功和能综合应用（课件）-高教版第三版《物理（通用类）》【上好课】

功和能综合应用 主题二 功和能 高教版《物理（通用类）》 SZ-LWH [Sources] - 第十八课时定稿教案：功和能综合应用 - 高教版第三版《物理（通用类）》教材Word原文，第84—86页 - 教材原图：image_158、image_169、image_170、image_171、image_172 - 视觉版式：第15课时已验证框架；动画结构沿用第17课时 学习目标 1. 说出水力发电的基本原理和主要能量转化链，理解河流落差、水量与水能利用的关系。 2. 区分装机容量与发电量，依据机械能守恒条件解决落体、抛体、轻轨和储能等综合问题。 3. 从长江水利工程与抽水蓄能案例中提取物理证据，形成工程思维、清洁能源意识和兼顾生态与社会效益的责任意识。 SZ-LWH [Sources] - 第十八课时定稿教案：功和能综合应用 - 高教版第三版《物理（通用类）》教材Word原文，第84—86页 - 教材原图：image_158、image_169、image_170、image_171、image_172 - 视觉版式：第15课时已验证框架；动画结构沿用第17课时 三峡水电站 三峡水电站正常蓄水位为175 m，年发电量约为1.0×1011 kW·h。 问题：三峡水电站为什么会有如此巨大的发电量？水从水库流向下游时发生了怎样的能量转化？ 教师归纳：本课把机械能守恒条件、能量转化链和始末状态法迁移到生活与工程综合问题。 SZ-LWH [Sources] - 第十八课时定稿教案：功和能综合应用 - 高教版第三版《物理（通用类）》教材Word原文，第84—86页 - 教材原图：image_158、image_169、image_170、image_171、image_172 - 视觉版式：第15课时已验证框架；动画结构沿用第17课时 水力发电：能量从哪里来 水力发电一般是指利用水的重力势能和动能进行发电。 拦河坝集中水流落差，蓄水形成重力势能；引水管涵导流，水流推动水轮机，水轮机带动发电机旋转，从而产生电能。 SZ-LWH [Sources] - 第十八课时定稿教案：功和能综合应用 - 高教版第三版《物理（通用类）》教材Word原文，第84—86页 - 教材原图：image_158、image_169、image_170、image_171、image_172 - 视觉版式：第15课时已验证框架；动画结构沿用第17课时 水力发电的能量转化链 水库蓄水—水流下泄—水轮机转动—发电机输出电能。 主要转化：水的重力势能 → 水流动能 → 水轮机机械能 → 电能。 结论：水力发电是目前人类大规模利用清洁能源的方式之一。 SZ-LWH [Sources] - 第十八课时定稿教案：功和能综合应用 - 高教版第三版《物理（通用类）》教材Word原文，第84—86页 - 教材原图：image_158、image_169、image_170、image_171、image_172 - 视觉版式：第15课时已验证框架；动画结构沿用第17课时 三峡水电站：工程数据 正常蓄水位175 m；总库容3.93×1010 m3；总装机容量2.25×107 kW；年发电量约1.0×1011 kW·h。 读数据：库容和落差决定可储存、可释放的水能；装机容量描述功率上限，年发电量描述一段时间内输出的能量。 同一工程数据必须先辨认物理量，再判断单位和工程意义。 SZ-LWH [Sources] - 第十八课时定稿教案：功和能综合应用 - 高教版第三版《物理（通用类）》教材Word原文，第84—86页 - 教材原图：image_158、image_169、image_170、image_171、image_172 - 视觉版式：第15课时已验证框架；动画结构沿用第17课时 即时练习 1.从能量转化角度回答：三峡水电站为什么能持续产生大量电能？ 答案：水量大、落差高且水流持续，水的机械能经水轮机和发电机转化为电能。 解析：发电量与水量、落差和运行时间有关，回答要写明能量来源和转化链。 2.为什么水电站重视河流落差，而不是河道水平长度？ 答案：重力势能变化取决于水的质量和高度差，落差越大，单位质量的水可释放能量越多。 解析：高度差决定重力势能变化，水平路程不直接决定重力势能变化。 