Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,能量(nngling)的转化与守恒定律,第一页，共22页。,在中学物理中,涉及到许多形式的能，如：动能、势能、电能、内能、核能等,这些形式的能可以互相转化，并且遵循能量(nngling)转化和守恒定律。能量(nngling)的概念及其有关规律(如动能定理、功能关系,机械能守恒定律、能量(nngling)守恒定律)贯穿于中学物理学习的始终,是联系各部分知识的主线,是我们分析和解决物理问题的重要依据，是方法教育与能力培养的重要方面，因此在每年的高考物理 中都会出现考查有关能量(nngling)的试题。,能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化(zhunhu)为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化(zhunhu)和转移的过程中,能量的总量保持不变.,能量(nngling)转化和守恒定律,能量是状态量，不同的状态有不同数值的能量能量的变化是通过做功或热传递两种方式来实现的力学中功是能量转化的量度，热学中功和热量是内能变化的量度,第二页，共22页。,数学表达式,动能定理,W,合,=W,1,+W,2,+=E,K,功能原理,W,F,=E,K,+E,P,=E,机械能守恒定律,E=0 E,K,+E,P,=0,热力学第一定律,E=Q+W,电功,W,电,=qU=UIt,焦耳定律,Q=I,2,Rt,闭合电路欧姆定律,IEt=I,2,(R+r)t=qU+I,2,rt,法拉第电磁感应定律,E,电,=W,克安,(,E,电,为感应电流的能量,),爱因斯坦光电效应方程,E,Km,=h-W,玻尔假设,h=E,2,-E,1,质能方程,E=m c,2,E=m c,2,变压器,P,出,=P,入,表现形式,第三页，共22页。,克服(kf)安培力所做的功等于感应电能的增加,功是能量转化(zhunhu)的量度,功能(gngnng)关系,重力所做的功等于重力势能的减少,电场力所做的功等于电势能的减少,弹簧的弹力,所做的功等于弹性势能的减少,合外力所做的功等于动能的增加,只有重力和,弹簧的弹力,做功，机械能守恒,重力和,弹簧的弹力,以外的力所做的功等于机械能的增加,克服,一对滑动摩擦力所做的净功等于机械能的减少,第四页，共22页。,1B以初速v0水平抛出的物体，质量为m，下落高度为h，则重力做功为 ，这过程中物体动能变化量为 。质量为m的带电物体，在仅有电场力作用的情况下由静止开始加速，获得速率v，则电场力做的功为 。从上面这些(zhxi)例子可归纳出结论：功是 。,能量变化(binhu)的量度,mgh,mgh,mv,2,/2,第五页，共22页。,9.下列有关能量的说法正确的是 （）,A.重力对物体(wt)做的功与物体(wt)的运动路径无关,重力做的功等于物体(wt)重力势能的减少量,B.重力势能、弹性势能、电势能、动能都属于机械能,C能量的耗散现象从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性，也告诫了我们：自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源,D电场力做的功等于电荷电势能的变化量,A C,第六页，共22页。,汽车(qch)所受阻力与车重之比：,C恒力F做的功一定等于克服安培力,给电动车蓄电池充电的能量实际上来自于发电站。,求：（g=10m/s2，空气阻力不计）,第二十一页，共22页。,设：所需太阳能电池板的最小面积(min j)为S，则：,能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化(zhunhu)为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化(zhunhu)和转移的过程中,能量的总量保持不变.,16某游乐场中有一种叫“空中飞椅”的游乐设施,其基本装置是将绳子上端固定在转盘的边缘上,绳子下端连接座椅,人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋.,转盘从静止启动到转速稳定这一过程，绳子对质点(zhdin)做的功等于质点(zhdin)机械能的增加量：,电动车储存能量(nngling)转化为动能的百分比为70%,能量密度（kJ/kg）,12雷雨天的闪电是雷暴云中正电荷区与负电荷区的电场大到一定程度，空气被击穿形成的火花放电.假设两带电的云团某一时刻相距600 m发生闪电,两云团间的电场可视作场强为2106 N/C的匀强电场。则此时两云团间的电势差为 _V。若这次闪电通过的电量为20C，则释放的电能为 _ J（设闪电的火花路径(ljng)为直线）。,2.410,10,1.210,9,第七页，共22页。,2A闪电是一种常见的自然现象，发生闪电时会释放出大量能量。已知某次闪电放电电压大约为1.0109V，放电通过的电量约为30C。一所希望小学每天消耗的电能为20kWh，此次闪电释放的电能如果都能储存起来并加以利用，那么(n me)这些电能够这所小学使用_天。,第八页，共22页。,17、下列与能量有关的说法正确的是 （）,A卫星绕地球做圆周运动的半径越大，动能越大,B从同种金属逸出的光电子的最大初动能随照射光波长的减小而增大,C做平抛运动的物体在任意相等时间内动能的增量(zn lin)相同,D在静电场中，电场线越密的地方正电荷的电势能一定越高,B,第九页，共22页。,A粒子在a点运动速率大于在b点速率,电动车储存能量(nngling)转化为动能的百分比为70%,A粒子在a点运动速率大于在b点速率,已知某次闪电放电电压大约为1.,能量(nngling)的转化与守恒定律,能量(nngling)的概念及其有关规律(如动能定理、功能关系,机械能守恒定律、能量(nngling)守恒定律)贯穿于中学物理学习的始终,是联系各部分知识的主线,是我们分析和解决物理问题的重要依据，是方法教育与能力培养的重要方面，因此在每年的高考物理 中都会出现考查有关能量(nngling)的试题。