第十四章內能的利用第3節 能量的轉化與守恒 體驗 能量的轉移與轉化活動1 雙手用力相互摩擦 感受手的溫度變化 活動2 用打氣筒打氣 感受外壁的溫度變化 活動3 蕩秋千時 秋千從高處下降 觀察秋千的擺動情況 活動4 用冰塊給發燒的病人降溫 活動5 揮動的球拍把球擊飛 1 活動1中雙手摩擦后會發熱 是將能轉化為能 2 活動2中活塞壓縮氣體 且與筒壁摩擦 將能轉化為能 3 活動3中秋千從高處下降到最低處再升高的過程中 能量的轉化是 4 活動4中人的轉移為冰塊的 5 活動5中球拍的轉移為球的 提示 1 機械內 2 機械內 3 重力勢能轉化為動能再轉化為重力勢能 4 內能內能 5 動能動能 1 自然界存在哪些能量 2 能量轉移和轉化過程具有什么特點 3 能量守恒定律的內容是什么 探究1多種形式的能量1 舉例說明什么是化學能和核能 提示 從化學能 核能的定義上說明 參考答案 化學能是由于化學反應 物質的分子結構變化而產生的能量 食物具有化學能 核能是由于核反應 物質的原子核結構發生變化而產生的能量 如核燃料具有核能 2 指出下列物體所具有的能量形式 a 從山上滾落的石塊 b 燃燒的木材 c 牛奶 面包和水果 d 導線中的電流 e 原子彈 提示 自然界中能量的形式是多樣的 根據其特點 分析物體具有的能量形式 參考答案 a 機械能 b 內能 c 化學能 d 電能 e 核能 探究2能量的轉移與轉化結合 體驗 思考以下問題 1 由活動1 2可知能量可以從一種形式為另一種形式 由活動4 5可知能量可以從一個物體到另一個物體 提示 雙手摩擦時 機械能轉化為手的內能 打氣筒打氣時 壓縮空氣 機械能轉化為空氣的內能 冰塊給發燒病人降溫 人的內能轉移到冰塊上 球拍把球擊飛 球拍的動能轉移到球上 能量的轉化伴隨著能量形式的變化 能量的轉移過程中能量形式不變 參考答案 轉化轉移 2 下列事例中能量發生轉移的是 能量發生轉化的是 a 兩個小球發生碰撞 b 植物光合作用 c 煤燃燒 d 核裂變提示 能量的形式發生變化的是能量轉化 能量形式不變的是能量轉移 兩個小球發生碰撞時動能從一個小球轉移到另一個小球 植物光合作用是把太陽能轉化為自身的化學能 煤燃燒是煤的化學能轉化為內能 核裂變是核能轉化為光能和熱能 參考答案 a b c d 探究3能量守恒定律結合體驗 回答下列問題 1 如圖 分析小球在擺動過程中能量的轉化 1 小球上升時 轉化為 提示 小球擺動時 勢能和動能不斷地相互轉化 小球上升時 高度越來越高 速度越來越小 到達最高點時勢能最大 動能最小 參考答案 動能重力勢能 2 小球下降時 轉化為 提示 小球下降時 高度越來越小 速度越來越大 下降到最低點時 勢能最小 動能最大 參考答案 重力勢能動能 3 小球為什么最終會停下來 提示 小球在擺動的過程中 除了勢能和動能不斷地相互轉化之外 在運動過程中還要產生熱 所以造成機械能不斷減小 因此小球最終會停下來 如果將內能一并算進去 總的能量還是守恒的 參考答案 小球在擺動的過程中 還要產生熱 造成機械能不斷減小 因此小球最終會停下來 2 想一想 能不能制造出一種裝置 它既不消耗能量 又能永遠不停地運動著 為什么 提示 從能量守恒和能量轉化的方向性這兩個方面回答 參考答案 不能 1 因為能量是守恒的 不會創生 只能由一種形式轉化為另一種形式 或從一個物體轉移到另一個物體 如果想得到一種能量必須有另一種能量的損失 2 能量的轉化是有方向性的 自然界中無論什么運動都會產生熱 熱量向四周擴散 損失掉了 不能再轉化為其他的形式 1 化學能 由于化學反應 物質的 變化而產生的能量 如食物中具有的能量 2 核能 由于核反應 物質的 發生變化而產生的能量 如原子彈和氫彈爆炸時釋放的能量 3 能量守恒定律 能量既不會 也不會 它只會從一種形式 為另一種形式 或者從一個物體 到另一個物體 而能的總量 分子結構 原子核結構 消滅 創生 轉化 轉移 保持不變 拓展延伸 1 能量守恒定律是普遍適用的規律 大到天體 小到原子核 無論是物理學的問題 還是化學 生物學 地理學 天文學的問題 所有能量的轉化的過程 都服從能量守恒定律 2 能量守恒定律反映了自然現象的普遍聯系 如 植物的生長不是孤立的 