Question

物理研究小組案例
探究課題：能量的轉(zhuǎn)化和能源的利用．
（1）回顧：滾擺上升時，能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系是

 

，如果忽略各種能量的損失，滾擺每次上升的最大高度比自由釋放時的高度

 

（大、小、相等）．

（2）目前，我國的能源供應(yīng)面臨著許多問題，如能源的消費結(jié)構(gòu)不合理、區(qū)域分布不均衡、利用率不高等．這已成為整個社會發(fā)展的制約因素．左圖是2002年我國與世界能源的消費結(jié)構(gòu)對比圖．從圖中可以看出，我國與世界能源消費結(jié)構(gòu)的主要差異是

 

．
（3）我國能源生產(chǎn)和消費的地區(qū)差異很大．右圖是1998年我國東、中、西部的能源生產(chǎn)和消費占全國的比例情況．從圖中可以看出，能源相對短缺的是

 

地區(qū)．為了達(dá)到區(qū)域發(fā)展與能源資源間的平衡，近年來國家出臺了很多政策，推出了許多重大建設(shè)工程，試舉一例：

 

．
（4）節(jié)能是汽車性能的一個重要指標(biāo)．但同一輛汽車每百公里的耗油量與行駛速度的快慢是否有關(guān)呢？星期天，小明乘坐叔叔的汽車去上海，于是他決定借此機(jī)會對這一問題進(jìn)行探究．他們?nèi)�時走高速公路，回來時走320國道，得到了表中所示的數(shù)據(jù)．

	去上海	回嘉興
平均速度（km/h）	90	60
里程（km）	108	116
耗油量（L）	8.5	11.2

①分析數(shù)據(jù)后，小明覺得這與他事先的猜想相吻合．你認(rèn)為小明的猜測應(yīng)該是

 

．
②請你算出汽車在高速公路上行駛108km消耗的汽油質(zhì)量．（汽油密度0.71kg/L）
③若汽車在高速公路上行駛時發(fā)動機(jī)的功率為60kW，那么汽車行駛108km，發(fā)動機(jī)做的功為多少？

Answer 1

分析：①從影響能量大小的因素來分析能量的變化，找到能量轉(zhuǎn)化的方向．能量守恒時，物體在各處的能量大小相等．
②找到相關(guān)的文字、圖形信息仔細(xì)分析，得出答案．在寫結(jié)論時注意控制變量法的運(yùn)用．
③根據(jù)公式m=ρV計算消耗的汽油質(zhì)量；根據(jù)公式W=Pt計算發(fā)動機(jī)做的功．

解答：解：（1）滾擺上升時，速度減小動能減小，所處高度增加重力勢能增加，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能．
如果忽略各種能量的損失，則滾擺在滾動的過程中能量守恒，滾擺每次上升的最大高度與自由釋放時的高度相等．
故答案為：動能轉(zhuǎn)化為重力勢能；相等．
（2）從我國與世界能源的消費結(jié)構(gòu)對比圖中可以看出：我國能源的消費結(jié)構(gòu)中煤炭占最大百分比，而世界能源的消費結(jié)構(gòu)中石油和天然氣占最大百分比．也就是說，我國以煤炭為主要能源，世界主要能源是石油和天然氣．
故答案為：我國以煤炭為主要能源，世界主要能源是石油和天然氣．
（3）從我國東、中、西部的能源生產(chǎn)和消費占全國的比例情況來看，東部的消費量占全國的54.9%，但生產(chǎn)量只占全國的39.2%，所以東部地區(qū)能源相對短缺．
為了達(dá)到區(qū)域發(fā)展與能源資源間的平衡，近年來國家出臺了很多政策，推出了許多重大建設(shè)工程，如西電東送、西氣東輸、三峽工程、西部大開發(fā)等．
故答案為：東部；西電東送、西氣東輸、三峽工程、西部大開發(fā)．
（4）①分析表中的數(shù)據(jù)可知，一去一回汽車通過的路程基本相等，速度快時耗油量少，速度慢時耗油量大．
故答案為：同一輛汽車每百公里的耗油量與行駛速度的快慢有關(guān)：速度快耗油少．
②由ρ=

m

V

得：
汽車消耗的汽油質(zhì)量：m=ρV=0.71kg/L×8.5L=6.035kg
答：汽車在高速公路上行駛108km消耗的汽油質(zhì)量為6.035kg．
③汽車行駛108km所用時間為：
t=

s

v

=

108km

90km/h

=1.2h=4320s
發(fā)動機(jī)的功率P=60kW=6×10⁴W
∴發(fā)動機(jī)做的功：W=Pt=6×10⁴W×4320s=2.592×10⁸J
答：發(fā)動機(jī)做的功為2.592×10⁸J．

點評：本題考查學(xué)生在生活實踐中物理知識的應(yīng)用，應(yīng)注意尋找有效的信息進(jìn)行分析，靈活地選擇物理規(guī)律和公式解答問題．