第3章

能量的轉化與守恒第8節

能量的轉化與守恒學習目標1.通過生活實例，了解各種形式的能量之間的相互轉化，能解釋一些常見現象中的能量轉化過程。2.理解能量守恒定律，能利用能量轉化與守恒的觀點分析問題。3.知道能量的轉化與轉移有一定的方向性。知識點1

能量的相互轉化1.能量的轉化和轉移（1）教材第125頁讀圖金屬勺放入熱水森林火災特技跳傘現象分析熱水溫度高于金屬勺，當金屬勺放入熱水中，金屬勺內能增加，熱水內能減小森林中的樹木具有化學能，樹木燃燒將化學能轉化為內能高空中的跳傘運動員具有重力勢能，下落過程中重力勢能轉化為動能總結能量的形式沒有變化，而是從一個物體傳遞給另一個物體（或從物體的一部分轉移到另一部分）的過程叫做能量的轉移能量由一種形式轉化為另一種形式的過程叫做能量的轉化，在一定條件下，各種形式的能量可以相互轉化（2）太陽能的轉化（3）人體能量的來源及轉化：人體所需的能量都來自食物，食物消化后被吸收，食物的化學能轉化為人體的內能、電能、機械能等。（4）火力發電廠的能量轉化：燃料燃燒將燃料的化學能轉化為內能來加熱水，蒸汽驅動渦輪機轉動，將內能轉化為機械能，渦輪機帶動發電機發電將機械能轉化為電能。2.能量轉化的普遍性（1）自然界中各種形式的能量不是孤立的，不同形式的能量可以在一定條件下相互轉化，也可以在不同的物體間相互轉移。（2）能量的轉化是普遍現象，自然界中物質運動形式的變化總伴隨著能量的相互轉化。典例1

從能量轉化的角度來看，下列說法錯誤的是(

)BA.籃球加速下落時，重力勢能轉化為動能B.干電池對外供電時，將電能轉化為化學能C.隕石墜入大氣層劇烈燃燒的過程中，機械能轉化為內能D.液化氣燃燒的過程是化學能轉化為內能[解析]

電池在對外供電時，是將化學能轉化為電能的過程，B錯誤。1.能量的轉化與守恒定律內容能量既不會消滅，也不會創生，它只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體。而在轉化和轉移的過程中，能的總量保持不變。這就是能量轉化與守恒定律意義能量轉化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。無論是機械運動，還是生命運動；無論是宇宙天體，還是微觀粒子，都遵循這個定律知識點2

能量的轉化與守恒定律教材深挖機械能守恒和能量守恒的區別與聯系（1）機械能守恒需要滿足一定的條件，能量守恒不需要條件。機械能守恒的條件是只存在著動能和勢能之間的轉化。若還有其他形式能量參與轉化過程，則機械能總量發生改變，機械能不再守恒。例如，木塊沿斜面下滑過程中克服摩擦力做功，木塊機械能的總量將減少，損失的機械能轉化為了內能。但能量守恒定律的成立是無條件的，它適用于一切變化過程。（2）機械能守恒是能量守恒的特殊情況。機械能守恒時，能量只在勢能和動能之間轉化，總能量一定是守恒的。2.永動機（1）永動機：不需要動力就能源源不斷地對外做功的機器。（2）從能量守恒的角度分析永動機不可能實現的原因：①事實證明，在能量轉化過程中，只要有運動，摩擦就不可避免，就會產生熱，這樣運動的能量就會減少，如果不補充能量，運動最終會停止；②即使機器在沒有能量損失的情況下能夠維持自身的運轉，但由于能量守恒，也不可能提供額外的能量源源不斷地對外做功，所以永動機是不可能制成的。典例2

根據能量守恒定律，以下情形可能發生的是(

)BA.出膛的子彈射穿木板，以更快的速度繼續前進B.兩個斜面平滑對接，小球從一側斜面滾下后，繼續沖上另一側斜面C.電水壺里的水沸騰了，給該電水壺斷電，水的沸騰卻永遠不會停止D.隨著科學技術的不斷發展和提高，永動機是可以制成的[解析]

出膛的子彈射穿木板，這一過程中子彈和木板摩擦，部分動能轉化成內能，射穿木板后子彈的速度必將減緩，故A錯誤。兩個斜面平滑對接，小球從一側斜面滾下后，由于小球具有動能，會繼續沖上另一側斜面，故B正確。在電水壺的使用過程中，消耗了電能，使水的溫度升高，內能增加直至沸騰，斷電后，水不能繼續吸熱，沸騰會停止，故C錯誤。永動機違背了能量守恒定律，是不可能制成的，故D錯誤。知識點3

