假期辅导讲义：18.4 能量转化的基本规律-2023-2024学年苏科版物理j九年级下册

18.4 能量转化的基本规律 姓名：_________________ 日期：_____月______日 等第___________ 《江城子·密州出猎》 【作者】苏轼【朝代】宋 老夫聊发少年狂，左牵黄，右擎苍， 锦帽貂裘，千骑卷平冈。 为报倾城随太守，亲射虎，看孙郎。 酒酣胸胆尚开张。 鬓微霜，又何妨！ 持节云中，何日遣冯唐？ 会挽雕弓如满月，西北望，射天狼。 《江城子·密州出猎》是宋代文学家苏轼于密州知州任上所作的一首词。此词表达了强国抗敌的政治主张，抒写了渴望报效朝廷的壮志豪情。首三句直出会猎题意，次写围猎时的装束和盛况，然后转写自己的感想：决心亲自射杀猛虎，答谢全城军民的深情厚意。下片叙述猎后的开怀畅饮，并以魏尚自比，希望能够承担卫国守边的重任。 词中最后一句“会挽雕弓如满月，西北望，射天狼”中拉弓射箭，箭离弦飞出，这一过程涉及到物理学中能量的转化，即弓弦的弹性势能转化为箭的动能，下面我们就来学习初中物理第十八章第四节《能量转化的基本规律》： 1能量的转化 在上面几节课里，我们学习了核能与太阳能等，除了这两种能量，自然界里还存在许多形式的能量，例如：机械能、内能、电能、光能、声能、磁能、化学能、核能等，那么各种形式的能之间可以相互转化吗？ 1概念 ⑴能量转化：能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以互相转化。 常见的能量转化 ①高温蒸气推动发电机发电的过程中，内能转化为机械能，再转化电能。 ②煤、石油、天然气在燃烧的过程中，化学能转化为内能。 ③电流通过电动机，电能转化为机械能。 ④电流通过白炽灯或荧光灯，电能转化为光能。 ⑤电流通过电解槽，电能转化为化学能。 ⑥内燃机在工作过程时，在做功冲程中，内能转化为机械能，在压缩冲程中，机械能转化为内能。 ⑦蓄电池在放电的过程中，化学能转化为电能，充电的过程中，电能转化为化学能。 ⑵能量转移：能量从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，能量的形式不变。 例如：①热传递过程中，内能发生了转移，由高温物体转移到低温物体；②流水推动水轮机转动，机械能发生了转移等。 在前面学习热量的时候，我们知道热量可以从高温物体转移到低温物体，那么转移与转化是一样的吗？ 能量转化与转移的辨析 ①能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从一种形式转化为另一种形式，能量的转化和转移往往是同时发生的。 ②能量的转化和转移是有方向的，有些能量是不可能再被利用的。一般情况下内能只能自发地从高温物体转移到低温物体，不能逆向转移，否则会引起其他变化，消耗其他能量。 ③判断某一过程中发生了怎样的能量转移或者转化，关键是明确这一过程中能量的形式有没有改变，分析消耗了什么能量，获得了什么能量或者弄清楚能量从哪一个物体转移到了哪一个物体。 总之，能量的转化是能量的一种形式变为其他形式，能量存在的形式变化了，而能量的转移仅仅是能量由一个物体传递到其他物体，能量存在形式不变。 2永动机 由于能源的重要性，所以历史上曾有人想制造出不要消耗能量，又能对外做功，又能自动运转的机械呢？就连大名鼎鼎的达芬奇也曾有过这种想法。 永动机是指那些不需要消耗能量，又能源源不断地向外做功的机器，事实上永动机是不可能制成的。 2能量守恒定律 既然能量的各种形式之间是可以相互转化的，那么这些能量转化过程中有没有遵循的规律呢？科学家经过长时间的探索终于发现： 能量的转化和守恒定律 能量既不会消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化成另一种形式，或者从一个物体转移到另一物体，而在转化或转移的过程中，其总能量保持不变。 能量的转化和守恒定律是19世纪自然科学的三大发现之一，也是自然界最普遍、最重要的基本规律之一，恩格斯把它称为“伟大的运动基本定律”，自然界的一切变化过程，小到原子世界，大到宇宙天体，只要有能的变化，都无一例外地严格遵循能量的转化和守恒定律。 能量守恒的案例 ⑴将一高温物体放入冷水中，在不计能量损耗的情况下，内能是如何守恒的？ 高温物体放出的热量就等于冷水吸收的热量，即Q吸=Q放 ⑵一个物体从高处自由落下，机械能是如何守恒的？ 动能加势能保持不变，动能增加，势能一定减小。 ⑶一个小朋友从滑滑梯上匀速滑下，动能不变，势能在减小，所能量不守恒，你怎么看？ 在一过程中，机械能不守恒，在减小，部分机械能转化成了内能，摩擦生热，但总能量仍守恒。 3能量转移和转化的方向性 在日常生活中我们发现瀑布飞流而下，这是因为液体总是从高处流向低处，水下落的过程，是自发的过程，那么水能否自发地从低处流往高处？ 