第十一章 1.能量守恒定律-【学海风暴】2023-2024学年九年级下册物理同步备课（教科版）

第十一章 物理学与能源技术 能量守恒定律 课前预习导航 2.能的转移：能量从一个物体转移到另一个 一、形形色色的能量 物体，或从物体的一部分转移到另一部分，能量的 1.机械能：物质由于机械运动而具有的能 形式不变。如热传递中，内能发生了转移；水流推 量，包括动能、重力势能和弹性势能。 动水轮机转动，机械能发生了转移」 2.声能：声波具有的能量。 3.能量的来源：我们生产、生活中利用的能 3.内能：物体内部大量分子做无规则热运动 量，追根潮源，大都来自太阳能。太阳的辐射，向 具有的动熊和分子势能的总和。 地球传递了巨大的能量。 4.光能：光所具有的能量。 三、能量守恒定律 5,电能：电做功的能力，就是电流或带电体 1.内容：能量既不能创造，也不会消灭：当能 所具有的能量。 量从一个物体转移到其他物体或从一种形式转 6.化学能：物质发生化学变化时所释放的 化为其他形式时，总量不变。 能量。 2.能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的 7.核能：又称原子熊，指原子核内部结构发 基本定律之 生变化时所释放的能量。 名闭恩睛 二、不同形式能量的相互转化 大到天体，小到原子核，无论是物理学 1.能的转化：各种形式的能量在一定条件下 的问题，还是化学、生物学、地理学、天文学 可以相互转化，从一种形式的能量转化为另一种 的问题，所有能量转化和转移的过程，都遵 形式的能量。常见能的转化过程有： 守能量守恒定律。 (1)内能和机械能之间的转化：在摩擦生热 3.永动机是不可能实现的。永动机是一种 的过程中，机城熊转化为南能；在气体膨胀做功 可以不消耗能量，就可以永远地运动下去，并连 的过程中，内能转化为机械能。 (2)电能与机械能之间的转化：发电机将机 续不断地做功的机器，它们的设计与制作尽管十 分巧妙，但由于违背科学规律，一个个都失败了。 械能转化为电能，电动机将电转化为机械能。 (3)电能与化学能之间的转化：干电池放电 永动机的失败，从反面证明了能量守恒定律的正 时，将化学能转化为电能：给电池充电时，将电熊 确性。 转化为化学能。 总经典例题剖析 (4)其他形式的能之间的转化：燃料燃烧时 【例1】下列关于能量的转化和守恒的说法， 放出热量，化学能转化为南能：植物吸收太阳光 不正确的是 ( 进行光合作用，光能转化为化学能；等等。 A.“既要马儿跑，又要马儿不吃草”违背了 第十一章学海风具 能量守恒定律 C.电冰箱： B.酒褙燃烧时，将化学能转化为内能 D.翻紧的橡皮筋： C.用热水袋取暖，说明内能是可以发生转 2.下列有关能量存在形式的说法，不正确的是 移的 D.人们对太阳能的开发和利用，说明能量可 A.运动的物体具有动能 以凭空产生 B.被压缩的弹簧具有势能 【解题点拨】能蜜在转化和转移的过程中总 C.食物中存在化学能 量是守恒的。酒精燃烧属于化学变化，消耗了化 D.蓄电池中存在电能 学能，产生了内能。用热水袋取暖，是能量从热 3.出行是人们工作、生活中必不可少的环节，出 水袋转移给了人。人们对太阳能的开发和利用， 行的工具多种多样，使用的能源也不尽相同。 是太阳能转化为其他形式的能。 电动自行车和燃油汽车所消耗能量的类型分 【例2】根据能量守恒定律，下列情形可能发 别是 () 生的是 ①内能②核能③电能 ④太阳能⑤化 A随着科学技术不断发展和提高，永动机 学能 是可以制成的 A.③⑤B.④⑤ C.②③D.③④ B.两个斜面相对连接，小球从左斜面滚下后 4.生产和生活需要消耗大量能量。请判断下列 冲上右斜面 活动中，利用化学反应获得能量的是( C.电热水壶里的水沸腾后断电，水的沸腾却 一直持续下去 D.出枪膛的子弹射穿木板后，以更快的速度 A.发射航天器 继续运动 B.水车转动 【解题点拨】永动机是不可能制成的，因为它 违背了能量守恒定律。两个斜面相对连接，小球 从左斜面滚下后，由于具有动能，会继续冲上右 C.太阳能供热 D.风力发电 斜面。