有人设计了这样一个装置：在一辆车的前端固定一块铁，然后让坐在车上的人手里举着一根固定着磁铁的长杆。当磁铁放在车的正前方时，由于磁铁对铁有吸引力，所以车就能够跑起来。你觉得这种设计合理吗？
导入新课
这种设计不合理
为什么呢？
撑杆跳的几个过程他们能量的转化一样吗？
第七章 机械能守恒定律
7.9 能量守恒定律及能源
√了解能量的各种不同形式，知道能量是一个重要的物理量。
√了解能量耗散，了解自然界宏观过程中能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性。
教学目标
1. 知识与能力
√知道能源短缺和环境恶化是关系到人类社会能否持续发展的大问题，增强节约能源和环境保护的意识。
3 . 情感态度与价值观
2 . 过程与方法
√ 明确机械能守恒定律，知道能量守恒定律确立的两个重要事实，能用机械能守恒定律的观点分析、解决一些实际问题。
※ 1. 明确能量守恒定律，会用能量守恒定律分析解决问题。
※ 2. 了解能量的耗散，由于自然界宏观过程中能量守恒，以及能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性。
※ 3. 通过本节内容的学习，要提高环保和节约意识。
教学重难点
1. 能量守恒定律 （1）能量的多种形式 （2）能量守恒定律确立的事
①永动机的不可能性
②自然现象之间的相互联系与转换 （3）能量守恒定律
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2. 能源和能量耗散 （1）能量是人类社会活动的物质基础 （2）能源短缺 （3）能量的耗散
（1）能量的多种形式
我们在初中已经学过能量的初步知识，知道自然界存在各种不同形式的能量—机械能（动能和势能）、电能、内能、化学能、核能等，接触过的的声、光、热、电、磁、力等各种现象都与能量有密切的联系。
1. 能量守恒定律
机械能
电能
内能
内能是一种与热运动有关的能量。在物理学中，我们把物体内所有分子作无规则运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能(internal energy)。一切物体都具有内能。
核能
核能，是核裂变能的简称。50多年以前，科学家在的一次试验中发现铀-235原子核在吸收一个中子以后能分裂，在放出2—3个中子的同时伴随着一种巨大的能量，这种能量比化学反应所释放的能量大的多，这就是我们今天所说的核能。
化学能
化学能是物体发生化学反应时所释放的能量，是一种很隐蔽的能量，它不能直接用来做功，只有在发生化学变化的时候才释放出来，变成热能或者其他形式的能量。
核电站的原理视频
原子弹蘑菇云视频
（2）能量守恒定律确立的事实
①永动机的不可能性
第一类永动机
不消耗任何能量却可以
源源不断地对外做功。
目
标
任何一部机器，只能使
能量从一种形式转化为
另一种形式，而不能无
中生有地制造能量。
认
识
结论
第一类永动机
不能制成
第一类永动机设计图
第二类
永动机
目标：从单一热源吸收热
量，全部用来做功，而
不引起其它变化。
认识：机械能
和内能的转化
具有方向性，
尽管机械能可
以全部转化成
内能，但内能
却不能全部转
化成机械能，
同时不引起其
他变化。
结论：第
二类永动
机不能制
成。
②自然现象之间的相互联系与转化
功和能是两个练习密切的物理量。一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量。
做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功就有多少能量发生了转化。所以，功是能量转化的量度。做功使内能发生改变时其他形式的能量与内能发生相互转化。
功、能关系
举重运动员把
重物举起来，对重
物做了功，重物的
重力势能增大，同
时运动员消耗了体
内的化学能。运动
员做了多少功就有
多少化学能转化为
重力势能。
列车在机车的牵引下加速运动，列车的机械能增加，同时，机车的热机消耗了内能。牵引力对列车做了多少功，就有多少内能转化为机械能。
