14.1 能量的转化与守恒 讲义-2025-2026学年九年级全一册物理人教版

14.1 能量的转化与守恒 【思维导图+知识讲解+例题讲解+巩固练习】 同学们，大家好！我们已经学习了机械能（动能、势能）、内能等不同形式的能量。在自然界和生活中，能量的表现形式是多种多样的，并且这些能量之间是可以相互转化的，这节课我们就来学习“能量的转化与守恒”。 思维导图 知识讲解 知识点一、 能量的多种形式 我们已经知道或接触过的能量形式有： 1.机械能：物体由于运动而具有的动能、由于被举高或发生弹性形变而具有的势能（重力势能、弹性势能）。 2.内能：物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和。 3.电能：电流所具有的能量。 4.光能：由光产生的能量。 5.化学能：物质发生化学反应时所释放或储存的能量（如燃料的燃烧、食物提供的能量）。 6.声能：声音具有的能量。 这些都是能量的不同表现形式。 知识点二、 能量的转化 1. 什么是能量的转化？ 在一定条件下，一种形式的能量可以转变为另一种形式的能量，这个过程叫做能量的转化。 2. 生活中的能量转化实例（重点）： 能量的转化是普遍存在的，我们来看一些例子： （1）水电站发电：水从高处流下，水的机械能（重力势能转化为动能）通过水轮机带动发电机，转化为电能。 （2）电动机工作：电能转化为机械能（如电风扇转动、电动车行驶）。同时，电动机工作时也会发热，有一部分电能转化为内能（这部分通常是我们不希望的，称为额外功）。 （3）燃料燃烧（如煤、石油、天然气燃烧）：燃料储存的化学能转化为内能。 （4）太阳能电池板：光能（太阳能）转化为电能。 （5）干电池对外供电：电池内部储存的化学能转化为电能。 （6）电灯发光：电能主要转化为光能，同时也会发热，即一部分转化为内能。 （7）冬天搓手取暖：克服摩擦力做功，机械能转化为内能。 （8）植物的光合作用：光能转化为化学能（储存在有机物中）。 判断能量转化的方法：分析某个过程中，消耗了什么形式的能量，产生了什么形式的能量，一般就是前者转化为后者。 知识点三、 能量的转移 除了能量的转化，能量还可以发生“转移”。 1.什么是能量的转移？ 能量从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，能量的形式不变，这个过程叫做能量的转移。 2.实例： （1）热传递：内能从高温物体转移到低温物体，或者从同一物体的高温部分转移到低温部分。例如，一杯热水放在桌上变凉，内能从水转移到空气。 （2）运动的球碰撞静止的球：运动的球的动能转移到静止的球上（若忽略能量损失，主要是动能的转移）。 （3）转化与转移的区别：转化是“从一种形式变为另一种形式”，转移是“从一个物体（或部分）到另一个物体（或部分），形式不变”。 知识点四、 能量守恒定律（核心内容） 在大量的实践和科学研究中，人们发现各种能量之间在转化和转移过程中，存在一个普遍的规律——能量守恒定律。 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。 2. 理解： （1）“不会凭空消灭，也不会凭空产生”：能量不能无中生有，也不能随意消失。 （2）“转化或转移”：能量的变化只能通过这两种方式进行。 （3）“总量保持不变”：这是定律的核心。在一个封闭（或孤立）的系统内，能量的总和是不变的。 3. 实例验证： （1）荡秋千时，如果忽略空气阻力和摩擦，秋千的动能和势能不断相互转化，但机械能的总量保持不变（理想情况）。实际中，由于有摩擦，机械能会逐渐转化为内能（秋千和空气温度略有升高），秋千会停下来，但总的能量（机械能 + 内能）仍然守恒。 （2）一个物体从高处自由下落（忽略空气阻力），重力势能转化为动能，在任意时刻，动能与重力势能的总和（机械能）保持不变。 4. 意义： 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。它揭示了各种形式的能量之间相互联系和转化的规律性。所有能量的转化和转移过程，都遵循能量守恒定律。 知识点五、 永动机是不可能制成的 历史上曾有人设想制造一种“永动机”，它不需要消耗任何能量，却能持续不断地对外做功。