电热水壶烧水时，消耗了电能，使水的肉 考点② 不同形式能量的相互转化 能增加，断电后，水不再吸收熟量，水就会停止沸 5.我国一直在研究导弹拦截系统。拦截弹在运 腾。高速运动的子弹具有很大的动能，射穿木板 动过程中做曲线运动，燃料在发动机内燃烧产 后，由于摩擦生热，它的动能减小，速度减慢。 生推力，燃料的 能转化为拦截弹 已课内基础闯关 的 能。 考点① 形形色色的能量 6.随着科技的不断进步，市面上出现了利用纤维 1.现代人类的生活离不开能量，能量种类多样， 材料制成的接上电池就可以发热的“发热纸”。 如①电能、②太阳能、③化学能、④机械能等。 通电后，用这种纸包装的食品便香热可口。这 下列是生活中用到的一些器具，它们分别用到 种“发热纸”在工作时将 能转化为 了哪种能量，请填写序号。 能。 A.太阳能热水器： 7.传统航母上起飞重型飞机要使用蒸汽弹射器， B.煤气灶： 这实际上就是由锅炉产生高压的蒸汽，并把这 学海风暴九，年级物理K版下册 种高压蒸汽储存在蒸汽室里，蒸汽弹射器一启 A,想法正确，因为发电机工作时能把机械能 动，飞机引擎的动力加上蒸汽压力使飞机前 全部转化为电能 冲，让飞机在较短距离内达到起飞速度。这种 B.想法正确，因为给蓄电池充电时能把电能 弹射器是将蒸汽的 能转化为飞机 全部转化为化学能 的机械能。如今，人们研制出更先进的电磁弹 C.想法正确，蓄电池带动电动机转动时，能把 射器，电磁弹射器就是将强电流通过电磁铁， 电能全部转化为机械能 产生强磁场作用于飞机的牵引器上，使之带动 D.想法不正确，因为该网友的想法不符合能 飞机运动。这种弹射器是将 能转 量守恒定律 化为飞机的机械能。 12.(2023常德模拟)2022年6月以来，山西部分 8.下列四种现象中，只发生能的转移而不发生能 地区高温干旱，最高气温超过39℃。小明突 的转化的是 C 发奇想：关闭房间门窗，打开电冰箱门就可以 A.冬天，人站在太阳光下感到暖和 降温。打开冰箱门过一段时间后，房间的温 B.水蒸气冲开壶盖 度将 C.用垫刀锉铁，锉刀和铁都发热 A.升高 B.降低 D.爆竹腾空而起 C.不变 D.无法确定 9.我国的空间站可在外太空在轨运行十年以上， 13.如图所示的是物理学家焦耳设计并制作的实 空间站所需的能源主要来自大面积的可展收 验装置。装置中的两个配重重力不等，释放 柔性太阳能电池板。电池板主要的能量转化 后大配重下降，小配重上升；反复对调左右两 是 个配重，会使动叶轮不停地转动，从而导致热 A.太阳能转化为电能 量计中水的温度上升，实现能量转化。某次 B.机械能转化为电能 实验中测得小配重的重力G小=100N、大配 C.化学能转化为电能 重的重力G:-520N,配重每升降一次各自 D.电能转化为机械能 移动的距离h=1m,热量计中水的质量m 考点③能量守恒定律 500g,升降次数与水温变化的关系如表所示。 10.能量既不能创造，也不会消灭，它只会从一种 C水的比热容c=4.2×10J/(kg·℃)] 形式转化为其他形式，或者从一个物体转移 转动轴 到其他物体，而能量的总量保持 。自然界的煤、石油和天然气中的能量 大配重 小配用 来自亿万年前植物、动物的 能。 11.节能减排已引起全球的关注，很多国家倡导 温度计 热量计 使用电动车来替代燃油车，不过续航里程却 是电动车让人头指的地方。有网友想了一个 升降次数 1 2 3 4 5 办法：在电动车的前轮上装一个发电机，一边 温度变化/℃ 0.20.390.590.780.981.18 走一边发电，然后给蓄电池充电，蓄电池再带 (1)配重升降一次对动叶轮做功 动后轮的电动机转动，这样就可以无限行驶 J. 了。关于这位网友的想法，下列说法正确的 (2)水的温度升高0.2℃相当于水吸收了 是 J的热量。 第十一章 学海风最 (3)在该实验中 能转化为 冰箱不需要常规电源，仅靠水龙头的压力带动 能，根据第一组数据可知，配重减小的 一台射水泵，从而在一个气室内产生真空，水 机械能 (选填“大于”“小于”或 和少量甲醇则在制冷器中化为蒸汽。