資源簡介

第2節(jié) 能量轉(zhuǎn)化的方向性和效率
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.初步了解現(xiàn)實(shí)生活中能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移有一定的方向性。
2.了解能量轉(zhuǎn)化效率。
重點(diǎn)難點(diǎn)
重點(diǎn):了解能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性的概念及能量轉(zhuǎn)化效率的計(jì)算.
難點(diǎn):理解能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性.
導(dǎo)學(xué)過程
一、能量轉(zhuǎn)化的方向性
活動(dòng)一：閱讀課本P43-44頁內(nèi)容，完成下列問題：
1.能量轉(zhuǎn)化具有 方向性 。
2.現(xiàn)象：(1)一杯水靜置一段時(shí)間后，其中的一部分水自行從另一部分水中吸取熱量，沸騰成水蒸氣 另一部分水則內(nèi)能減少，凝結(jié)成冰 (2)枯萎的花兒，自發(fā)從空氣中吸取能量和水分，重?zé)ㄇ啻海?3)坡底的巨石從周圍環(huán)境中獲取能量，滾向坡頂？(4)汽車從北京開到天津，掉轉(zhuǎn)車頭，可以不再消耗新的燃料，從空氣、尾氣中吸取能量，返回北京？
以上過程是都是 不可能 實(shí)現(xiàn)的，散失的能量雖然還存在于自然界，但是它們卻不能全部自動(dòng)聚集起來。如果某個(gè)過程涉及了 熱量 ，能量的轉(zhuǎn)化（和轉(zhuǎn)移）就將是“覆水難收”，無法自發(fā)地沿 反方向 發(fā)生，除非我們耗費(fèi)額外的 能量 提供幫助；
3.能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有 方向性 ，要求人類需要樹立節(jié)能意識(shí)。節(jié)能的意思是節(jié)約能源，與浪費(fèi)能源相對(duì)。節(jié)能與能量守恒并不矛盾，節(jié)能是讓我們不要浪費(fèi)燃料，比如汽油等，否則我們的資源很快就會(huì)用完。
二、能量轉(zhuǎn)化中的效率
活動(dòng)二：閱讀課本P44頁內(nèi)容，完成下列問題：
1.這些愿望能實(shí)現(xiàn)嗎？
(1)燒水時(shí)將天然氣燃燒產(chǎn)生的熱量完全傳遞給水壺中的水？
(2)使用電梯時(shí)每消耗1度的電能完全轉(zhuǎn)化成人或物體的勢能？
(3)騎自行車時(shí)我們消耗的每一分體能全部轉(zhuǎn)化成自行車和人的動(dòng)能？
以上過程都是 不可能 實(shí)現(xiàn)的，在能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，有一部分能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移是我們所不愿意的，卻是必須發(fā)生的。
2.輸入能量：天然氣完全燃燒釋放出的化學(xué)能（電流通過用電器所做的功）；
輸出有效能量：水吸收的那部分能量（用來做有用功的能量）；
輸出無效能量：散發(fā)到大氣、壺體中的那部分能量（電器自身吸收的熱量）；
輸入能量=輸出有效能量+輸出無效能量
3.能量轉(zhuǎn)化效率η= 輸出有效能量/輸入能量 ；任何情況下，η ＜ 1
4.討論交流：各種效率
能量轉(zhuǎn)化效率和熱機(jī)的效率、簡單機(jī)械的效率是一回事嗎？為什么？
答： 是一回事， 本質(zhì)都是針對(duì)某一類型的機(jī)器工作過程中的能量轉(zhuǎn)化效率 。
我來闖關(guān)
1.下列說法不正確的是（ D ）
A．能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本規(guī)律之一
B．一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都是有方向的
C．實(shí)際過程中，能量經(jīng)轉(zhuǎn)化后，可利用的能量只會(huì)減少，不會(huì)增加
D．發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，電動(dòng)機(jī)又可以把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．因此，自然界中所有的能量轉(zhuǎn)化都是可逆的
2.下列各例中，屬于內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程是（　C　）
A．用電爐加熱水
B．衣服在陽光下曝曬升溫
C．火箭升空的過程
D．雙手摩擦發(fā)熱
3.下列敘述中，有的是經(jīng)過科學(xué)證明的事實(shí)，有的是各抒己見的觀點(diǎn)，其中屬于錯(cuò)誤觀點(diǎn)的是（　A　）
A．能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移都是沒有方向性的
B．太陽每天向地球輻射大量能量
C．能量在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中總量保持不變
D．“永動(dòng)機(jī)”不可能制成
4.（1）發(fā)生熱傳遞時(shí)熱量只能由高溫物體傳遞給低溫物體；（2）電烙鐵工作時(shí)放出的熱量很難再轉(zhuǎn)化為電能．以上兩個(gè)事實(shí)說明能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有（　B　）
A．任意性 B．方向性 C．單一性 D．不確定性
5.汽車制動(dòng)時(shí)，由于摩擦，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這些內(nèi)能__不能__（選填“能”或“不能”）自動(dòng)地再次開動(dòng)汽車．能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移__具有__方向性（選填“具有”或“不具有”）．
6.隨著人們生活水平的提高，轎車已逐漸步入我國普通百姓家中，已知某國產(chǎn)轎車每行駛100km消耗8L汽油（1L＝1dm3）．（ρ汽油＝0.71g/cm3，q汽油＝4.6×107J/kg）
求：
（1）10kg汽油完全燃耗所產(chǎn)生的熱量是多少？
（2）該汽車行駛100km消耗的汽油質(zhì)量是多少？
（3）根據(jù)能量守恒定律可知，能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中總量保持不變．所以開車時(shí)，沒有必要節(jié)約用油．你認(rèn)為是否正確，并說明理由．
解：（1）10kg汽油完全燃燒時(shí)所產(chǎn)生的熱量：
Q=mq=10kg×4.6×107J/kg=4.6×108J；
（2）汽車行駛100km消耗的汽油的質(zhì)量：
m=ρV=0.71×103kg/m3×8×10-3m3=5.68kg；
（3）能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律即指能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移中總量保持不變，但能量在轉(zhuǎn)化中具有方向性，即由汽油的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，但內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能．
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