但根据能量守恒定律，这种机器是不可能实现的，因为它违背了能量守恒定律——能量不可能凭空产生。 本节小结： 1.能量的形式：机械能、内能、电能、光能、化学能等。 2.能量的转化：一种形式的能量变为另一种形式的能量。（形式改变） （1）实例：电动机（电→机械）、燃料燃烧（化学→内）。 3.能量的转移：能量从一个物体（部分）转移到另一个物体（部分），形式不变。（形式不变，位置变化） （1）实例：热传递（内能转移）。 4.能量守恒定律：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。（核心） 5.永动机不可能制成，因为违背能量守恒定律。 例题讲解 考点一：能量的转化或转移 【例题1】下列情景中，属于能量转移的是（　　） A．钻木取火 B．电灯发光 C．用热水袋取暖 D．木炭燃烧 【答案】C 【解析】【解答】A.钻木取火是做功改变内能，是能量的转化，A不符合题意； B.电灯发光，电能转化为光能，是能量的转化，B不符合题意； C.用热水袋取暖，能量发生转移，C符合题意； D.木炭燃烧，化学能转化为内能，是能量转化，D不符合题意。 故答案为：C. 【分析】一种能量转化为另一种能量，是能量的转化，能量从一个物体转移到另一个物体，是能量的转移。 【例题2】关于图中四个事例涉及的能量转化，以下说法错误的是（　　） A．甲： 风机桨叶带动发电机发电，把机械能转化为电能 B．乙：自行车运动员奋力蹬车时，把化学能转化为机械能 C．丙：行驶的高速电动列车，把电能转化为机械能 D．丁：古人“钻木取火”，把内能转化为机械能 【答案】D 【解析】【解答】A．风力发电将机械能转化为电能，故A不符合题意； B．运动员将人体的化学能转化成车的机械能，故B不符合题意； C．列车消耗电能转化为机械能，故C不符合题意； D．钻木取火克将机械能转化为内能，故D符合题意。 故选D。 【分析】自然界中的能量都以各种形式的能储存起来，在一定条件下可以相互转化。 【例题3】一支向高空瞄准的步枪，扣动扳机后射出一颗子弹，子弹没有击中目标，以上过程中发生了哪些形式的能量转化呢？有四个同学分别给出了能量转化的顺序，你认为正确的是（　　） A．机械能→内能→化学能→机械能 B．化学能→机械能→内能→机械能 C．化学能→内能→机械能→内能 D．内能→化学能→机械能→内能 【答案】C 【解析】【解答】扣动扳机后，火药燃烧，将化学能转化为内能；燃气将子弹推出，将内能转化为机械能；子弹飞行过程中，与空气摩擦将机械能转化为内能，故C正确，而A、B、D错误。 故选C。 【分析】根据能量转化的知识判断。 【例题4】手机在充电的过程中存在能量的　 　（选填“转移”或“转化”）；西电东输属于能量的　 　（选填“转移”或“转化”）。 【答案】转化；转移 【解析】【解答】在给手机充电的过程中，电池内发生了化学反应，所以是将电能变成化学能存储起来，能量的形式发生了变化，所以是能量发生了转化。在西电东输中，将西部的电能输送到东部使用，能量的形式都是电能，没有发生变化，所以是能量发生了转移。 【分析】充电时，是电能和化学能的转化；能量可以转移和转化。 【例题5】如图所示，用酒精灯给试管加热，酒精燃烧将　 　能转化为　 　能，使试管内水的温度升高直至沸腾，试管内的水蒸气把软木塞崩出，将　 　能转化为　 　能。 【答案】化学；内；内；机械 【解析】【解答】如图所示，用酒精灯给试管加热，根据能量的转化特点可知，酒精燃烧将化学能转化为内能。酒精燃烧使试管内水的温度升高直至沸腾，试管内的水蒸气把软木塞崩出，这个过程中水蒸气的内能减小，软木塞由静止变为运动，具有机械能，因此是将内能转化为机械能。 【分析】酒精燃烧将化学能转化为内能；酒精燃烧使试管内水的温度升高直至沸腾，试管内的水蒸气把软木塞崩出，是将内能转化为机械能。 考点二：能量守恒 【例题1】如图所示是不同形式的能量的相互转化图，下列说法不正确的是（　　） A．序号的实例可以是摩擦生热 B．序号的实例可以是给充电宝充电 C．圆圈内的能量形式是电能 D．各种形式的能量都可以无条件的相互转化，且转化过程都要遵守能量守恒定律 【答案】D 【解析】【解答】A. 序号的实例可以是摩擦生热 ，消耗机械能转化内能，说法正确，故A不符合题意 B. 