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《能量的相互转化和转化的量度》

发布时间:2013-12-10 16:32:52  

1对1个性化教案

教导处签字:

1

日期: 年 月 日 2

能量的相互转化和量度------讲义

一、课堂热身

二、教学内容

知识点一:能量的相互转化

1. 能量转化的普遍性

1) 雪山上疾驰汽车被快速滑落下来的积雪推翻并吞没,积雪的势能转化为动能

2) 人造卫星在太空中的电能靠太阳能转化而来

3) 火山地带的热泉水向外喷出得能量多由地热能转化而来

4) 青蛙从地上跃起,捕捉害虫的能量是由生物体内的化学能转化而来的

大量事实表明:自然界中的各种形式的能量都不是孤立的,不同形式的能量会发生相互转化,能量也会在不同的物体间相互转移。所谓的能量消耗、应用能量、获得能量实质上就是能量相互转化或者转移的过程。能量既不会无中生有、也不会无缘无故的消失。

2. 能量的转化和转移

1) 胶片感光成像---光能转化为化学能

2) 激光切割金属---光能转化为内能

3) 特技跳伞 ---机械能转化为内能

4) 水电站发电 ---机械能转化为电能

5) 植物生长需要阳光---太阳能转化为生物化学能

6) 森林火灾-----生物内能转化为内能和光能

7) 后面的球将前面的球撞走----后面的球的动能转移到前面的球上

8) 热传递---内能从一个物体转移到另一个物体上

不同能量发生相互转化,同种能量发生转移

能量既不会消灭,也不会创生,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,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。

3. 识别能量转化和转移的方法

1) 从能得形式变化上辨别能量的转化和转移:如果某物体有能量的增减,并且在增减的过程中能得形式发生了变化,这个过程就能能得转化过程。如果某物体的能量有增减,且在增减的过程中能得形式没有发生变化,这个过程就是能量的转移过程

2) 识别物体的能量转化成了什么:首先要确定物体原来具有什么能量,后来哪些能量有增减,再依据现象分析减少的能量到哪去了,增加的能量从哪里来

能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之一。

(1)能量守恒定律普遍适用。在形形色色的自然现象中,只要有能量的转化,就一定服从能量守恒规律。从物理的、化学的现象到地质的、生物的现象,大到宇宙天体的演变,小到原子核内部粒子的运动,都服从能量守恒的规律。

(2)能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系。自然界的各种现象都不是孤立的,而是相互联系的。电灯发光跟电流有联系,电能转化为光能反映了这种联系。植物生长更不是孤立的,要靠阳光进行光合作用才能生长,光能转化为化学能反映了这种联系。

(3)能量守恒定律是人类认识自然的重要依据。人类认识自然,就要根据种种自然现象,总结规律,能量守恒定律就是人类总结出的规律之一,而且人类认识的其他规律也必定符合能量守恒定律。1933年意大利科学家费米,在研究β衰变的过程中发现,能量不守恒。于是他根据能量守恒定律大胆预言了还有一种未发现的粒子,这就是现在已被科学界公认的中微子。这一事例说明了能明守恒定律,已成为人类认识自然的重要依据。

3

(4)能量守恒定律是人类利用自然的重要武器。纵观人类科学技术进步的历史,也是一部认识能量、利用能量、实现能量转化的历史。从原始人钻木取火,到水能利用;从蒸汽机发明,到电能的利用;从太阳能,到核能的利用。人类总是在认识、利用能源,逐步实现能量的转化。

例:说出下列过程中能量转化和转移情况(2011 鄂州中考模拟)

1)人跑步时,身体发热:

2)导体通电发热:

3)对手哈气:

4)水力发电:

练习:上海世博会中国展览馆展出名为“叶子”的小型低碳化未来汽车,车顶部的巨型叶子实际上是一个高效光电转换器,它可将_______转化为电能。车轮的轮毂其实是四个风力发电机,它可以把捕捉到的风能转化为________,充入自身电池储存起来,同时它还能将光电转换中排放的高浓度二氧化碳转化为电能并照明,或转化为车内的空调制冷剂,不但是零排放,还实现了负排放。与传统汽车相比,叶子车的优点_____________。

知识点二:能量转化的量度

1. 功:能量转化多少的量度

1)做功的两个必要因素:一是作用在物体上的力,二是物体在里的方向上通过的距离,两者缺一不可。

2)功的大小等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。功=力×距离

3)公式、物理量符号及单位:

F 作用在物体上的力-单位N

W=Fs

s 在力的方向通过的距离-米M

W 力对物体做得功-焦 J

做功的实质:能量转化的过程,力对物体做了多少功,就有多少能量发生了转化,因此用功来量度能量转化的多少。

2、判断力是否对物体做功的方法

依据做功的必要因素,下列三种情况对物体都没有做功:

1、 物体移动了一段距离,但是没有受到力的作用。

例:物体在光滑水平面由于惯性而做匀速运动,没有力做功

2、 物体受到力的作用,但是没有沿力的方向通过距离。

例:用力推车,车没有动。推车的力没有对物体进行做功

3、 物体受到了力的作用,也通过了距离,但物体移动的距离跟物体受到的力垂直。

例:手用竖直向上的拉力提水桶,沿着水平方向移动了一段距离。这个拉力也没有对水桶做功。

例:一物体重100牛,把该物体从地面匀速提到高为1米的桌面上,需要做多少功?如果将这个物体沿水平方向用50牛的力,沿水平地面拖动10米,需要做多少功?

练:小明用20N的水平推力,使重60N的木箱在水平面上匀速移动了5m,此过程中木箱受到的阻力是______N,木箱重力做功____________N,推力做功____________N(2010天津中考题)

4

练:高出水面30米处有一个容积是50米3的蓄水池,要用一台离心式水泵抽水给蓄水池,1小时能把水池充满即可,这台水泵的功率至少是多少千瓦?

3、功率:能量转化快慢的量度(或物体做功的快慢)

和速度公式一起比较学习

1、单位时间内所做得功叫功率P

P= W/t P功率-瓦特(W)或焦/秒(J/s)或牛·米/秒(N·m/s)

W功- 焦耳J

T 时间-秒 s

4. 辨析物体做功快与做功多

5. 计算功率的另一个公式

P= Fv

物体在拉力F的作用下,以速度v沿拉力的方向做匀速直线运动,则拉力做功的功率等于里与物体速度的乘积。

写出推导过程: W=Fs v=S/t P=W/t

例:高出水面30米处有一个容积是50米3的蓄水池,要用一台离心式水泵抽水给蓄水池,1小时能把水池充满即可,这台水泵的功率至少是多少千瓦?

练:一位父亲与他的5岁儿子一起上楼,对此下列说法错误的是( )(2010 德州中考题)

(1) 爬相同的楼梯,儿子体重小做得功少

(2) 爬相同的楼梯,父亲的体重打做得功多

(3) 爬相同的楼梯,儿子比父亲先到达,儿子的功率一定大

(4) 爬相同的楼梯,父亲比儿子先到达,父亲的功率一定大

三、总结

四、强化练习

1. 关于功的概念,下列说法正确的是( )

A. 只要有力作用在物体上,力就对物体做功

B. 物体只要移动了距离就做了功

C. 有力作用在物体上,物体又移动了距离,这个力就对物体做了功

D. 有力作用在物体上,物体在力的方向上移动了距离,那么该力对物体做了功

2. 以下说法正确的是( )

A. 举重运动员举着杠铃不动,举力做了功

B. 用力推桌子,但桌子没有动

C. 重物竖直下落,重力做了功

D. 小球在光滑水平桌面上移动了一段距离,支持力做了功

3. 奥运会举重冠军杨霞在比赛时,第一阶段把100kg的杠铃很快地举过头顶,第二阶段使杠铃在空中稳稳地停留了3秒,三名裁判都亮起了白灯,这次举重成功。关于她举重时对杠铃做功的情况,下列说法中正确的是( )

A. 她在第一阶段没有做功 B. 她在第二阶段没有做功

C. 她在两个阶段内一直都在做功 D. 她在两个阶段内一直都没有做功

4. 一人挑着重400牛的货物沿着长10米坡度为30度的斜坡匀速由坡底走到坡顶,他做的功为( )

5

A. 4000牛 B. 2000牛 C. 0 D. 条件不足,无法计算

5. 某同学用力将重为200牛的物体在水平地面上推动了10米,该同学做的功为( )

A. 2000牛 B. 0

C、大于2000牛 D. 条件不足,无法计算

6. 小明用100 N的力猛踢一个静止在水平草地上的重为6 N的足球,球离脚后在草地上前进了25 m,则人对足球做的功是( )

A.0J B.150J C. 2500J D.条件不足,无法判断

7. 某足球运动员在水平方向用25牛的力,将10牛的球沿水平地面踢出,踢出后球在地面上滚了30米才停下来。在球滚动过程中,脚对球所做的功为( )

A. 750焦 B. 300焦 C. 450焦 D. 0

8. 某同学把落在地面上的科学课本捡回课桌,他做的功最接近下列哪个值( )

