(讲义)第4章 1.能量 能量守恒定律-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册(教科版2019)

1．能量　能量守恒定律 1．了解能量的概念及能量的分类。 2．通过对生活中能量转化的实例分析，理解能量守恒定律的确切含义。 3．学会用能量的观点理解和处理问题。 一、机械能的守恒与不守恒 1．对于由几个物体组成的系统来说，系统的机械能守恒的条件是：只有重力或弹力做功。 2．如果一个系统除重力或弹力以外，还有外力做功，系统的机械能就会发生变化，如果外力做正功，系统的机械能增加；反之则系统的机械能减少。 3．如果一个系统除重力或弹力以外，还有其他内力(如滑动摩擦力)做功，由于一对相互作用的滑动摩擦力所做功之和一定是负值，因此系统的机械能会减少，同时有热量产生(称为摩擦生热)。精确的研究证明，系统机械能的减少量等于所生成的热量，也可以说减少的机械能转化成了内能。 二、能量的分类及能量守恒定律 1．机械运动对应着机械能；热运动，即分子的无规则运动对应着内能；电磁运动对应着电磁能；化学变化，即原子的外层电子变动，对应着化学能；原子核的变化对应着核能等等。 2．能量守恒定律 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为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，其总量保持不变。 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)机械能守恒定律是能量守恒定律的一种特殊形式。 (√) (2)在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少。 (√) (3)世上总能量不变，所以我们不需要节约能源。 (×) (4)人类不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造。 (×) 2．下列说法正确的是(　　) A．能就是功，功就是能 B．外力对物体做功越多，这个物体的能量就越大 C．外力对物体不做功，这个物体就没有能量 D．能量转化的多少可以用做功的多少来量度 D　[功和能是两个不同的概念，外力对物体做功的多少只是说明了能量转化的多少，而不能说明物体能量的多少，外力对物体不做功不能说明物体没有能量，A、B、C错误；功是能量转化的量度，D正确。] 3．(多选)关于能量和能源，下列说法正确的是(　　) A．由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源 B．人类在不断地开发新能源，所以能量可以被创造 C．氢能源是清洁能源 D．能量可以从一种形式转化为另一种形式 CD　[自然界的能量守恒，但能源需要节约，故A错误；为了提高生活质量，人类在不断地开发和利用新能源，但能量不能被创造，也不会消失，故B错误；氢燃烧的产物是水，所以氢能源是清洁能源，故C正确；能量可以从一种形式转化为另一种形式，故D正确。] (1)如图是小型汽油机模型，汽油机在工作过程中能量是怎样转化的？ (2)内燃机工作时可以把内能全部转化为机械能吗？ 提示：(1)汽油燃烧时化学能转化为内能，汽油释放出来的内能转化为飞轮的机械能。 (2)不能，因为内燃机工作时总有内能损失，不可能全部转化为机械能。 考点1　能量守恒定律的理解和应用 1．能量的存在形式及相互转化 (1)各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有电磁能、化学能、原子能等。 (2)各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化。例如，利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内能；列车刹车后，车轮温度升高，机械能转化为内能。 2．能量守恒的两种表达 (1)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等。 (2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等。 3．应用能量转化与守恒解题的步骤 (1)首先分析研究对象的受力情况、做功情况、能量的转化方向及初、末状态能量的具体形式。 (2)分别列出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式。 (3)依据ΔE减＝ΔE增列式求解。 【典例1】　如图所示，一个粗细均匀的U形管内装有同种液体，液体质量为m。在管口右端用盖板A密闭，两边液面高度差为h，U形管内液体的总长度为4h，先拿去盖板，液体开始运动。由于管壁的阻力作用，最终管内液体停止运动，则该过程中产生的内能为(　　) A．mgh　　　　　　　 B．mgh C．mgh D．mgh A　[去掉右侧盖板之后，液体向左侧流动，最终两侧液面相平，液体的重力势能减少，减少的重力势能转化为内能。如图所示，最终状态可等效为右侧h的液柱移到左侧管中，即增加的内能等于该液柱减少的重力势能，则Q＝mg·h＝mgh，故A正确。] 利用能量转化与转移解题的两点注意 (1)能量既可通过做功的方式实现不同形式的能量之间的转化，也可在同一物体的不同部分或不同物体间进行转移。 (2)能量在转化与转移过程中，能量的总量保持不变。利用能量守恒定律解题的关键是正确分析有多少种能量变化，分析时避免出现遗漏。 1．如图所示，皮带的速度是3 m/s，两圆心的距离s＝4