虽然甲 “等于”)水增加的内能 醇会慢慢被消耗，但是甲醇不仅价格低廉，而 (4)本实验中的误差来源于 且容易买到。这种冰箱在工作时，被冷却的液 (写出一条即可)。 体内能 (选填“增大”或“诚小”)。 (5)焦耳在这个实验的基础上继续研究，提出 你认为这种不耗电的冰箱 (选填 了 定律。 “遵守”或“不遵守”)能量守恒定律。 课外拓展提高 4.在营养计量中广泛使用的“卡路里”简称“卡”， 一、填空题 是能量的一个单位，1卡等于一个标准大气压 1.释放化学能的过程不断地发生在你的体内。 下，1g的水温度升高1℃所吸收的热量，那么 食物也是一种“燃料”，食物中的营养成分在人 1卡等于 J。人吃下食物后，食物 体细胞内被分解，提供生命活动所需的能量。 的化学能转化为内能、机械能等其他形式的能 这种过程没有火焰燃烧，但化学能同样可以转 量，在这个过程中，能的总量 化为内能，因此，人的体温保持在37℃左右。 (选填“增大”“减小”或“保持不变”)。〔c 人能进行机械运动，说明食物提供的化学能还 =4.2×103J/(kg·℃)] 可以转变为人的 能：另外，人体 5.(2023连云港)如图所示，两种不同的金属丝 内会产生微弱的生物电流，所以食物提供的化 组成一个闭合回路，触头1置于热水杯中，触 学能还可以转变为 能。 头2置于冷水杯中，此时回路中电流表指针发 2.如图所示的甲和乙分别是某款新型空气动力 生偏转，这是温差电现象。此过程中 汽车和小型低碳化未来汽车。甲是利用压缩 能转化为 能。 的空气膨胀推动活塞做功提供动力，这种车在 ① 开车时将空气的 能转化为机械能： 铜丝 乙车顶部的巨型叶子实际上是一个高效光电 热水 转换器，它可将 能转化为电能。 以上能量的转化过程中，能的总量 二、选择题 (选填“变大”“变小”或“不变”)。 6.关于能量，下列说法正确的是 A.自然界中的能量只有一种 B.运动的物体有能量，静止的物体没有能量 C.龙卷风摧毁房屋，说明人类不能利用能量 D.太阳光能使冰熔化成水，是因为太阳光具有 3.众所周知，爱因斯坦是 却液 能量 位伟大的科学家，他 7.自然界能量的存在形式多种多样。下列说法 曾发明过环保、不耗电 不正确的是 () 的冰箱，其简化原理图 A.宇宙间的一切物质的运动和变化都需要 如图所示。这种冰箱内部有一种小型的浸入 能量 式制冷器，它能浸在需要冷却的液体中。这种 B.动物通过摄食来获取生命活动所需能量，储 学海风暴九，年级物理K版下册 存在食物中的能量属于内能 D.不靠任何能量补充，1度电可变为10度电 C.汽油、木材、天然气、沼气、煤炭等燃料都储 的装置可以被发明 存着能量，这种能量属于化学能 1.(多选)某混合动力型汽车的动力装置由汽油 D.可见光、微波和X射线等都是电磁能的表 发动机和电动机组成。一般情况下，蓄电池 现形式，电磁能以被的形式传播 为电动机供电，由电动机提供动力；当需要较 8.焦耳是英国著名的实验物理学家，人们为了表 大动力时，由汽油发动机和电动机共同提供 达对他的敬意，将功和能量的单位叫做焦耳(J)。 动力：当汽车制动诚速时，电动机还可作为发 关于该物理量单位，下列说法正确的是( 电机为蓄电池充电。关于该车动力装暨在工 A.物体做功1J,表示有1J的能量发生了转化 作时的能量转化情况，以下分析正确的是 B.物体的功率为1W,表示该物体能量转化快 () 慢是1J/h A.汽油发动机在做功冲程中把内能转化为 C.物体吸热1J,表示1kg的物体温度会升高 机械能 1℃ B.电动机在提供动力时把电能转化为机械能 D.物体内能增加1J,表示物体吸收热量1J C.发电机为蓄电池充电时把电能转化为化 9.世界上还有许多欠发达地区至今用不上电。 学能 某大学的学生设计制作了一种发电足球（如 D.制动减速发电的过程中内能转化为电能 图)，球在被踢的过程中，其内部装置能够发 三、计算题 电，并将产生的电能储存在蓄电池中，用来点 12.环境污染和能源危机日益严重，成为全世界 亮LED灯。该过程中的能量转化情况是 共同关注的问题。我国近几年大力推行新能 ( 源汽车就是为了有效解决城市空气污染问 题。纯电动汽车完全以动力蓄电池作为动力 源。