SZ-LWH [Sources] - 第十八课时定稿教案：功和能综合应用 - 高教版第三版《物理（通用类）》教材Word原文，第84—86页 - 教材原图：image_158、image_169、image_170、image_171、image_172 - 视觉版式：第15课时已验证框架；动画结构沿用第17课时 长江上的大型水利工程 我国可开发水能资源丰富，长江三峡水利枢纽工程兼具防洪、发电、航运、供水等综合效益。 长江干流梯级水电站协同运行，把分散的水能资源集中利用，形成世界最大的清洁能源走廊。 教师提示：工程效益不只看发电，还要兼顾防洪、航运、供水和生态。 SZ-LWH [Sources] - 第十八课时定稿教案：功和能综合应用 - 高教版第三版《物理（通用类）》教材Word原文，第84—86页 - 教材原图：image_158、image_169、image_170、image_171、image_172 - 视觉版式：第15课时已验证框架；动画结构沿用第17课时 水利工程中的能量利用 教材案例：水运仪象台利用水流提供持续的转动能量，体现了古代对水能的利用。 思考：调查它转动的能量来源和特点，说明水能利用需要能量来源、传递装置和稳定运行。 结论：工程装置把自然界的能量转化为可利用的机械能或电能。 SZ-LWH [Sources] - 第十八课时定稿教案：功和能综合应用 - 高教版第三版《物理（通用类）》教材Word原文，第84—86页 - 教材原图：image_158、image_169、image_170、image_171、image_172 - 视觉版式：第15课时已验证框架；动画结构沿用第17课时 即时练习 3.“装机容量”的单位是kW，“年发电量”的单位是kW·h。它们分别对应功率还是能量？ 答案：装机容量对应功率，年发电量对应能量。 解析：kW是功率单位，kW·h是能量单位，两个物理量不能混淆。 4.抽水蓄能电站在用电低谷和高峰时各发生怎样的能量转化？ 答案：低谷时电能转化为水的重力势能；高峰时水的机械能转化为电能。 解析：抽水蓄能利用上下水库的高度差，实现电能与机械能的双向转化。 SZ-LWH [Sources] - 第十八课时定稿教案：功和能综合应用 - 高教版第三版《物理（通用类）》教材Word原文，第84—86页 - 教材原图：image_158、image_169、image_170、image_171、image_172 - 视觉版式：第15课时已验证框架；动画结构沿用第17课时 抽水蓄能：双向能量转化 低谷用电时，利用电能把下水库的水抽到上水库，储存重力势能。 高峰用电时，水从上水库下泄，推动水轮机和发电机，把机械能转化为电能。 抽水蓄能是电能与机械能的双向调节。 SZ-LWH [Sources] - 第十八课时定稿教案：功和能综合应用 - 高教版第三版《物理（通用类）》教材Word原文，第84—86页 - 教材原图：image_158、image_169、image_170、image_171、image_172 - 视觉版式：第15课时已验证框架；动画结构沿用第17课时 即时练习 5.河北丰宁抽水蓄能电站为什么既能“储能”又能“发电”？ 答案：抽水时电能转化为水的重力势能；放水发电时重力势能经水轮机转化为电能。 解析：同一装置通过改变水流方向完成能量的双向转化，服务于电网调峰。 SZ-LWH [Sources] - 第十八课时定稿教案：功和能综合应用 - 高教版第三版《物理（通用类）》教材Word原文，第84—86页 - 教材原图：image_158、image_169、image_170、image_171、image_172 - 视觉版式：第15课时已验证框架；动画结构沿用第17课时 机械能综合应用：解题链 解决机械能综合问题，应明确研究对象和过程，判断是否只有重力或弹力做功，选择零势能面，确定初、末状态，再建立机械能关系。 综合分析链：读情境 → 辨物理量 → 判条件 → 定状态 → 列关系 → 验结论。 结论必须与计算结果、单位和工程情境相互对应。 SZ-LWH [Sources] - 第十八课时定稿教案：功和能综合应用 - 高教版第三版《物理（通用类）》教材Word原文，第84—86页 - 教材原图：image_158、image_169、image_170、image_171、image_172 - 视觉版式：第15课时已验证框架；动画结构沿用第17课时 教材示例：水平抛出 石子从20 m高处以15 m/s水平抛出，忽略空气阻力，重力加速度取10 m/s2，求落地速率。 条件分析：只有重力做功，机械能守恒；相同初速和高度下，落地速率与抛出方向无关。 