起重机提升重物，重物的机械能增加，同时，起重机的电动机消耗了电能。起重机钢绳的拉力对重物做了多少功，就有多少电能转化为机械能。
科学家们一直在关注自然现象之间的普遍联系……
1801年 戴维发现电流的化学效应(电和化学的联系）
1820年 奥斯特发现电流的磁效应(电和磁的联系)
1821年 塞贝克发现温差电现象(热和电的联系）
1831年 法拉第发现电磁感应现象（电和磁的联系）
1840年 焦耳发现电流的热效应（电和热的联系）
1842年 迈尔表述了能量守恒定律，并计算出热功当量的数值，(力和热的联系）
1843年 焦耳测定了热功当量的数值（力和热的联系）
1847年亥姆霍兹在理论上概括和总结能量守恒定律
能量即不会消灭，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）能量守恒定律
能量守恒定律是经过人类的长期探索在19世纪确立的。恩格斯曾把这一定律称为“伟大的运动基本规律”，认为它的发现是19世纪自然科学的三大发现之一。
能量守恒的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃，是哲学和自然科学长期发展和进步的结果。它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式。
（1）能源是人类社会活动的基础
▲柴薪时期
▲煤炭时期
▲石油时期
2. 能源和能量耗散
煤炭和石油是古代植物和动物的遗体在地层中经过了以系列的生物化学变化而成，与古生物化石有些相似，所以也叫化石能源。但随着人类的开采和利用，储藏量正在逐渐减少。石油煤炭资源都面临枯竭。这些能源是不可再生的，一旦消耗完就不能再生。能源的短缺和环境恶化已经成了关系到人类社会能否持续发展的重大问题。
（2）能源短缺
燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，就不会再次聚集起来供人类重新利用。电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化为挂能和内能，热和光被其他物质吸收以后转化为周围环境的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用。这中现象叫能量的耗散。城市的交通和工业急剧发展，给人们的生活带来方便的同时，也使得城市环境过多的接受了耗散的能量，使城市环境的温度升高。
（3）能量的耗散
理想热机
实际热机
能量耗散除了表明在能源利用的过程中不可逆转，同时也表明了能量的利用率不是100%，即在能量的转化过程中，能量在数量上并未减少，但可以利用的部分却减少了，有一定的损失，是不可避免的。这就从能量转化的角度反映出了自然界中宏观过程的方向性。能源的利用受这种方向性的制约。这就是“自然界的能量虽然守恒,但还是要节约能源的根本原因。
（1）分清有多少种形式的能（如机械能、热能、电能）在变化。
（2）分别列出减小的能量△E减和增加的能量△E增的表达式。
（3）列出恒等式△E减=△E增。
用能量守恒解题步骤
②能量守恒定律： 能量即不会消灭，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。
①能量的多种形式：光能、电能、内能、核能、化学能等。
③资源短缺的现状
④能量的耗散及能量利用过程中的损失。
课堂小结
高考链接
1. （08广东）物体做自由落体运动，Ek代表动能，Ep代表势能，h代表下落的距离，以水平地面为零势能面。下列所示图像中，能正确反应各物理量之间关系的是（ ）
√
2. （09上海）质量为5×103kg的汽车在t=0时刻速度v0=10m/s,随后以P=6×104W的额定功率沿平直公路继续前进，经72s达到最大速度，设汽车受恒定阻力，其大小为2.5×103N.求:
（1）汽车的最大速度vm （2）汽车在72s内经过的路程s
【解析】
（1）达到最大速度时，牵引力等于阻力P=fvm 解得 ：
（2）由动能定理可得：
所以，
