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第9節(jié) 能量的轉(zhuǎn)化與守恒
聯(lián)想情景導(dǎo)入
能量守恒定律：在能量的形式發(fā)生相互轉(zhuǎn)化的過程中，某種形式的能量減少了多少，另一種形式的能量一定會相應(yīng)地增加多少。同樣，某種形式的能量增加了多少，另一種形式的能量一定會相應(yīng)地減少多少，而能的總量保持不變。也就是說：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體。而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能的總量保持不變。
重點(diǎn)知識詳解
一、能量轉(zhuǎn)化和守恒定律：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體。而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能的總量保持不變。這個規(guī)律叫做能量轉(zhuǎn)化和守恒定律。
二、能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的方向性：自然界中大量的現(xiàn)象表明，能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化過程有一定的方向性。
1．在熱傳遞過程中，熱量只能從高溫物體向低溫物體傳遞，或者從物體溫度高的地方向物體溫度低的地方傳遞，最后達(dá)到相同的溫度。相反的事件不會發(fā)生。
2．當(dāng)雜技演員沿竹竿下滑時，演員的重力勢能有一部分會轉(zhuǎn)化為手和竹竿的內(nèi)能，使手和竹竿的溫度升高。但是，相反的現(xiàn)象也不會自然地發(fā)生，即手和竹竿不可能自發(fā)地降低溫度，而使人的位置升高。
經(jīng)典例題解析
[例1] 下列過程中，屬于內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的是 ( )
A．寒冷天氣快速搓手，手會感到暖和
B．水輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電21世紀(jì)教育網(wǎng)
C．燒紅的鐵塊放入水中，冷水變熱
D．壺中的水沸騰時，壺蓋不斷地在跳動
[解析] 寒冷天氣快速搓手，手感到暖和是摩擦生熱現(xiàn)象，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。水輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，是機(jī)械能轉(zhuǎn)移的過程。燒紅的鐵塊放入水中，使冷水變熱，是內(nèi)能轉(zhuǎn)移的過程，鐵放熱，內(nèi)能減小，水吸熱，內(nèi)能增加。壺中的水沸騰時，壺蓋不斷地在跳動，是水蒸氣膨脹對外做功，頂起壺蓋后，它自身的內(nèi)能要減小，從而獲得機(jī)械能。21世紀(jì)教育網(wǎng)
[答案] D
[例2] 在某密閉隔熱的房間內(nèi)有一電冰箱，現(xiàn)接通電源使電冰箱開始工作，并打開電冰箱的門，則過段時間后室內(nèi)的溫度將 ( )
A．降低 B．不變 C．升高 D．無法判斷21世紀(jì)教育網(wǎng)
[解析] 電冰箱制冷過程中，使冰箱內(nèi)的溫度降低的同時，又使其外部溫度升高(將冰箱內(nèi)部的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到外部)，此過程不可能自發(fā)發(fā)生，必需消耗電能，此部分電能最終也轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能，因此從總能量的角度看，室內(nèi)的內(nèi)能將增加，室內(nèi)溫度上升。
[答案] C
[例3] 下列現(xiàn)象與對應(yīng)的能的轉(zhuǎn)化不正確的是 ( )
A．火車過后，鐵軌發(fā)熱是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
B．太陽灶使物體發(fā)熱是光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能21世紀(jì)教育網(wǎng)
C．電熨斗通電發(fā)熱是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能21世紀(jì)教育網(wǎng)
D．生石灰加水發(fā)熱是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能21世紀(jì)教育網(wǎng)
[解析] 火車過后，鐵軌發(fā)熱是摩擦生熱，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A對。太陽灶使物體發(fā)熱，是熱輻射的過程，不是能的轉(zhuǎn)化，故B錯。電熨斗通電發(fā)熱是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，生石灰加水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生熱量是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故C、D對。21世紀(jì)教育網(wǎng)
[答案] B
[例4] 小華在做滾擺實驗中，發(fā)現(xiàn)滾擺每次上升的高度逐漸減小，小華想：“這是否說明在動能、勢能的相互轉(zhuǎn)化的過程中，整個裝置的能量不守恒 這不是與能量守恒定律相矛盾嗎 ”請你幫小華解決他的困惑。21世紀(jì)教育網(wǎng)
[解析] 在能量的轉(zhuǎn)化過程中，某種能量可以增加或減小(即可以不守恒)，但總的能量一定是守恒的。
[答案] 在滾擺運(yùn)動的過程中，由于摩擦不可避免，總有一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故整個裝置的機(jī)械能不守恒，但總的能量(即機(jī)械能和內(nèi)能的總和)保持不變。