下表是某种纯电动汽车的一些参数。 长X宽X高/mm 3569×1551×1540 整车质量/kg 1080 A.动能→电能→化学能→光能 牵引力/N 280 B.电能→动能→化学能→光能 C.动能→电能→光能→化学能 动力电池类型 镍钻篮酸锂 22.4 D.电能→动能→光能→化学能 电池容量/(kW·h) 10.某公司声称研发出一款“突破能量守恒定律” (1)纯电动汽车行驶时的能量转化方式是 的电机组，引发争议。该公司官网称，这一技 什么？ 术名为“一种电容补偿式自循环发电系统”。 (2)这辆纯电动汽车充满一次电，最多可以行 下列分析正确的是 ( 驶多少千米？（不考虑能量损耗） A.发电技术突破了能量守恒定律，证明能量 可以不守恒 B.如果没有能量补充，装置最终会停下来 C.根据能量守恒定律，装置可以一直运行 下去 第十一章学海风暴 51 13.如图所示的小型四旋翼无人 机是一种能够垂直起落的小 已核心素养提升 型遥控飞行器。若质量= 物理观念1845年，焦耳做了如图所示的实验： 2kg的无人机从地面上由静止开始竖直向上 重物受到重力下降而做功，通过绳子拉动转轴 起飞，20s末无人机离地高度h-50m,整个 旋转，转轴带动叶片搅动液体，使液体内能 运动过程中电动机提供的升力F=24N,所 增加 受空气阻力∫大小不变，且无人机动能增加 量△E曲=25J。已知动力系统的电动机工作 转轴 电压LU=25V,电流I=3A。求： 漫 (1)无人机上升过程中受到的空气阻力f. (g取10N/kg) (2)该电动机的线圈电阻R。(结果保留一位 叶片 小数) (1)焦耳通过实验发现，液体内能的增加量总 是等于 能的诚少量，所以能量 是守恒的。 (2)焦耳在实验时，先假设能量是守恒的，再通 过实验收集证据进行验证。焦耳的实验之所 以成功，可能是因为他的实验 (可多选)。 A.尽量减少定滑轮与绳子间的摩擦 B.尽量减少转轴与绳子之间的摩擦 C.尽量减少叶片与液体之间的摩擦 D.尽量提高温度计的精确度 E.尽量提高盛液体容器壁的散热效率 452 学海风暴九年级物理K版下册圈课外拓展提高 【例2】A【例3】D 1.电磁波2.电磁波会聚 ®专题培优训练 3.FM3004.AC能 类型1 5.图像声音 1.电磁波迅速变化的电流 6.C7.A8.C9.B10.C11.D12.B13.B 2.3×10低@ 14.C15.BD 3.A4.B5.B6.A7.A8.D 16.(1)电磁波接收机内外压强一致(2)905761.9 9.解：轰炸机离雷达的距离 (3)h十s·sina一L(4)光的反射 1 1 -X3×103m/s×2×10-4s=3×10'm 心核心素养提升 (1)0.08(2)A 30km 3.改变世界的信息技术 无线电被的叛率了=号-00。=1.5入 经典例题剖析 10'Hz 【例1】A【例2】A 类型2 课内基础闯关 10.电磁波 考点1 11.A12.A13.A14.D15.B 1.3电磁波 类型3 2.仍能0.123.B 16.②③ 考点2 17.电磁波做功 4.激光光的反射（或光的全反射） 第十一章 物理学与能源技术 5.B6.D 考点3 1.能量守恒定律 7.电磁波接收基地 ②经典例题剖析 8.A9.B 【例1】D【例2】B 考点4 四课内基础闯关 10.声波电流电磁波11.C 考点1 12.(1)计算机(2)服务器(3)导线、光统、微波 1.②③①④ ©课外拓展提高 2.D3.A4.A 1.超声波电磁波频常 考点2 2.电磁感应电磁波 5.化学机械6.电内7.内电 3.静止0.24 8.A9.A 4.C5.C6.D7.B8.B9.ABC 考点3 10.(1)内反时(2)光导纤维能(3)能 10.不变化学11.D12.A 11.(1)卫是绕地球转动的周期与地球自转的周期相同 13.(1)420(2)420(3)机城内等于(4)克服率 (2)同步定点轨道36000(3)微波中继站(4) 擦做功（合理即可）(5)能量守恒 数字电磁波(5)0.48 ®课外拓展提高 ②核心素养提升 1.