11.2 能量转化的方向性和效率（课件PPT）-【学海风暴】2023-2024学年九年级下册物理（教科版）

第十一章　物理学与能源技术 九年级物理教科版·下册 2.能量转化的方向性和效率 授课人：XXXX 1 新课引入 观察并思考： 烧开水时，燃烧的煤、天然气的化学能转化为水的内能。当水渐渐凉下来时，能否将其减少的内能全部复原为煤或天然气的化学能呢？ 汽车的动力来自发动机中汽油的燃烧。在行驶中汽车克服摩擦，动能转化成地面、车轮和空气的内能，这些能量能够自动用来再次开动汽车吗？ 不能 学习目标 知道能量的转移和转化是有方向性的。 1 理解能量转化过程中的“效率”问题。 2 知识讲解 一、能量转化的方向性 讨论交流 这些情形可能吗？ 试着分析以下过程能否实现，以及实现过程中的能量转化情况。 一杯水静置一段时间后，其中的一部分水自行从另一部分水中吸取热量，沸腾成水蒸气，另一部分水则内能减少，凝结成冰。 内能无法“自发地”从低温部分向高温部分转移 知识讲解 枯萎的花儿，自发从空气中吸取能量和水分，重焕青春 坡底的巨石从周围环境中获取能量，滚向坡顶 知识讲解 从北京开到天津的汽车，掉转车头，汽车可以从空气中、已排放的尾气中吸收能量，不再消耗新的燃料，返回北京 注意 　　研究表明，如果某个过程中涉及了热量，能量的转化（和转移）就将是“覆水难收”，无法自发地沿反方向发生，除非我们耗费额外的能量提供帮助。 知识讲解 1.大量事实表明，能的转化和转移过程是有方向性的。 2.既然自然界的能量是守恒的，为什么我们仍然要节约能源呢？ 因为现实的宏观世界中，物体间一旦存在温差，就会有热量的传递；摩擦无处不在，机械能会不断转化为内能。我们对能量的利用，无法避免涉及热量的生成与转移。于是，每一次能量的利用，都会减少这个世界上可利用、便于利用的能量的总量。 强化训练 下列事例中，能表示能量转化或转移具有“方向性”的事例是(　　) A.电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能 B.热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温物体 C.动能可以和重力势能相互转化 D.电能可以转化为内能，内能也可以部分地转化为电能 B 知识讲解 二、能量转化的效率 1.在实际工作和生活中，人们把一种能量转化为另一种能量总是为了某种目的： 用燃气灶烧水，目的是为了把水烧热或烧开；并希望烧水时将天燃气燃烧产生的热量完全传递给水壶中的水。 使用电梯是为了把人或物体提高到一定的高度；并希望每消耗1千瓦时的电能完全转化成人或物体的势能。 生活经验告诉我们，这些理想都不可能发生在所有的能量利用过程中，能量损耗不可避免 。 知识讲解 2.以天燃气烧一壶水为例： (1)输入能量 我们把天然气完全燃烧释放出的化学能称为输入能量。 (3)输出无效能量 把散发到大气、壶体中的那部分能量称为输出无效能量。 (2)输出有效能量 壶里的水所吸收的那部分能量称为输出有效能量。 知识讲解 (4)三者之间的关系为： （5）为了进一步描述这些过程，人们定义了能量的转化效率。 输入能量=输出有效能量+输出无效能量 能量转化效率η= 输出有效能量 输入能量 注意 　　1.任何情况下，η都小于1。 2.在所有的能量利用的过程中，都有以上的关系。 知识讲解 讨论交流 各种“效率” 在“机械与功”一章中，我们研究了机械效率，即有用功在总功中所占的比例；在“改变世界的热机”一章中，我们又知道了热机的效率，即内能转化为有用机械能的效率。这些效率，跟我们今天学习的“能量转化效率”是一回事吗？为什么？ （1）机械效率：有用功在总功中所占的百分比，叫机械效率，机械效率总小于1。 （2）热机效率：热机所做有用功（有效利用的能量）与燃料完全燃烧释放的热量之比叫作热机效率。热机工作时总是有能量的损失，所以热机效率始终小于1。 能量转化效率= 输出有效能量 输入能量 它们都可表示为： 知识讲解 3.节约能源、提高能源的利用率的方法: 采用新技术、新设备，改进工艺流程，减少能的转化次数，充分利用余热，用高效节能的新产品代替高耗低效的旧产品等，都是节约能源的根本措施。 强化训练 【多选题】提高能量的利用效率，除了不随便浪费能源外，主要还需改进应用能源的技术常采用的措施有（ ） A.让燃料充分燃烧 B.采用保温隔热措施，减少热量的散失 C.充分利用余热和减少有害摩擦 D.增加能量的转化环节 ABC 知识总结 能量转化的方向性和效率 1.能量在转移和转化的过程中是有方向性的。 2.能量转化过程中的效率问题 3.如何提高能量转化的效率 课堂练习 1. 一般情况下_______能只能从高温物体转移到低温物体，不能相反。如冬天，火炉把自己能传递给房间里的空气，供人们取暖；到了