[例5] 2001年3月20日，俄羅斯“和平號”空間站終于走完了它回歸地球的全部旅程，墜人太平洋。這個凝聚著人類智慧結(jié)晶的龐然大物在高速墜落的過程中分解成許多碎片．這些碎片在天窄中燃燒發(fā)光，形成一道道明亮的弧線，請回答：①“和平號”空間站進(jìn)入大氣層后向地球墜落的原岡是什么 ②“和平號”空間站在下落過程中分解成許多碎片，這些碎片在空氣中燃燒發(fā)光的原因是什么 這里有什么形式的能量轉(zhuǎn)化
[解析] “和平號”空間站進(jìn)人大氣層后．由于受到地球的引力，所以會向地球墜落。空間站在進(jìn)入大氣層后，具有很大的動能和勢能。在墜落的過程中要克服與空氣摩擦做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，空間站的溫度過高就會燃燒發(fā)光。
[答案] ①受地球的引力。②與空氣摩擦生熱，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能。
[例6] 如圖所示是一種環(huán)保型手電筒。這種手電筒不用化學(xué)電池作為電源。使用時只要將它來回?fù)u晃，就能發(fā)光，并且來回?fù)u晃得越 快，手電筒發(fā)光越亮。這種手電筒所產(chǎn)生的電能是根據(jù)__________原理獲得的，其能量轉(zhuǎn)化是__________能轉(zhuǎn)化成電能。
[解析] 電筒內(nèi)裝有磁鐵和線圈，當(dāng)搖晃電筒時。磁鐵和線圈之間就會做相對運(yùn)動，這樣線圈就會切割磁感線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以這種電筒所產(chǎn)生的電能是根據(jù)電磁感應(yīng)原理獲得的。在這一過程中，手的搖晃消耗了機(jī)械能，使電筒獲得了電能。所以機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
[答案] 電磁感應(yīng)機(jī)械
[例7] 指出下列現(xiàn)象中能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移情況。
(1)摩擦生熱__________。21世紀(jì)教育網(wǎng)
(2)氣體膨脹做功__________。
(3)植物進(jìn)行光合作用__________。
(4)燃料燃燒__________。21世紀(jì)教育網(wǎng)
(5)風(fēng)吹動帆船前進(jìn)__________。
[解析] 本題通過實例考查能量守恒的知識點(diǎn)，理論聯(lián)系實際。
(1)摩擦生熱是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
(2)氣體膨脹做功是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
(3)植物進(jìn)行光合作用是光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。
(4)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
(5)風(fēng)能轉(zhuǎn)化為動能。
[答案] 見解析
考點(diǎn)應(yīng)試必備
1．能量轉(zhuǎn)化與守恒是自然界的基本規(guī)律之一，下列過程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的是 ( )
A．干電池放電 B．給蓄電池充電
C．風(fēng)力發(fā)電 D．電動機(jī)帶動水泵抽水
2．下列說法中錯誤的是 ( )
A．能的轉(zhuǎn)化和守恒定律只適用于物體內(nèi)能的變化
B．只要有能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移，就一定遵從能量守恒定律
C．能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是人們認(rèn)識自然和利用自然的有力武器
D．任何一種形式的能在轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程中，消耗多少某種形式的
能量，就能得到多少其他形式的能量，而能的總量是保持不變
3．《深圳商報》報道：近日一種新型太陽能公共衛(wèi)生間落戶北京東郊民巷，該衛(wèi)生間的能源全部由位于頂部的太陽能電池板提供，它還能將多余的能量儲存在蓄電池里。這種能量轉(zhuǎn)化和儲存的方式是
( )
A．太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再轉(zhuǎn)化為電能
B．太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
C．太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
D．太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為光能
4．“十一”黃金周，吳吳同學(xué)和爸爸媽媽一起游覽花果山，在他們乘坐旅游車沿盤山公路下山的過程中，發(fā)現(xiàn)司機(jī)師傅要不時地踩剎車踏板，當(dāng)車行駛至中途還要停下來，讓工作人員用水龍頭向車輪閘片部位噴水。吳吳同學(xué)提出了以下幾種看法：
①噴水的主要目的是為了．降低車閘的溫度，以防車閘因溫度過高而損壞；
②下山過程中，機(jī)械能不變；21世紀(jì)教育網(wǎng)
③下山過程中，重力對汽車不做功；21世紀(jì)教育網(wǎng)
④剎車過程中有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
你認(rèn)為這些看法中符合實際的是 ( )
A．①②④ B．①④ C．①③④ D．①②③④
5．下圖所示四種情景中，能說明電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的是 ( )
6．跳高比賽時，運(yùn)動員從起跳到落地過程中，下列說法正確的是(不計空氣阻力) ( )
