第四章 1 能量 能量守恒定律（配套课件PPT）-【步步高】2025-2026学年高二物理必修第三册学习笔记（教科版）

该高中物理课件聚焦能量守恒定律，通过分析机械能守恒条件及不守恒时的能量转化，结合跳高运动员能量变化实例，衔接前期机械能知识，构建从具体到抽象的学习支架。 其亮点在于以物理观念中的能量观念为核心，融入科学思维的科学推理（如海湾发电计算）和科学态度与责任的科学本质观（永动机讨论），采用问题驱动与表格总结法。学生能提升分析能力，教师可借助结构化内容和实例优化教学。

能量　能量守恒定律 1 第 四 章 1.了解各种不同形式的能之间可以相互转化。 2.认识能量守恒定律的重大意义，掌握能量守恒定律的内容(重点)。 3.会用能量守恒的观点分析、解决实际问题(重点)。 学习目标 内容索引 一、机械能的守恒与不守恒 二、能量的分类 三、能量守恒定律 < 一 > 机械能的守恒与不守恒 (1)对于由几个物体组成的系统而言，满足什么条件，该系统的机械能守恒？在什么情况下，该系统的机械能不守恒？ 答案　对由几个物体组成的系统，只有重力或弹力做功时，系统机械能守恒，如果其他力做功之和不为零，系统机械能不守恒。 (2)如图甲、乙，在机械能不守恒的情况下，该系统的机械能是增加了还是减少了？如果是减少了，减少的能量到哪里去了？ 答案　减少了。箭运动和落石滚动过程中，要克服阻力做功，减少的机械能转化为内能。 1.系统的机械能守恒的条件是：只有　　　或　　　做功。 2.如果一个系统除重力或弹力以外，还有　　　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　　　。 3.如果一个系统除重力或弹力以外，还有其他 　　　(如滑动摩擦力)做功，系统的机械能会　　　，同时有热量产生。系统机械能的减少量等于所生成的　　　，也可以说减少的机械能转化成了　　　。 梳理与总结 重力 弹力 外力 增加 减少 内力 减少 热量 内能 　 (2025·南充市高一月考)2023年7月28日，第31届世界大学生夏季运动会在成都隆重开幕。如图是我国运动健儿在跳高比赛中的场景。关于跳高运动员的能量，下列结论正确的是 A.助跑过程中，动能保持不变 B.助跑过程中，机械能总量保持不变 C.起跳后的上升过程中，重力势能增大 D.越过横杆后的下降过程中，动能保持不变 例1 √ 助跑过程中，运动员的质量不变，速度增大，因此运动员的动能增大，高度不变，运动员的重力势能不变，机械能是动能与重力势能之和，因此机械能增大，故A、B错误； 起跳后的上升过程中，运动员的质量不变，高度增大，重力势能增大，故C正确； 越过横杆后的下降过程中，运动员的质量不变，速度增大，因此运动员的动能增大，故D错误。 力做功与系统机械能变化的关系 总结提升 力做功 系统机械能的变化 定量关系 重力做功 机械能不变 ΔE=0 弹簧弹力做功 机械能不变 ΔE=0 除重力和系统内弹力以外其他力做的功 机械能变化 ΔE=W其他 一对相互作用的滑动摩擦力做的总功 机械能减少 ΔE减=Q=fx相对 　某海湾共占面积1.0×106 m2，涨潮时水深20 m，若利用这个海湾修建一座水坝，此时关上水坝的闸门，可使水位保持20 m不变。退潮时，坝外水位降至18 m。假如利用此水坝建水力发电站，已知重力势能转化为电能的效率是10%，每天有两次涨潮，涨潮和退潮时水流都推动水轮机发电，试估算该电站一天能发多少电能？重力加速度g取10 m/s2，海水密度近似为1.0×103 kg/m3。 例2 答案　8.0×109 J 一次涨潮水的质量m=S×Δh×ρ，一次涨潮水的重力势能变化ΔEp=mg，一次涨潮水的重力势能转化为电能ΔE电=ΔEp×10%，发电站一天能发电能E电=ΔE电×4=8.0×109 J。 返回 < 二 > 能量的分类 1.根据研究对象划分 (1)在力学中，讨论和研究的是宏观物体的运动，对应的能量是　　　 。 (2)在热学中，我们讨论和研究的是由大量微观粒子(分子)组成的热力学系统，对应的能量主要是 　　　(包括分子动能和　　　　　)。 (3)在电磁学中，我们讨论和研究的是电场、磁场及其与电荷、电流的相互作用，对应的能量主要是　　　　。 机械能 内能 分子势能 电磁能 2.根据物质的运动形式划分 机械运动对应着　　　　；热运动，即分子的无规则运动对应着　　　；电磁运动对应着　　　　；化学变化，即原子的外层电子变动，对应着________；原子核的变化对应着　　　。 机械能 内能 电磁能 核能 化学能 　 (2024·内江市高二月考)从能量转化的角度来看，下列说法正确的是 A.电暖气正常工作时，主要是将电能转化为机械能 B.核电站工作时主要将电能转化为核能 C.电动汽车在行驶过程中，发生的能量转化主要是将机械能转化为电能 D.