取地面为零势能面，比较初、末状态的机械能。 mgh1 + 1 2 mv12 = mgh2 + 1 2 mv22 v22 = 152 + 2×10×20 = 625 v2= =25m/s 答案：落地速率为25 m/s。 SZ-LWH [Sources] - 第十八课时定稿教案：功和能综合应用 - 高教版第三版《物理（通用类）》教材Word原文，第84—86页 - 教材原图：image_158、image_169、image_170、image_171、image_172 - 视觉版式：第15课时已验证框架；动画结构沿用第17课时 即时练习 6.重50 N的物体从12 m高处下落4 m，以地面为零势能面。求此时与落地时的重力势能及全过程变化量。 答案：此时Ep=50×8=400 J；落地时Ep=0；全过程重力势能变化量ΔEp=0−600=−600 J。 解析：下落4 m后离地8 m；重力势能变化量等于末值减初值。 SZ-LWH [Sources] - 第十八课时定稿教案：功和能综合应用 - 高教版第三版《物理（通用类）》教材Word原文，第84—86页 - 教材原图：image_158、image_169、image_170、image_171、image_172 - 视觉版式：第15课时已验证框架；动画结构沿用第17课时 课堂背诵 1. 填空：水力发电利用水的______和______进行发电。 答案：重力势能；动能。 2. 请说出水从水库到发电机输出电能的主要能量转化链。 答案：水的重力势能→水流动能→水轮机机械能→电能。 SZ-LWH [Sources] - 第十八课时定稿教案：功和能综合应用 - 高教版第三版《物理（通用类）》教材Word原文，第84—86页 - 教材原图：image_158、image_169、image_170、image_171、image_172 - 视觉版式：第15课时已验证框架；动画结构沿用第17课时 课堂背诵 3. 填空：装机容量的单位kW是______单位，年发电量的单位kW·h是______单位。 答案：功率；能量。 4. 请说出解决机械能守恒综合问题的基本步骤。 答案：定对象和过程，判条件，选零势能面，定初末状态，列机械能关系并计算。 5. 填空：抽水蓄能电站在低谷储存______，在高峰输出______。 答案：重力势能；电能。 SZ-LWH [Sources] - 第十八课时定稿教案：功和能综合应用 - 高教版第三版《物理（通用类）》教材Word原文，第84—86页 - 教材原图：image_158、image_169、image_170、image_171、image_172 - 视觉版式：第15课时已验证框架；动画结构沿用第17课时 师生互动：水电能量接力 任务一：按设备顺序写出水电能量转化链。 答案：水的重力势能→水流动能→水轮机机械能→电能。 教师归纳：写清能量载体、设备和先后顺序。 SZ-LWH [Sources] - 第十八课时定稿教案：功和能综合应用 - 高教版第三版《物理（通用类）》教材Word原文，第84—86页 - 教材原图：image_158、image_169、image_170、image_171、image_172 - 视觉版式：第15课时已验证框架；动画结构沿用第17课时 师生互动：工程数据会诊 任务二：装机容量和年发电量为何不能直接比较？ 答案：前者是功率，后者是能量，物理量和单位不同，不能直接比较。 教师归纳：先看单位，再确定物理量和工程意义。 SZ-LWH [Sources] - 第十八课时定稿教案：功和能综合应用 - 高教版第三版《物理（通用类）》教材Word原文，第84—86页 - 教材原图：image_158、image_169、image_170、image_171、image_172 - 视觉版式：第15课时已验证框架；动画结构沿用第17课时 课堂练习 1. 水力发电的主要能量转化顺序正确的是（　　）。 A．电能→水的重力势能→机械能 B．水的动能→重力势能→电能 C．机械能→水的重力势能→电能 D．重力势能→水流动能→机械能→电能 答案：D。 解析：水因落差释放重力势能，再推动水轮机和发电机发电。 SZ-LWH [Sources] - 第十八课时定稿教案：功和能综合应用 - 高教版第三版《物理（通用类）》教材Word原文，第84—86页 - 教材原图：image_158、image_169、image_170、image_171、image_172 - 视觉版式：第15课时已验证框架；动画结构沿用第17课时 课堂练习 2. 