A. 0.2焦 B. 2焦 C. 20焦 D. 200焦

9. 有一段粗细均匀的圆木,重为G,用绳子绕过其中部(如图)绳子一端固定在圆木上,另一端在大小不变的水平拉力F的作用下,拉着圆木沿水平地面匀速滚动一段距离S,在此过程中,拉力F所做的功是( )

A. FS B. (F+G)S C. 2FS D. 2(F+G)S

10. 下面哪种说法正确( )

A. 做功越多,功率越大

B. 做功时间越长,功率就越小

C. 在相同时间内,功率越大,做的功越多

D. 功率越大,做功越多

11. 一台机器功率是1000瓦特,它的意思是( )

A. 这台机器每次只能做1000焦耳的功

B. 这台机器每小时能做1000焦耳的功

C. 这台机器每秒钟能做1000焦耳的功

D. 这台机器每秒钟能做1000瓦特的功

12. 甲物体重100牛,乙物体重50牛,用20牛的水平拉力分别拉甲、乙两物体,使甲物体在粗糙水平面匀速移动10米,使乙物体在光滑水平面加速移动10米,则拉力对甲、乙两物体所做的功较多的是( )

A. 甲 B. 乙 C. 一样多 D. 无法判断

13. 甲、乙两个集装箱质量相同,用起重机将甲集装箱以0.5米/秒的速度提升10米,再将乙集装箱以1米/秒的速度提升相同的高度,那么起重机( )

A. 第一次做的功多,功率大 B. 第二次做的功多,功率大

C. 两次做功一样多,功率一样大 D. 两次做功一样多,第二次功率大

14. 质量相同的甲、乙两同学,从一楼跑到五楼,甲用了3分钟,乙用了2分钟,则两人所做的功W甲、W乙及做功的功率P甲、P乙大小比较( )

A. W甲>W乙、P甲=P乙 B. W甲<W乙、P甲<P乙

C. W甲=W乙、P甲=P乙 D. W甲=W乙、P甲<P乙

15. 小明同学因上课迟到,一口气便从一楼跑到三楼,用时10秒,则他上楼过程中克服自己重力做功的功率最接近( )

A. 3W B. 30W C. 300W D. 3000W

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16. 功率相等的两辆汽车,在相等的时间内匀速通过的距离之比为3:2,则( )

A. 两辆汽车的牵引力之比为3:2 B. 两辆汽车的牵引力之比为2:3

C. 两辆汽车做功之比为3:2 D. 两辆汽车做功之比为2:3

17. 汽车上坡时,驾驶员通常要换成低挡,以减少汽车行驶速度,这样做的目的是( ) A. 省油 B. 增大摩擦 C. 安全 D. 增大爬坡的牵引力

18. 大吊车起吊货物上升5米,是______力对______做了功。一块石头从悬崖边掉下,是______力对______做了功。

19. 在水平路面上拉质量是100千克的车,2分钟内匀速前进了10米,测出水平拉力是120牛,则拉力做功焦。

20. 某人用30牛的竖直向上的力把重为10牛的物体向上移动了2米,该人做功。

21. 如图所示,三物体在相同的力F作用下沿力的方向移动了距离s,力对物体做功为W1、W2、W3,则W1、W2、W3的关系为 。

22. 功率是10千瓦的拖拉机, 它1 小时能做1小时行驶3600米,它的发动机的牵引力是 牛。

23. 一架起重机在1分钟之内将重3×105牛的物体匀速举高10米, 则起重机做的功是 焦耳,功率是 千瓦。

24. 一举重运动员将1500牛的杠铃在3秒钟内举高2米,然后在空中停留3秒钟,则他总过程做的功为 ,前3秒功率为 ,后3秒功率为 。

25. 在学校跳绳比赛中,小红同学1分钟跳了120次,每次跳起的高度为5厘米,已知她的质量是40kg,那么小红同学跳绳时的平均功率为 ,跳一次做的功是 。

26. 重100牛的物体在水平力F的作用下,5秒内沿水平面匀速前进4米,已知物体与水平面之间的滑动摩擦力为20牛,则力F对物体所做的功为 ,功率为 。

27. 子弹在枪膛内受火药爆炸后产生的气体的平均推力是800牛,子弹的质量为20克,枪膛长55厘米,射出后子弹在空中飞行了80米,则气体对子弹所做的功是多少?

28. 有一矿井深100米,每分钟积水4.5立方米,为了不让水留在矿井里,则水泵每分钟至少要做多少功?

29. 电动自行车以其轻便、实用、环保的特点受到了消费者的青睐,某型号电动自行车以车速18千米/时在水平路面上匀速行驶时,电动机输出的有用功率为180瓦。求①经过半小时,电动自行车行驶的距离是多少; ②电动机半小时内对电动自行车做的功是多少;③电动自行车行驶时受到的阻力是多少。

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