显然在没有外力作用时，水是无法从低处流往高处的，能量也是一样，能量的转化和转移也是由方向的。 自然界中许多自发的过程都是有方向性的，或者说能量的转化和转移也是有方向性的。一切与热现象有关的过程都是有方向性的，是不可逆的。 能量守恒定律以及能量转移和转化的方向性原理将我们对自然界各种现象和各个学科的认识联系起来，是人类从事生产活动和社会活动所必须遵守的基本准则之一。 思考 在学习能量守恒定律的时候，同学们可能有过这样的疑问：既然自然界的能量是守恒的，那么，为什么还会产生能源危机？为什么还经常说要节约能源呢？ 原来，有的能量便于利用，有的能量不便于利用．例如，流动的水带动水磨做功，由于磨盘之间的摩擦、磨盘和粮食之间的摩擦和挤压，使磨盘、粮食的温度升高，水流的一部分机械能转变成了内能． 这些内能最终流散到周围的环境中，我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用，这种现象叫做能量的耗散． 电池中的化学能转变成电能，电能又在电灯中转变成光能．光能变成周围环境的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用．火炉把屋子烤暖，这时高温物体的内能变成低温物体的内能，谁也不能把这些散失的能量重新收集到火炉中再次用来取暖． 典型例题：如图是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案图，与站台连接的轨道有一定坡度从节能的角度分析，这样的设计可以让列车无动力滑行进站时将　   　能转化为　   　能储存起来，此过程中机械能总量　   　。 【考点】动能和势能的转化与守恒． 【专题】应用题；机械能及其转化． 【分析】（1）动能大小的影响因素：质量和速度。质量越大，速度越大，动能越大。（2）重力势能大小的影响因素：质量和高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。（3）列车克服摩擦做功，机械能转化为内能。 【解答】解：列车进站时爬坡，速度减小，高度增大，通过爬坡将动能转化为重力势能储存起来；出站时下坡，高度降低，速度增大，再将储存的重力势能转化为动能；列车在运动的过程中克服摩擦做功，机械能转化为内能，机械能会减少。故答案为：动；重力势；减少。 【点评】掌握动能、重力势能大小的影响因素，根据影响因素能判断各种形式的能量转化情况，是解答的关键。 4考题再现 习题1：下列说法中正确的是（     ） A.电能表是用来测量电功率的 B.江苏田湾核电站是利用核裂变发电的 C.神舟十一号与天宫二号对接过程中是相对静止的 D.根据能量守恒定律，能量不会消失，所以是不会有能源危机的 习题2：2020年6月23日，我国用长征三号乙运载火箭成功发射第55顆导航卫星，北斗全球卫星导航系统星座部署完美收官。可在全球范围内为各类用户提供高精度的定位、导航、授时服务，并具有短报文通信能力. (1)火箭加速上升的过程中，搭载的卫星的机械能      (选填“增大”、“减小”或“不变”). (2)卫星工作所需的能量，主要由太阳帆板提供，太阳帆板将      转化为电能. (3)静止轨道卫星离地面的高度约为3.6×104km，地面控制中心通过     向该卫星发送指令，指令从地面传到卫星所用的时间约为     s. 习题3：太阳能在利用过程中对环境无污染或污染很小，属于     能源（填“清洁”或“非清洁”）；利用太阳能电池可以把太阳能转化为     能，还有一部分太阳能转化为其他形式的能，根据能量     定律可知，转化的总能量和接收的太阳能数量相同． 习题4：图1中叶片转动时，电动机发电使LED小灯发光电梯运行有时也会发电，产生的电能一般通过电阻发热而消耗掉。图2中电梯安装的电能回收装置，能将产生的电能回收利用。已知电梯空载时轿厢的质量比配重的小且钢缆的质量可忽略不计。 ⑴图1发电的原理是______；当图2轿厢处于空载______（选填“上行”或“下行”）时，电梯将会发电； ⑵图2中电梯在空载匀速下行的某段时间内，电机消耗的电能E电=2x105J，其转化为电梯机械能的效率η=80%，配重的重力势能增加了ΔE1=2.4x105J.则此段时间内，配重的动能______（选填“增加”“减小”或“不变”），并求出轿厢重力势能的变化量ΔE2 =            ； ⑶若镇江拥有电梯数n=2500台，每台电梯平均每天消耗的电能E=100kW·h，在全部安装了电能回收装置后，可节约30%的电能。则这些电梯每天节约的电能相当于完全燃烧        千克煤所放出的热量？煤的热值取q=3x107J/kg。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$