,能量变化(binhu)的量度,（2）质点从静止到做匀速圆周运动(yndng)的,一所希望小学每天消耗的电能为20kWh，此次闪电释放的电能如果都能储存起来并加以利用，那么(n me)这些电能够这所小学使用_天。,能量(nngling)的转化与守恒定律,A卫星绕地球做圆周运动的半径越大，动能越大,C恒力F做的功一定等于克服安培力,总效率(xio l)=30（1-20）70%=16.,第二十一页，共22页。,（3）设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，求所需的太阳能电池板的最小面积。,设：所需太阳能电池板的最小面积(min j)为S，则：,7如图所示，O点代表磁场源，其周围分布有强磁场，磁感强度大小与其间距x的关系为B=B0-kx,方向与x轴平行。在该磁场中有一沿x轴方向的固定水平直槽，现将质量为m小磁体(ct)放入槽内的P点由静止开始水平滑动，最后停在与P相距为s的Q点，滑块与水平面间的动摩擦因数为。P、Q间的磁感强度的变化B=_，现用一个水平外力把小磁体(ct)沿水平面缓慢沿原路推回到P点，则水平外力需做的功W=_。,2,mg s,O P Q x,ks,第十页，共22页。,6如图所示，某点O处固定点电荷+Q，另一带电q的粒子以O为焦点做椭圆轨道运动，运动过程中经过(jnggu)最近点a和最远点b，下述说法不正确的是 （）,A粒子在a点运动速率大于在b点速率,B粒子在a点运动加速度大于在b点加速度,c粒子在a点电势能大于在b点电势能,D+Q所产生的电场中，,a点电势高于b点,a,b,+Q,-q,O,C,第十一页，共22页。,8如图所示，在水平绝缘平面上固定足够长的平行光滑金属导轨（电阻不计），导轨左端连接一个阻值为R的电阻，质量为m的金属棒(电阻不计)放在导轨上，金属棒与导轨垂直且与导轨接触良好整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，在用水平恒力F把金属棒从静止开始(kish)向右拉动的过程中，下列说法正确的是 (),A恒力F与安培力做的功之和等于电路中产生的电能与金属棒获得的动能和,B恒力F做的功一定等于克服安培力,做的功与电路中产生的电能之和,C恒力F做的功一定等于克服安培力,做的功与金属棒获得的动能之和,D恒力F做的功一定等于电路中产生,的电能与金属棒获得的动能之和,R,F,C D,第十二页，共22页。,14.(本题10分)如图所示，质量m=1kg的滑块(可看成质点)，被压缩的弹簧弹出后在光滑的水平桌面上滑行一段距离后，落在水平地面上。落点到桌边的水平距离S=0.4m，桌面距地面的高度h=0.8m。求：（g=10m/s2，空气阻力不计）,（1）滑块落地时速度(sd)的大小；,（2）弹簧释放的弹性势能。,h,s,第十三页，共22页。,解：(1),(2)根据能量(nngling)转化与守恒：,第十四页，共22页。,46、电动车所需能量由它所携带的蓄电池供给。右图为某类电动车与汽油车性能的比较。通常车用电动机的质量是汽油机的4倍或5倍。为促进电动车的推广(tugung)使用，在技术上主要应对电动车的 、等部件加以改进。,能量密度（kJ/kg）,46000,140,蓄电池,汽油,每千克蓄能物质,所储存的能量,效率（）,70,23,电动车,汽油车,储存能量转化为,动能的百分比,行程（km）,560,80,电动车,汽油车,充一次电或一箱,油能行驶的距离,蓄电池,电动机,第十五页，共22页。,给电动车蓄电池充电的能量实际上来自于发电站。一般发电站燃烧(rnsho)燃料所释放出来的能量仅30转化为电能，在向用户输送及充电过程中又损失了20，这意味着使用电动车时能量转化的总效率约为 。,解：,电动车储存能量(nngling)转化为动能的百分比为70%,总效率(xio l)=30（1-20）70%=16.8%,第十六页，共22页。,16某游乐场中有一种叫“空中飞椅”的游乐设施,其基本装置是将绳子上端固定在转盘的边缘上,绳子下端连接座椅,人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋.若将人和座椅看成是一个质点,则可简化为如图所示的物理模型.其中P为处于水平面内的转盘,可绕竖直转轴OO 转动，设绳长l=10m，质点的质量m=60kg，转盘静止时质点与转轴之间的距离d=4m。转盘逐渐加速转动,经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动(yndng)，此时绳与竖直方向的夹角=370。（不计空气阻力及绳重，绳子不可伸长，sin370=0.6，,cos370=0.8，g=10m/s2）求：,（1）质点与转盘一起做匀速圆周运动(yndng),时转盘的角速度及绳子的拉力；,（2）质点从静止到做匀速圆周运动(yndng)的,过程中，绳子对质点做的功。,O,O,P,d,l,第十七页，共22页。,解：,（1）如图所示，对质点(zhdin)受力分析可得：,O,O,P,F,F,x,mg,l,D,d,绳中的拉力(ll),根据几何(j h)关系可得：,代入数据得：,第十八页，共22页。,O,O,P,F,F,x,mg,l,D,d,（2）,转盘从静止启动到转速稳定这一过程，绳子对质点(zhdin)做的功等于质点(zhdin)机械能的增加量：,代入数据(shj)解得 W=3450J,题目(tm),第十九页，共22页。,22、环保汽车将为 年奥运会场馆服务。某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量m=3 103 kg.当它在水平路面上以v=36km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I=50A,电压U=300V.在此行驶状态下,（1）求驱动电机的输入功率；,（2）若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，求汽车所受阻力与车重的比值；,（3）设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，求所需的太阳能电池板的最小面积。结合计算结果，简述你对该设想的思考。,已知太阳辐射的总功率，太阳到