4.1 能量 能量守恒定律 课件-2025-2026学年高二上学期物理教科版（2019）必修第三册

该高中物理课件围绕“能源与可持续发展”主题，聚焦能量守恒定律及机械能守恒，通过问题式预习梳理机械能守恒条件，结合任务型课堂例题（如滑块压缩弹簧、斜抛运动），构建从机械能守恒判断到能量转化应用的学习支架，帮助学生逐步深化理解。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，通过机械能守恒条件的科学推理（如系统内力做功分析）、飞船返回舱能量转化的探究活动，培养学生科学论证与探究能力。采用任务型教学和提质归纳，结合体育比赛、风力发电等实例，学生能提升知识应用能力，教师可借助结构化资源高效开展教学。

复习任务群一 现代文阅读Ⅰ 把握共性之“新”　打通应考之“脉” 第1课时 反应热 焓变（基础课） 第四章　能源与可持续发展 1　能量　能量守恒定律 1　能量　能量守恒定律 1 学习任务目标 1.能量守恒定律的理解，应用能量守恒定律解决问题。(科学思维) 2．探究各种形式的能量的转化及守恒定律。(科学探究) 1　能量　能量守恒定律 2 问题式预习 知识点一　机械能守恒与不守恒的理解及应用 1．物体系统内只有__力或__力做功(其他力不做功)，机械能守恒。 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____；反之则系统的机械能____。 重 弹 增加 减少 1　能量　能量守恒定律 3 [科学思维] 机械能守恒条件可具体理解如下： (1)物体只受重力或弹力，不受其他力，如自由落体运动和各种抛体运动。 (2)物体除受重力或弹力外，还受其他力，但其他力不做功，如物体沿光滑固定的斜面或圆弧面下滑，物体受重力和支持力作用，但支持力不做功。 (3)对于物体系统来说，除系统内的重力和弹力做功之外，外力不做功，有内力做功，但内力做功的代数和为零。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 4 知识点二　能量守恒定律的理解及应用 1．能量的分类 机械运动——_____能 热运动——___能 电磁运动——_____能 化学变化——_____能 原子核的变化——___能 机械 内 电磁 化学 核 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 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____为其他形式，或者从一个物体____到另一个物体，在____或____的过程中其总量____。 [科学思维] 永动机不可能制成，因为它违背了________定律。 转化 转移 转化 转移 不变 能量守恒 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 任务型课堂 1．(多选)如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是 (　　) 任务1　机械能守恒的判断 1　能量　能量守恒定律 7 A. 图甲中，物体A将弹簧压缩的过程中，机械能守恒 B. 图乙中，物体B在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑时，机械能守恒 C. 图丙中，不计任何阻力时A加速下落，B加速上升的过程中，A、B组成的系统机械能守恒 D. 图丁中，小球由水平位置A处由静止释放，运动到B处的过程中，机械能守恒 √ √ √ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 8 BCD　解析：图甲中只有重力和弹力做功，物体A和弹簧组成的系统机械能守恒，但A的机械能不守恒，故A错误；图乙中物体B除受重力外，还受支持力、拉力、摩擦力，但当拉力与摩擦力大小相等时，除重力之外的三个力做功的代数和为零，故B的机械能守恒，故B正确；图丙中绳子的张力对A做负功，对B做正功，两者代数和为零，又不计任何阻力，故A、B组成的系统机械能守恒，故C正确；图丁中只有小球的重力做功，故机械能守恒，故D正确。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 2．在下列所描述的运动过程中，若物体所受的空气阻力均忽略不计，则机械能守恒的是(　　) A. 小孩沿滑梯匀速滑下 B. 被投掷出的铅球在空中运动 C. 发射过程中的火箭加速上升 D. 电梯中的货物随电梯一起匀速下降 √ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 B　解析：小孩沿滑梯匀速滑下，动能不变，重力势能减小，所以机械能减小，故A错误；被投掷出的铅球在空中运动，只受重力作用，机械能守恒，故B正确；发射过程中的火箭加速上升，动能及重力势能都增大，所以机械能增大，故C错误；电梯中的货物随电梯一起匀速下降，动能不变，重力势能减小，所以机械能减小，故D错误。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 3．运动会中的投掷链球、铅球、铁饼和标枪等体育比赛项目都是把物体斜向上抛出的运动，如图所示。若不计空气阻力，这些物体从被抛出到落地的过程中(　　) A. 物体的机械能先减小后增大 B. 物体的机械能先增大后减小 C. 物体的动能先增大后减小，重力势能先减小后增大 D. 物体的动能先减小后增大，重力势能先增大后减小 √ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 D　解析：若不计空气阻力，这些物体被抛出后只有重力做功，故机械能均守恒，A、B均错误；因物体均被斜向上抛出，在整个运动过程中重力先做负功再做正功，因此重力势能先增大后减小，而动能先减小后增大，D正确，C错误。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 机械能守恒的判断方法 在对具体问题进行判断时，主要有如下三种基本方法。 (1)做功条件分析法 若只有重力或弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则物体(或系统)的机械能守恒。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 (2)能量转化分析法 若只有系统内物体间动能和重力势能及弹性势能的相互转化，系统跟外界没有发生机械能的传递，机械能也没有转化成其他形式的能量(如内能)，则系统的机械能守恒。 (3)能量增减情况分析法 直接从机械能的各种形式的能量增减情况进行判断。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 任务2　能量守恒定律的理解及应用 [探究活动] 飞船返回舱进入地球大气层以后，由于它的高速下落，与空气发生剧烈摩擦，返回舱表面温度逐渐升高，表面温度可达到1 000 ℃以上。 (1)进入大气层过程中返回舱的动能和重力势能怎样变化？机械能守恒吗？ (2)返回舱表面温度越高，其内能越大。上述过程中存在什么形式的能量向什么形式的能量转化？上述两种形式的能量的总量有变化吗？ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 16 提示：(1)返回舱动能增加，重力势能减少。由于与空气发生摩擦，机械能转化为其他形式的能量。故机械能不守恒。 (2)该过程中存在机械能向内能转化。根据能量守恒定律，机械能和内能的总量不变。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 17 [评价活动] 1．诺贝尔物理学奖获得者费恩曼曾说：有一个事实，如果你愿意也可以说是一条定律，支配着至今所知的一切现象。这条定律就是( ) A. 机械能守恒定律 B. 牛顿第二定律 C. 动能定理 D. 能量守恒定律 √ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 D　解析：机械能守恒定律适用于系统中只有重力或弹力做功，且系统中只有动能和势能相互转化的情形，A错误；牛顿第二定律只适用于宏观物体的低速运动，具有局限性，B错误；动能定理只适用于合力的功和能的转化，C错误；物理学家从千差万别的自然现象中抽象出一个贯穿其中的物理量——能量，在自然界经历的多种多样的变化中它不变化，支配着至今所知的一切现象，这条定律即能量守恒定律，D正确。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 2．两块完全相同的木块A、B，其中A固定在水平桌面上，B放在光滑的水平桌面上，两颗同样的子弹以相同的水平速度射入两木块，穿透木块后，两子弹的速度分别为vA、vB。若在子弹穿透木块过程中，子弹和木块组成的系统因克服摩擦力产生的热量分别为QA、QB，假设木块对子弹的摩擦力大小一定，则(　　) A. vA>vB，QA>QB B. vA<vB，QA＝QB C. vA＝vB，QA<QB D. vA>vB，QA＝QB √ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 21 3．(多选)某汽车研发机构在汽车的车轮上安装了小型发电机，将减速时的部分动能转化并储存在蓄电池中，以达到节能的目的。某次测试中，汽车以额定功率行驶一段距离后关闭发动机，测出了汽车动能Ek与位移x的关系图像如图所示，其中①是关闭储能装置时的关系图线，②是开启储能装置时的关系图线。已知汽车的质量为 1 000 kg，设汽车运动过程中所受地面阻力恒定，空气阻力不计。根据图像所给的信息可求出(　　) 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 A. 汽车行驶过程中所受地面的阻力为 1 000 N B. 汽车的额定功率为 80 kW C. 汽车加速运动的时间为 22.5 s D. 汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能为 5×105 J √ √ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 4．如图所示，电动机带动水平传送带以速度v匀速传动，一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上。若小木块与传送带之间的动摩擦因数为μ，当小木块与传送带相对静止时。求： (1)小木块的位移； (2)传送带转过的路程； (3)小木块获得的动能； (4)摩擦过程产生的热量； (5)电动机带动传送带匀速转动输出的总能量(不计传递带的能量)。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 (5)由能量的转化不可逆与守恒定律得，电动机输出的总能量转化为小木块的动能与因摩擦产生的热量，所以 E总＝Ek＋Q＝mv2。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 5．风能是一种很好的再生能源，而且对环境的污染较小，近年来我国在西北地区建立了许多风力发电机。如图所示为风力发电的情景。空气通过风轮机上一个叶片旋转一周扫过的面积时所具备的动能为可利用风能。已知空气的密度为ρ，风轮机叶片的长度为r，若风速为v0，每台风力发电机的输出电功率为P。求此过程中： (1)单位时间内每台风力发电机获得的风能的表达式； (2)风力发电机利用风能的效率的表达式。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 1．应用能量守恒定律解决问题 (1)适用范围 能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是各种自然现象中普遍适用的一条规律。 (2)表达式 ①E初＝E末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和。 ②ΔE增＝ΔE减，某种形式能量的增加量等于其他形式能量的减少量。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 (3)应用步骤 ①明确研究对象及研究过程。 ②明确该过程中，哪些形式的能量在变化。 ③确定参与转化的能量中，哪些能量增加，哪些能量减少。 ④列出增加的能量和减少的能量之间的关系式(或初、末状态能量相等的守恒式)。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 2．永动机不可能制成 (1)第一类永动机：人们把设想中的不消耗能量的机器叫第一类永动机。 (2)第一类永动机的设想由于违背了能量守恒定律，所以不可能制成。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1　能量　能量守恒定律 34 谢 谢！ 阅读主题素材 吟诵国学经典 自主预习任务单 阅读鉴赏活动单 拓展运用活动单 文本对应练 识记基础知识 1　能量　能量守恒定律 35 $