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物理 滬粵版
九年級下冊
第二十章 能源與能量守恒定律
20.3 能的轉化與能量守恒
新課引入
新課講授
隨堂練習
新課引入
永動機是一種不需要外界輸入能量或者只需要一些初始能量就可以永遠做功的機器。
13世紀就有人試圖制造這種機器，但是直到現在也沒有人制造出來。
你知道這是為什么嗎？
一種“永動機”模型
能的轉移與轉化
知識點1
新課講授
1. 自然界的能量有機械能、內能、光能、電能、化學能、核能等多種形式。人們發現，自然界中的能量不僅可以從一個物體轉移到其他物體，而且在一定條件下，形式不同的能量之間還可以相互轉化。
2. 能量的轉移：能量從一個物體轉移到另一個物體，能量的形式并沒有發生變化，如熱傳遞。
用熱水袋取暖：內能從熱水袋轉移到人身上
一個球下降，一個球上升：重力勢能從一個球轉移到另一個球
發電站產生的電能通過輸電線送到用戶：電能從發電站轉移到用戶
3. 能量的轉化：能量從一種形式轉化為另一種形式，能量的形式發生了變化，如煤炭燃燒、電池充電等。
電池充電時，電能轉化成化學能
電池放電時，化學能轉化成電能
如圖所示，核反應堆工作時，鈾核裂變釋放的核能轉化成蒸汽的內能；然后將高溫高壓的蒸汽通入渦輪機中，驅動渦輪機轉動，使蒸汽的內能轉化成渦輪機的機械能；并帶動發電機，使機械能轉化成電能。
能量守恒定律
知識點2
1. 能量守恒定律：能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，只能從一個物體轉移到其他物體，或者從一種形式轉化為其他形式。能量在轉移和轉化過程中，能的總量保持不變。
2. 能量守恒定律是自然界最普遍、最根本的定律之一。大至宇宙天體，小到原子世界，都服從這一定律。
用繩子把一個鐵球懸掛起來，把鐵球拉到剛好貼著下巴的位置，穩定后松手，頭不動，鐵球擺過去再擺回來時無法再次碰到下巴。
分析：鐵球在運動過程中，與空氣摩擦產生熱，一部分機械能轉化為內能，機械能減少了。不過，在鐵球擺動的整個過程中，能量是守恒的。
鐵球在擺動過程中能量守恒
能量守恒定律的實例
3. 能在轉移和轉化的過程中具有方向性。
冬天，火爐散熱，供人們取暖，散發出的熱量不能收集起來再利用，因為熱量只能自發地從高溫物體轉移到低溫物體。
汽車制動時克服摩擦，動能轉化成輪地面、車輪和空氣的內能，這些能量散失在環境中，不能再自動地用來驅動汽車。
幾種永動機設想及分析
在運動過程中，由于摩擦的存在，一部分機械能會轉化為內能，由于能量的轉移和轉化的方向性，這部分內能不可能自動再轉化為機械能，所以如果沒有能量補充，最終會由于機械能耗盡而停止運動。
4. 大量事實表明，能的轉化和轉移過程是有方向性的，多數能源在消耗過程中，用一點就少一點，不能再生；此外，盡管在轉化過程中能量是守恒的，但總有相當一部分的能量是不能被有效利用的，成為“無用的能量”。因此，節約能源、提高能源的利用率是當務之急。
5. 節能和提高能源的利用效率，離不開科學技術的進步。采用新技術、新設備，改進工藝流程，減少能的轉化次數，充分利用余熱，用高效節能的新產品代替高耗低效的舊產品等，都是節約能源的根本措施。
隨堂練習1
B
隨堂練習2
D
下列有關能或能源的討論中，錯誤的是（　 ）
A. 人類社會面臨能源危機，總有一天能量會被消耗殆盡
B. 煤、石油、天然氣等的儲量有限，人類面臨能源危機
C. 很多傳統能源已走向枯竭，但我們可以開發新的能源
D. 太陽能、風能、水能等是取之不盡的
A
隨堂練習3
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