人造卫星展开太阳能电池板，把太阳能转化为电能供给卫星用电器 例3 √ 电暖气正常工作时，利用电流的热效应将电能转化为内能使周围温度升高，故A错误； 核电站工作时主要通过核反应堆中的核裂变反应释放出热量，将水加热产生蒸汽，然后蒸汽推动汽轮发电机发电，是将核能转化为电能，故B错误； 电动汽车在行驶过程中，将电能转化为机械能，故C错误； 人造卫星展开太阳能电池板，将太阳能转化为电能供给卫星用电器，故D正确。 返回 < 三 > 能量守恒定律 1.能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式　　　为另一种形式，或者从一个物体　　　到另一个物体，在转化或转移的过程中其　　　　　。 2.能量守恒定律的表达式 (1)E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。 (2)ΔE增=ΔE减，某些能量的增加量等于其他能量的减少量。 转化 转移 总量不变 3.能量守恒定律的意义：能量守恒定律不只是物理学的基本规律，而且是包括生命科学在内的整个　　　　　的基本规律，它的发现被认为是19世纪自然科学的三个伟大发现之一。 4.永动机之所以不可能成功，就在于它违背了　　　　　　　，企图不消耗任何能量而做功。 自然科学 能量守恒定律 有一种“自发电电动车”，基本原理是将一小型发电机紧靠车轮处，车轮转动时，带动发电机运转，发出的电又继续供给电动车，你认为仅靠这种方式，电动车能持续运动下去吗？ 讨论交流 答案　仅靠这种方式，不能使电动车持续运动下去。因为靠这种方式，只能将电动车的一部分能量收集起来，电动车运动时受到的阻力做负功，不断把电动车的机械能转化为内能，根据能量守恒定律，要想使电动车持续运动下去，必须不断地给电动车补充新的能量。 (1)自然界中的任何变化过程都满足能量守恒定律。(　　) (2)当一个物体的能量减少时，一定有其他物体的能量增加。(　　) (3)技术足够发达后，永动机就可以制成。(　　) (4)能量永远不会增加或减少，只能转化或转移。(　　) √ √ × √ 易错辨析 　 (来自教材)如图所示是历史上很有名的一个永动机的设计图，轮子边缘安装着若干个转轴，每个转轴处都连接着一根直杆，杆的另一端安有一个较重的小球。特殊的设计使得小球只能在大约90°的范围内转动。按照设计者的想法，右边的小球伸出去较远而左边的小球比较靠近转轴，因此右边小球所受重力的力臂大于左边小球所受重力的力臂，装置不能 例4 平衡，会在重力的作用下沿顺时针方向转动，并且永不停止。但实际上，用力拨动使其开始转动以后，它只能转不多的几圈就停止下来。 (1)请说明：是什么原因使它停止下来？ 答案　见解析 使它停止下来的原因是摩擦阻力做功而消耗机械能，当它开始具有的初动能消耗完时，就停止转动。 (2)在它停止转动之后，是处于平衡状态的，这时各小球大概在什么位置？为什么能够平衡？ 答案　见解析 停止下来的位置处于平衡状态，它大概位置如图所示，其中转轴处于最右侧的杆与小球大致处于竖直向上的位置，它将要向右翻倒而未翻倒，所有小球所受重力与力臂的乘积的代数和与转轴处受到的静摩擦力与其力臂的乘积，恰好相等，处于转动平衡状态即满足杠杆平衡。 　自动充电式电动车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接。当骑车者用力蹬车或电动车自动滑行时，电动车就可以通过发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来。某人骑车以500 J的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化的关系如图中图线①所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化的关系如图中图线②所示，则第二次向蓄电池所充的电能是 A.200 J B.250 J C.300 J D.500 J 例5 √ 电动车在运动过程中的摩擦力大小不变，从题图可知，第二次的位移是第一次的，故用于充电的能量为初动能的，由能量守恒定律得所充的电能为Ek0=×500 J=200 J，A正确。 用能量守恒定律解题的基本步骤： (1)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。 总结提升 　　　如图所示为冲击摆实验装置，一子弹射入沙箱后与沙箱合为一体，共同摆到一定的高度，下面有关此过程中能量转化的情况说法正确的是 A.子弹的动能转变成沙箱和子弹的内能 B.子弹的动能转变成沙箱和子弹的重力势能 C.子弹的动能转变成沙箱和子弹的动能 D.子弹的一部分动能转变成沙箱和子弹的内能， 　另一部分动能转变成沙箱和子弹的重力势能 针对训练 √ 子弹在射入沙箱的过程中，要克服摩擦阻力做功，沙箱和子弹一起摆到一定的高度，要克服重力做功，所以子弹的一部分动能转变成沙箱和子弹的内能，另一部分动能转变成沙箱和子弹的重力势能，D正确。 返回 本课结束 第 四 章 $