A．上升過程中，動能減小，機(jī)械能減小
B．上升過程中，重力勢能增大，機(jī)械能增大
C．下落過程中，重力勢能減小，機(jī)械能不變
D．下落過程中，重力勢能減小，機(jī)械能減小
7．下列設(shè)施或過程不屬于利用太陽能的是 ( )
A．太陽能電池 B．太陽能熱水器
C．核電站 D．植物的光合作用
8．如圖所示，小明在玩蹦蹦桿。在小明將蹦蹦桿中的彈簧向下壓縮的過程中。小明的重力勢能、彈簧的彈性勢能的變化是 ( )
A．重力勢能減小，彈性勢能增大
B．重力勢能增大，彈性勢能增大
C．重力勢能減小，彈性勢能減小
D．重力勢能增大，彈性勢能減小
9．下列四種現(xiàn)象中，只發(fā)生能的轉(zhuǎn)移而不發(fā)生能的轉(zhuǎn)化的過程是 ( )
A．冬天，用手摸戶外的金屬桿時手感覺到冷
B．閉合開關(guān)后，燈泡發(fā)光
C．燒水時，水蒸氣頂起壺蓋
D．給電動自行車的蓄電池充電
10．綠色植物的光合作用就是將 ( )
A．太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 B．太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
C．化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D．機(jī)械能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
11．古人的鉆木取火的過程，是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為__________能；水力發(fā)電是將水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為__________能；自然界中能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程，能的總量保持__________。
12．如圖所示，單擺在豎直平面內(nèi)左右擺動，滾擺在豎直平面內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動。請回答：
(1)這兩個實驗可以說明的同一個物理問題是______________________________。
(2)在單擺左右擺動和滾擺上下往復(fù)運(yùn)動的過程中，你將會看到它們上升的高度逐漸降低，產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是__________________________________________________。
13．潮汐是月球、太陽對地球的引力作用而產(chǎn)生的。每天的漲潮與落潮蘊(yùn)含著巨大的能量。這種能量可以用來發(fā)電，如圖所示，在利用潮汐發(fā)電的過程中，能量的轉(zhuǎn)化情況是海水的動能傳遞給發(fā)電機(jī)，通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為__________能；圖中甲、乙兩幅圖代表漲潮發(fā)電的是__________；與火力發(fā)電相比，潮汐發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)是________________________________________。21世紀(jì)教育網(wǎng)
14．太陽是一個巨大的能源，直接利用太陽能不會污染環(huán)境。圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的通信衛(wèi)星，其兩翼安裝的太陽電池板，能把__________能直接轉(zhuǎn)化成__________能，供通信衛(wèi)星使用，太陽能還可以直接轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，現(xiàn)有一太陽能熱水器，在晴天，每天可將50kg水從20℃加熱到50℃，若燃燒煤氣來加熱這些水，則至少需要消耗掉__________m3的煤氣。[已知完全燃燒1米3煤氣可放出3.9×107 J的熱量，水的比熱為4.2×103J/(kg·℃)]
15．請閱讀下面的介紹，回答相關(guān)問題
焦耳是一位偉大的物理學(xué)家，他成功地發(fā)現(xiàn)了焦耳定律，測出了熱功當(dāng)量。但他在探索科學(xué)真理的道路上，也走過彎路。年輕的時候，焦耳也和許多人一樣想制作一種“永動機(jī)”——不需要給它提供任何動力(即不消耗任何能量)就能自動工作起來的機(jī)械裝置。
他曾通宵達(dá)旦地冥思苦想，不斷地設(shè)計、翻作，但沒有一次是成功的。接連的失敗引起了焦耳的深思，他沒有像有些人那樣“執(zhí)迷不悟”。而是反思原來的設(shè)想，重新確定新的探究課題。經(jīng)過不懈的努力，他終于在新的研究領(lǐng)域中取得了成功，發(fā)現(xiàn)了科學(xué)真理。下圖是13世紀(jì)一個名叫亨內(nèi)考的法國人設(shè)計的永動機(jī)。21世紀(jì)教育網(wǎng)
(1)“永動機(jī)”的制造一直失敗的原因是：它違背了_______________________。
(2)你從焦耳科學(xué)探究的歷程中得到的啟示是_______________________。
參考答案
1．C 2．A 3．B 4．B 5．D 6．C 7．C 8．A 9．A 10．B 11．內(nèi) 電 不變 12．(1)動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化 (2)由于存在著摩擦阻力和空氣阻力的作用，使機(jī)械能逐漸減少 13．電 乙 無污染等 14．太陽 電0.16 15．(1)能量守恒定律(2)略
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品資料·第 4 頁 （共 5 頁） 版權(quán)所有@21世紀(jì)教育網(wǎng)

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