要進行光合作用才能生長 光能夠轉化為化學能反映了這種聯系 可見 自然界的各種現象都是相互聯系的 3 能量的轉化和守恒是自然科學的核心內容之一 它從更深的層次上反映了物質運動和相互作用的本質 考點能量的轉移與轉化 典例 多選 下面有關能量轉移和轉化的說法中正確的是 A 熱量只能從高溫物體轉移到低溫物體上B 熱量只能從內能大的物體向內能小的物體轉移C 在一定條件下各種形式的能量可以相互轉化D 由能量守恒定律可知 任何能源所釋放的能量都可以完全有效地利用 精講精析 選A C 本題考查能量守恒定律 據熱傳遞的定義可知 熱量只能從高溫物體轉移到低溫物體上 故選項A正確 在發生熱傳遞時 傳遞的是熱量 即發生熱傳遞的物體間必須有溫差 而不是物體間存在著內能差 故選項B錯誤 自然界中存在不同形式的能量 在一定條件下各種不同形式的能量間可以相互轉化 故選項C正確 能量并不能完全有效地利用 因為在利用能量時 一定有一部分能量以散失或其他的形式損失掉 故選項D錯誤 故選A C 方法歸納 1 能量轉化或轉移的判斷 2 能量在轉化或轉移過程中 總的能量不變 1 下列有關能量轉化或轉移的說法中正確的是 A 電動機通過熱傳遞的方式將電能轉化為機械能B 古人鉆木取火是通過做功將機械能轉化為內能C 內燃機是通過做功的方式將機械能轉化為內能D 冷天搓手感到手掌發熱 這是通過熱傳遞的方式將機械能轉化為內能 解析 選B 本題考查能量的轉移與轉化 電動機通過做功的方式將電能轉化為機械能 A錯 古人鉆木取火是通過摩擦做功將機械能轉化為內能 B對 內燃機是通過做功的方式將內能轉化為機械能 C錯 冷天搓手感到手掌發熱 這是通過做功的方式將機械能轉化為內能 D錯 2 如圖所示 從斜面上滾下的小球能推動水平面上的木塊前進一段距離 最后小球和木塊都靜止 對此現象 下列說法中正確的是 A 小球和木塊的機械能都消失了B 小球的機械能轉移到木塊上 但機械能的總量保持不變C 小球和木塊的機械能轉化成其他形式的能量 但能的總量保持不變D 只有小球和木塊的能量相互轉化 機械能總量不變 解析 選C 本題考查能量守恒定律 由能量守恒定律可知 能量不會消失 小球和木塊都靜止了 說明小球和木塊的機械能減小了 由于小球與斜面 小球和木塊與水平面間都有摩擦存在 小球和木塊都要克服摩擦做功 使機械能轉化為內能 但在能的轉化和轉移過程中 能的總量保持不變 3 下列敘述中 有的是經過科學證明的事實 有的是各抒己見的觀點 其中屬于觀點的是 A 核能是安全 潔凈 廉價的能源B 太陽每天向地球輻射大量能量C 能量在轉化或轉移過程中總量保持不變D 永動機 不可能制成 解析 選A 本題綜合考查能量 核能危險大 產生的廢料難處理 一旦發生事故 核電廠的反應器內有大量的放射性物質會釋放到外界環境 會對生態及民眾造成傷害 太陽能一般是指太陽光的輻射能量 是一種既無污染 又取之不盡的能源 根據能量守恒定律可知 能量在轉化或轉移過程中總量保持不變 永動機 不可能制成 故B C D都是經過科學證明的 A項是自己發表的觀點 4 說出下列物體具有的能量 1 引爆的原子彈 2 高掛的燈籠 3 熾熱的鐵水 解析 本題考查多種形式的能量 原子彈爆炸 發生核裂變 有巨大核能 在高處掛著的燈籠由于和地面之間有一定的距離而具有重力勢能 熾熱的鐵水溫度很高 具有很高的內能 答案 1 核能 2 重力勢能 3 內能 5 各種形式的能之間可以在一定的條件下相互轉化 請按表中示例完成表格 解析 本題考查了能量的轉化及應用 考查學生分析問題的能力 由于各種形式的能在一定的條件下可以相互轉化 因此能的轉化的實例很多 解決本題的關鍵要分析清能量轉化中消耗了什么能 獲得什么能 就容易判斷能量的轉化 電熨斗熨燙衣服時消耗電能得到了內能 機械能轉化為內能的事例很多 如鉆木取火等 答案 電能轉化為內能鉆木取火 6 能量的轉化具有方向性 例如 電能可以使電燈發光 同時產生的內能散失在空氣中 但這些內能卻無法自動轉化為電能 汽車制動過程中 動能轉化為地面 輪胎 空氣的內能 這些內能 選填 可以 或 不可以 自動地轉化為機械能用來開動汽車 以上能量在轉化過程中 能的總量 選填 增大 減小 或 不變 解析 本題考查能量的轉化 能量的轉化是具有