专题06：能量的转化和守恒-2023-2024学年九年级（全一册）物理同步培优方法题型讲义（人教版）

专题06 能量的转化和守恒 一、能量守恒定律内容 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另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。 二、能量守恒定律的理解 1，不同形式的能量之间可以相互转化 （1）各种运动形式都有对应的能，如机械运动对应机械能，分子热运动对应内能等。 （2）不同形式的能量之间可以相互转化，如“摩擦生热”机械能转化为内能，“电炉取热”电能转化为内能等。 2，能量守恒定律及意义 （1）各种不同形式的能之间相互转化时保持总量不变。 （2）意义：一切物理过程都适用，比机械能守恒定律更普遍，是19世纪自然科学的三大发现之一。 3，永动机是不可能制成的 （1）不消耗能量能源源不断地对外做功的机器，叫永动机，其前景是诱人的．但因为永动机违背了能量守恒定律，所以无一例外地归于失败。 （2）永动机给我们的启示 人类利用和改造自然时，必须遵循自然规律。 典例·解读 例1．小聪在老师指导下，用如图所示的同一个实验装置分别加热100g的甲、乙两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化图像如图，乙从20℃加热至沸腾刚好消耗了4g酒精（q酒精=3×107J/kg）。若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等，c水=4.2×103J/（kg·℃），则下列说法中正确的是（　　） A．酒精燃烧的过程是内能转化为化学能 B．c乙=2.4×103J/（kg·℃） C．0-8min乙吸收的热量为3.36×104J D．该酒精灯的加热效率为28% 【答案】C 【解析】A．酒精燃烧的过程是化学能转化为内能，故A错误； B．由图乙可知，甲的沸点为100℃，所以，甲液体为水；由于单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等，由乙图可知，质量相等的甲乙两种液体升高相同的温度甲吸收的热量是乙吸收热量的2倍，由 可知，乙的比热容为甲比热容的一半，即c乙=2.1×103J/（kg·℃），故B错误； C．0-8min乙吸收的热量为与甲（水）吸收的热量相同为 故C正确； D．乙从20℃加热至沸腾需要10min，吸收的热量 4g酒精完全燃烧放出的热量为 该酒精灯的加热效率为 故D错误。 故选C。 例2．2022年9月22日，女篮世界杯在澳大利亚悉尼举行，首战中国女篮107比44大胜韩国队。如图所示是篮球落地后又弹起的示意图。则 （A/B）点的机械能较大， （B/C/D）点的动能肯定小于A点。 【答案】 A B 【解析】[1]由图示知，篮球弹起的高度逐渐降低，则在这个过程中，要克服摩擦做功，部分机械能转化为内能，机械能不守恒，所以B点的机械能小于A点的机械能。 [2]由图示知，C、D两点的高度比A点低，B点高度比A高，若机械能守恒，则C、D两点的动能大于A点，B点的动能小于A点的，所以可判定，机械能不守恒时，B点的运动一定比A点的小。 例3．如图所示，面积较大的水池内水深为H，水面上浮着一边长为a、质量为m的正方体物块，物块的一半体积浸在水中。现用力将物块缓慢地压入水中直到池底，则从物块刚好浸没水中开始到最终压在池底的过程中，池中水的能量增加了 。 【答案】2mg（H-a） 【解析】当物块的一半体积浸在水中时，根据物体的浮沉条件可知，此时物块所受的浮力等于其自身重力，即为 则有，根据题意可得，。物块完全浸没后所受的浮力为 手对物块的压力为 则从物块刚好浸没水中开始到最终压在池底的过程中，物块下移的距离为 压力F所做的功为 同时物块由水面下降了H-a，因此势能减少了 根据能量守恒可得，压力F对物块做的功和物块下降减少的能量全部用于增加池中的水的能量，则池中水的能量的增加量为 例4．2021年9月18日，河南省发改委发布《关于下达2021年风电项目开发方案的通知》，通知显示：根据各地申报及全省电力消纳空间，本次下达2021年度风电项目开发方案，共404万千瓦，全部配置储能。 （1）风电项目开发是将 能转化为电能。 （2）400万千瓦的风电场项目全面建成后，所有机组工作2.5h，可提供多少焦耳的电能？( ) （3）若这些电能由热电转换效率为30%的焦炭发电得到，则需要燃烧多少吨的焦炭？( )（焦炭的热值q＝3.0×107J/kg） 【答案】 机械 3.6×1013 4000 【解析】（1）[1]风是由于空气的流动形成的，所以风具有机械能，风力发电就是把风的机械能转化为电能。 （2）[2]可提供的电能 W＝Pt＝400×104kW×2.5h＝1×107kW•h＝3.6×1013J （3）[3]焦炭完全燃烧需要放出的热量 焦炭的质量 例5．中国女篮获世界杯亚军，振奋全国人民。如图1所