14.3 能量的转化和守恒-2020-2021学年九年级全一册物理教材解读（人教版）

第十四章　内能的利用 14.3 能量的转化和守恒 一、能量的转化和转移 1.能量的存在形式 自然界中存在着各种形式的运动，如机械运动、分子热运动、电磁运动 等，每种运动都有一种形式的能跟它对应，因此能的形式多种多样跟机械运动对应的有机械能，跟分子热运动对应的有内能，跟电磁运动对应的有电磁能.此外，还有化学能、电能、光能等各种形式的能. 2.能量的转化 (1)在一定的条件下，自然界中的各种形式的能量可以相互转化 (2)一些能量转化的实例: 现象 能量的转化 摩擦生热 机械能→内能 水电站水轮机带动发电机发电 机械能→电能 电动机带动水泵将水抽到高处 电能→机械能 光合作用 光能→化学能 燃料燃烧发热 化学能→内能 太阳能热水器 光能→内能 太阳能电池 光能→电能 气体膨胀对外做功 内能→机械能 3.能量的转移 能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，能量的形式不变.例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体，或从物体的高温部分转移到低温部分，都属于能量的转移. 二、能力守恒定律 1.内容 能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变，这就是能量守恒定律. 2.对能量守恒定律的理解 (1)能量守恒定律的普遍性:能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一.自然界中的一切変化过程，小到原子核，大到宇宙天体，只要有能量转化，都遵循能量守恒定律 (2)能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面 (3)不消耗能量就能够永远对外做功的机器一一永动机是不存在的，它违背了能量守恒定律，是不可能制成的. (4)能量守恒定律的成立是无条件的，一种形式的能量减少多少，其他形式的能量就会增加多少;能量从一个物体转移到另一个物体上，一个物体的能量减少了多少，另一个物体的能量就増加了多少，能量的总量保持不变. 1.判断能量的转化 例1（2020秋•简阳市月考）如图所示，是一种新型节能路灯.它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板.关于节能路灯的设计解释合理的是（ ） A.太阳能电池板将太阳能转化为电能 B.小风扇是用来给太阳能电池板散热的 C.小风扇是风力发电机，将电能转化为机械能 D.蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能 解：这种新能源的路灯，“肩扛”大阳能电池板可以把阳能转化为 电能，所以A正确;小风扇的作用是把风能转化为电能，不是用来散热的所以B错误;“头顶”的小风扇可以把风能转化为电能，这样只要有风，这种路灯就可以发电，填补了一点阴天和晚上不能发电的空白，有利于路灯晚上照明使用，所以C错误;蓄电池在夜晚放电时，将化学能转化为电能，所以D错误，故正确答案为A. 2.能量守恒和机械能守恒的区分 例2(208湖南部阳月考)如图所示，从斜面上滚下的小球能推动平面上的木块前进一段距离，最后小球和木块都静止，对此现象，下列说法中正确的是（ ） A.小球和木块的机械能都消失了 B.小球的机械能转移到木块上，但机械能的总量保持不变 C.小球与木块都静止后，能量不守恒了 D小球和木块的机械能转化成其他形式的能量(如内能等)，但能的总量保持不变 解：由能量守恒定律可知，能量不会消失，故A错误;最后小球和木块都静止了，说明小球和木块的机械能减小了;由于小球跟斜面、小球和木块与水平面间都有摩擦存在，所以小球和木块都要克服摩擦做功，使机械能转化为内能，但在能的转化和转移过程中，能的总量保持不变，故B、C错误，D正确，故正确答案为D 3.能量守恒定律的应用 例3如图所示是某人设想的永动机，他认为轮子中金属球的滚动能使轮子不停地转动.但图中所示的永动机却是不可能存在的，因为( ) 永动机模型 A.能量是不可能无中生有的 B.该永动机中的金属球太少 C.金属不能一直以金属球的形式存在 D.该永动机中金属球具有的重力势能会凭空消灭 解：给永动机一个动力后，由于金属球的动，永动机在一定时间内能够保持转动，但由于摩擦力的存在，将有一部分能量以热量的形式散失掉，如果不补充能量，则机器不能永动下去，即能量是不可能无中生有的，所以自然界中不可能存在永动机，因它违背了能量守恒定律，综上所述，正确答案为A。 4.实际应用题 例4(2020·广州期末)阅读下文，回答问题 如图展示了一个极具想象力的设想，其大意是:上面水池中的水流下来，冲击叶轮转动;叶轮带动打磨轮和水泵的轴转动;人利用打磨轮打磨工件，同时，运转的水系又把流到下面水池的水抽到上面的水池中…，只要开始在上面水池中注满水，就能通过水的上下循环，使机器不停地工作， (1) 按要求填写表中空白： 物理现象(