【方法技巧】提高热机效率的几点做法
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(1)保证活塞滑动灵活,并且密封性好.
(2)保证喷头无损,喷雾均匀.
(3)连杆转轴等处摩擦小.
(4)使用合适的燃料.
(5)对于不可避免的热能损失,可以用来加热水等其他用途.
8.【解析】物体自由下落          1.0 s 下落的高度
   1
h=   gt2=5 m,
   2
总能量    E=mgh
现在物体实际下落了
h′=0.5 m,
转化的机械能
E′=mgh′
减少的能量转化为热量(内能)
Q=E-E′,所以 
 E  E        mgh   mgh
       100%             100%
   E              mgh
   h  h
=       ×100%=90%.
     h
答案:90%


学后反思:
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