以下过程中，机械能不守恒的是（　　）。 A．起重机匀速提升货物 B．真空中摆动的单摆 C．自由落体的石块 D．沿光滑滑梯下滑的人 答案：A。 解析：起重机对货物做功；其余过程只有重力做功，机械能守恒。 SZ-LWH [Sources] - 第十八课时定稿教案：功和能综合应用 - 高教版第三版《物理（通用类）》教材Word原文，第84—86页 - 教材原图：image_158、image_169、image_170、image_171、image_172 - 视觉版式：第15课时已验证框架；动画结构沿用第17课时 课堂练习 3. 填空：工程数据中，kW表示______，kW·h表示______。 答案：功率；能量。 解析：kW是功率单位，kW·h是能量单位；量纲不同的物理量不能直接相加减。 4. 将质量为2 kg的重力块提升120 m，重力加速度取10 m/s2，求重力势能增加量。 答案：ΔEp = mgh = 2×10×120 J = 2400 J 解析：以提升前位置为零势能面，重力势能增加量等于质量、重力加速度和高度的乘积。 SZ-LWH [Sources] - 第十八课时定稿教案：功和能综合应用 - 高教版第三版《物理（通用类）》教材Word原文，第84—86页 - 教材原图：image_158、image_169、image_170、image_171、image_172 - 视觉版式：第15课时已验证框架；动画结构沿用第17课时 课堂练习 5. 无人机把1 kg包裹从海拔780 m运到880 m，始末动能相同，重力加速度取10 m/s2，求机械能增加量。 答案：ΔE = mgΔh = 1×10×100 J = 1000 J 解析：始末动能相同，机械能增加量等于重力势能增加量，高度差为100 m。 6. 少年从50 m高的跳台蹦极，弹性绳原长20 m。忽略空气阻力，重力加速度取10 m/s2，求绳刚拉直时的速度。 答案：v = = m/s = 20 m/s 解析：绳刚拉直前未发生形变，少年自由下落20 m，只有重力做功。 SZ-LWH [Sources] - 第十八课时定稿教案：功和能综合应用 - 高教版第三版《物理（通用类）》教材Word原文，第84—86页 - 教材原图：image_158、image_169、image_170、image_171、image_172 - 视觉版式：第15课时已验证框架；动画结构沿用第17课时 课堂练习 7. 从节能角度说明轻轨站台前后设置长斜坡的优点。 答案：列车进站时可利用下坡加速、上坡减速，减少动力和制动能量消耗。 解析：斜坡把列车的动能与重力势能相互转化，合理利用机械能可提高运行效率。 SZ-LWH [Sources] - 第十八课时定稿教案：功和能综合应用 - 高教版第三版《物理（通用类）》教材Word原文，第84—86页 - 教材原图：image_158、image_169、image_170、image_171、image_172 - 视觉版式：第15课时已验证框架；动画结构沿用第17课时 课堂小结 水力发电 水的重力势能经水流动能、水轮机机械能转化为电能。 工程数据 kW表示功率，kW·h表示能量，读数据先辨认物理量和单位。 守恒应用 先定对象和过程并判断守恒条件，再选零势能面，列出初末机械能关系。 抽水蓄能 低谷储存重力势能，高峰输出电能，实现电能与机械能的双向调节。 责任意识 开发清洁能源要兼顾节能减排、能源调度、生态保护和工程综合效益。 SZ-LWH [Sources] - 第十八课时定稿教案：功和能综合应用 - 高教版第三版《物理（通用类）》教材Word原文，第84—86页 - 教材原图：image_158、image_169、image_170、image_171、image_172 - 视觉版式：第15课时已验证框架；动画结构沿用第17课时 作业布置 1．复习本节课的知识点； 2．完成课后练习； 3．整理笔记和易错题。 SZ-LWH [Sources] - 第十八课时定稿教案：功和能综合应用 - 高教版第三版《物理（通用类）》教材Word原文，第84—86页 - 教材原图：image_158、image_169、image_170、image_171、image_172 - 视觉版式：第15课时已验证框架；动画结构沿用第17课时 $