机械电 (1)电能电磁波(2)54 2.内太阳不变 本章培优方案 3.减小遵守 @知识网络梳理 4.4.2保持不变 ①变化②3×10③移动通信 5.内电 重点图片在线 6.D7.B8.A9.A10.B11.ABC ①电流②3×10③y射线④X光片⑤红外线 12.解：(1)纯电动汽车行驶时，将电能转化为机械能。 ⑤紫外线⑦电燕波图短⑨激光⑩反射 (2)电池充满电时，电动机可以做的功 巴易错易混赏析 W=W意=22.4kW·h=22.4×3.6×10J= 【例1】(1)20.81.25(2)D 8.064×10J 134 学海风暴九，年级物理JK版下册 根据W=Fs可得纯电动汽车行驶的最大路程 (3)该公交车消耗的电能 =W_8.064×101=2.88×105m=288kg E=2kW·h=2×3.6×10J=7.2×10J 280N 公交车将电能转化为机饿能的效率 13.解：(1)无人机重力势能的增加量 △Ea=W,=Gh=mgh=2kgX10N/kg×50m= X100%-1×10%=5% E 1000J @课外拓展提高 电动机输出的机械能（升力所做的功 1.方向保持不变 W%=Fh=24N×50m=1200J 2.4~6min 根据能量守恒定律，电动机输出的机械能（升力所做 3.1-rR0=1R×100% 的功)=动能增加量十重力势能增加量十内能增加 U 量（克服阻力做的功），即W:=△E十△E:十△W方 4.9×1058.4×1093.3% 则克服阻力做的功 5.B 6.D 7.B 8.B 9.BCD △W内=W-△E:-△E=1200J-1000J-25J= 10.解：(1)天然气的质量 175j m=pV=0.7kg/m×0.01m=7×10-1kg 受到的空气阻力f=△w-175】-3.5N (2)水吸收的热量 Qa=c米m*(-6)=4.2×10J/(kg·℃)X1kg× (2)在20s内，电动机消耗的电能 (100℃-20℃)=3.36×105J W。=U1t=25V×3A×20s=1500J (3)电热水壶消耗的电的 根据能量守恒定律，电动机消耗的电能=输出的机 械能十线圈产生的热量 w-Q-3.36X10」-=4×10J 84% 则电流通过线圈产生的热量 Q=W电-We=1500j-1200j=300J 适电时间一g-4-50。 线电阻R-品-8201.7n 300J 11,解：(1)满载货物时货车的总质量 m=m生十m#=1.5t十2.5t=4t=4X103kg ®核心索养提升 货车匀速运动时受到的牵引力与阻力是一对平衡 (1)重力势(2)ABD 力，所以F-了-G-0g-品×4X10g× 2.能量转化的方向性和效率 10N/kg=4×103N 经典例题剖析 货车匀速运动时牵引力所做的功 【例1】C【例2】51,4电机械 W=Fs=4×103N×100m=4×10°J 课内基础闯关 (2)由表中数据可知，货车满载时百公里耗油20L, 考点1 则货车行驶100m消牦燃油的体积 1.内能机械能 2.ADBEC方向 v-90t品×20L=0.021=2X10 3.B4.D 消耗燃油的质量m牌=Ps#V=0.8×103kg/m× 考点2 2×105m3=1.6×10-4kg 5.输入能量输出有效能量输出无效能量 燃油完全燃烧放出的热量 6.内光7.340015% Q=ma油9=1.6×10-kg×5×10'J/kg=8×105J 8.90.9% (3)货车发动机的效率 9.C10.D11.B W 10%-10×100%=50% 12.解：(1)该公交车的速度v=54km/h=15m/s 1Q* A、B间的路程s-t=15m/s×1008-1500m ©核心素养提升 (2)该公交车在水平路面上做匀速直线运动，受到的 (1)②(2)当其他因素一定时，壶中水的质量越大， 牵引力和阻力是一对平衡力。 电热水壶的热效率越高 该公交车受到的牵引力F=f=3600N 3.能源 该公交车受到的牵引力所做的功 ®经典例题剖析 W=Fs=3600N×1500m=5.4×10°J 【例1】B【例2】A 参考答案学海风暴 135