课堂练习
1. 如图，AB、CD为两个对衬斜面，其上部足够，下部分别与一个光滑的圆弧面相切，圆弧圆心角为120°，半径R为2.0cm，一个物体在离弧底E高度为h=3.0m处，以初速度4.0m/s沿斜面运动。若物体与两斜面的动摩擦因数为0.02，则物体在两斜面上（不包括圆弧部分），一共能走多少路程？
解：物体在斜面运动时，由于摩擦生热，使物体机械能不断减小，最终物体到达B点的速度为零，物体在圆弧轨道做往复运动。
物体在斜面运动时产生的总热量：
在运动过程中，只有动能、重力势能和热能等三种形式的能，由能量守恒△E减= △E增，得：
联立两式并代入数据，得：
点 拨
①必须准确判断物体的初末状态；
②利用机械能守恒解题时，关键是分清有多少种能量，那种事增加的那种事减少的；
③因动能是标量，故本题结果与初速度方向无关；
④此题也可以用动能定理求解；
2. 如图所示，坡道顶端距水平面高度为h，质量为m1的小木块A，从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损失，为使A制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线M处的墙上，另一端与质量为m2的挡板B相连，弹簧处于原长时，B恰好位于滑道的末端O点。A与B碰撞时间极短，碰后结合在一起共同压缩弹簧。已知在OM段A、B与水平面间的动摩擦因数为u，其余各处的摩擦不计，重力加速度为g,求：
⑴物块A在与挡板B碰撞前，瞬时速度大小；
⑵他焕发最大压缩量为d时的弹性势能；
（1）由机械能守恒定律，有
（2）A、B在碰撞过程中内力远大于外力，由动量守恒有：
A、B克服摩擦力所做的功为：
由动量守恒定律有：
解得：
答案（1）
（2）
对两个（或两个以上）物体与弹簧组成的系统在相互作用的过程中，在能量方面，由于弹簧的形变量会具有弹性势能，系统的总动能将会发生变化，若系统所受的外力和除弹簧弹力以外的内力不做功，系统机械能守恒。若还有其他外力和内力做功，这些力做功之和等于等于系统机械能改变量。做功之和为正，系统总的机械能增加，反之，减少。在相互作用过程方面，弹簧两端物体把弹簧拉伸至最长（或压缩到最短）时，两端的物体具有相同的速度，弹性势能达到最大。
点拨
3. 如图，质量均为m的A、B两个弹性小球，用长度为2l的不可伸长的轻绳连接。现把A、B两球至于距地面高度为H处，间距为l,党Aique自由下落的同时，将B球以初速度v0指向A球水平抛出，求：
（1）两球开始运动到相碰，A球下落的高度；
（2）A、B两球碰撞（碰撞时无机械能损失）后，各自速度的水平分量；
（3）轻绳拉直过程中，B球受到绳子拉力的冲量大小。
A
B
H
解：（1）设A下落的高度为h
联立两式得：
（2）由水平方向动量守恒得:
由机械能守恒得:
式中
解得：
（3）由水平方向动量守恒得：
【答案】
（1）
（2）
（3）
点拨
利用动量知识和机械能知识解决问题的一般思路：
① 认真审题明确题目所述的物理情景，确定研究对象。
②分析对象的受力及运动状态和变化过程，作出草图。
③根据运动状态变化的规律确定一个过程动量守恒或某一方向上动量守恒，哪一个过程机械能守恒，然后根据题意选择合适的始末状态，列出守恒关系式。
④根据选择的定律列式，有时还需要挖掘题目中的其他条件，列补充方程。
⑤代入数据，进行计算。
1. 答：家用电饭锅是把电能转化为内能；洗衣机是把电能转化为动能;煤气炉燃烧时是把化学能转化为内能等等。
2. ⑴由题意可知，三峡水库第二期蓄水后，用于发电的水流量：

每秒转化成的电能即发电功率是
发电功率最大2.7×109J=2.7×106KW.
问题与练习
⑵ 设三口之家每户家庭的生活用电功率为1KW,考虑到不是每家同时用1KW的电,我们假设平均每家同时用电0.5KW,则三峡发电站能同时供给2.9×106/0.5=5.8×106户用电,人口数为3×5.8×106=17×106人,可供17个百万人口的城市的生活用电。
3. 略。可以布置学生做做能源的合理利用方面的小课题，在培养学生课题意识的同时，也可以提高分析问题解决问题的能力。