能量的轉移和轉化的方向性1.能量的轉移有方向性（1）內容：內能總是自發地從高溫物體轉移到低溫物體，而不能從低溫物體自發地轉移到高溫物體。（2）實例①燒杯中的熱水變冷是內能自發地從高溫物體（熱水）轉移到低溫物體（空氣）；②電冰箱和空調制冷都是從低溫物體的內部吸熱，向外面放熱，使內能從低溫物體轉移到高溫物體，這種轉移不是自發進行的，必須要有附加的條件，即消耗電能，電動機（壓縮機）對其做功。2.能量的轉移有方向性內容機械能可自發地轉化為內能，但內能無法自發地轉化為機械能實例汽車制動剎車時，由于摩擦，機械能轉變成地面及空氣的內能，但是這些內能就不能再次轉化為汽車的機械能使汽車重新啟動注意

能量可以自發地朝一個方向進行，但不能自發地朝反方向進行。典例3

&1&

____能只能自發地從高溫物體轉移到低溫物體，而不能反向。如冬天，暖氣把自己的內能傳遞給房間里的空氣，供人們取暖；但散失到空氣中的這些能量不能自動聚集起來供人們再使用。上述事例說明：能量的轉化和轉移是有______性的。內方向

物塊在地面上運動時，因為存在摩擦，部分機械能轉化為內能，這些內能不會自動地轉化成機械能[解析]

內能只能自發地從高溫物體轉移到低溫物體，暖氣把自己的內能傳遞給房間里的空氣，供人們取暖，但這些能量不能自動聚集起來供人們再使用，這是因為能量的轉化和轉移是有方向性的。再如，物塊在地面上運動時，因為存在摩擦，部分機械能轉化為內能，這些內能不會自動地轉化成機械能，這也是能量的轉化和轉移具有方向性的典型事例。請再舉一個符合這一規律的例子：________________________________________________________________________________________。題型

1

能量的轉化和轉移

★★典例4

從能量轉化的角度來看，下列說法錯誤的是(

)BA.電風扇工作時主要將電能轉化為機械能B.鉛蓄電池充電時將化學能轉化為電能C.發電機工作時主要將機械能轉化為電能D.電水壺工作時將電能轉化為內能[解析]

電風扇工作時主要將電能轉化為機械能，故選項A正確；鉛蓄電池充電的過程消耗電能，得到化學能，所以將電能轉化為化學能，故選項B錯誤；發電機發電時，消耗機械能，得到電能，主要將機械能轉化為電能，故選項C正確；電水壺工作時消耗電能，使水的溫度升高，得到內能，故將電能轉化為內能，故選項D正確。方法點撥抓住初、末的能量形式分析能量轉化過程判斷能量的轉化時，要看消耗了什么能量，得到了什么能量，消耗的能量轉化為得到的能量。如果不能對某個過程中能量種類的變化進行正確分析，就會出現錯誤的判斷。題型

2

能量守恒定律的應用

★★★

BA.擺球在擺動過程中機械能保持不變B.擺球在擺動過程中機械能不斷減少C.擺球在擺動過程中內能轉化為機械能D.此過程不遵循能量守恒定律[解析]

擺球在擺動過程中因克服摩擦力做功，部分機械能轉化為內能，導致擺球的機械能減少，這一過程同樣遵循能量守恒定律，即能量的總量保持不變，故選項B正確。歸納總結機械能守恒與能量守恒關于機械能的守恒問題，我們要明確機械能不守恒并不表示能量的總量不守恒，機械能有時雖然減少了，但只是轉化成了其他形式的能量，能量的總量是守恒的。題型

3

永動機

★★★★典例6

如圖所示展示了一個極具想象力的設想，其大意如下：上面水池中的水流下來，沖擊葉輪使其轉動；葉輪帶動打磨輪和水泵的軸轉動；人利用打磨輪打磨工件，同時，運轉的水泵又把流到下面水池中的水抽到上面的水池中……只要一開始在上面的水池中注滿水，通過水的上下循環，機器就能不停地工作。（1）

你認為上面水池中流下來的水能否被水泵全部抽送到上面的水池中？說明你的理由。[答案]

不能。用于使水泵提升水的能量只是從上面流下的水的機械能的一部分。（2）

這個設想曾得到不少人的贊許，這個裝置也曾被譽為“永動機”。請運用你掌握的知識說明這個裝置是否真能“永動”。[答案]

由于水從上面的水池流到下面的水池的過程中，水沖擊葉輪使其轉動，葉輪帶動打磨輪打磨工件時消耗能量，故流下來的水不能全部被抽送到上面的水池中，即流下來的水要比抽上去的水多。隨著時間的推移，上面水池中的水