序号的实例可以是给充电宝充电，得到的是化学能，充电宝充电得到化学能，说法正确，故B不符合题意 C.圆圈内的能量形式是电能 ，可以给加湿器提供能量的是电能，说法正确，故C不符合题意 D. 各种形式的能量都可以无条件的相互转化，且转化过程都要遵守能量守恒定律 ，说法错误，故D符合题意 故选择D 【分析】能量之间的转化是需要条件的，能量在转化过程能量守恒，在判断能量之间相互转化的时候要清楚转化前后的能量分别是什么能量，或者判断消耗的能量和得到的能量，例如，给充电宝充电的过程，一定消耗电能，得到的是化学能。 【例题2】如图所示，“海盗船”是同学们非常喜欢的游乐项目。启动时，海盗船在电机的牵引下越摆越高；关闭电机，海盗船会继续自由摆动，但摆动高度却越来越低，这是因为海盗船的部分机械能正逐渐转化为内能，但这部分内能不可能自动地再让海盗船摆动起来，这说明能量的转移和转化具有　 　；在转化和转移过程中，能量的总量　 　（选填“不断减少”“保持不变”或“不断增加”）。 【答案】方向性；保持不变 【解析】【解答】海盗船的机械能转化为内能，但不能自动地转化机械能，是能量的转移和转化具有方向性。 根据能量守恒定律，能量在转化和转移过程中，总量是保持不变的。 【分析】能量在转移或转化时，总量保持不变，是能量守恒定律，能量转化时，具有方向性。 【例题3】如图所示为一种人们设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动又带动抽水机从低处将水抽到高处，从而循环工作，这种永动机　 　（选填“能够”或“不能”）永远工作下去，因为在这一过程中会有一部分　 　能转化为　 　能，而能量的总量保持不变。 【答案】不能；机械；内 【解析】【解答】他设想的机械装置不可能实现，因为抽水机在此过程中，存在摩擦，有部分机械能会转化为内能，即机械能会逐渐减少，所以机械能总量不守恒，他设想的机械装置不能实现。 【分析】永动机不能实现，运动的物体有机械能转化为内能。 巩固练习 一、选择题 1．如图所示的四种情景，能说明电能转化为机械能的是（　　） A． 电灯发光 B． 利用太阳能把水加热 C． 滚摆上升 D． 电风扇吹风 2．环保太阳能公厕已在部分城市投入使用，其顶部是大面积太阳能电池板，它所转换及贮存的能量可满足厕所内所需要的电力供应，经连续三天充分日照后，可供无日照情况下使用一周，这种能量的转换和贮存形式是（　　） A．太阳能内能电能 B．太阳能化学能电能 C．太阳能化学能光能 D．太阳能电能化学能电能 3．关于能量的转化和转移，下列说法中正确的是（　　） A．电动汽车充电时，将化学能转化为电能 B．煤炭燃烧时，将化学能转化为内能 C．摩擦起电是把电能转化为机械能 D．电风扇工作时将机械能转化为电能 4．关于能量的转化与转移，下列说法中错误的是 （　　） A．内能可以自发地从温度高的物体向温度低的物体转移，也可以自发地从温度低的物体向温度高的物体转移 B．内能可以转化为机械能，机械能也可以转化为内能 C．内能在转化或转移过程中一定有能量损失 D．能量可以从一种形式转化为其他形式，也可以从一个物体转移到其他物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变 5．如图所示，则下列说法正确的是（　　） 加热让试管内的水沸腾后木塞向外运动 A．实验是通过做功方式改变试管内气体的内能 B．已经燃烧的酒精的化学能部分转化为木塞的机械能 C．木塞飞出的过程，木塞的机械能转化为水蒸气的内能 D．木塞飞出的过程，试管内水蒸气的内能增加 6．小明将铁丝快速弯折十余次，铁丝弯折处的温度会升高。下列四个事例中，能量转化与之相同的是（　　） ① 活塞迅速下压棉花燃烧 ② 按动电火花发生器按钮，盒盖飞出 ③ 小孩滑下滑梯臀部发烫 ④ 水烧开后顶着壶盖上下运动 A．①② B．①③ C．②③ D．①④ 7．下列说法正确的是（　　） A．摩擦生热创造了热，不符合能量守恒定律 B．不可能造出永动机，是因为它违反了能量守恒定律 C．能量守恒定律只适用于没有摩擦和空气阻力的情况 D．火箭升空时，其势能和动能都在增大，能量守恒定律不适用 8．中国力争在2030年前实现“碳达峰”。为了践行绿色低碳发展，我市推行纯电动汽车（如图）。汽车蓄电池充电过程中将（　　） A．机械能转化为电能 B．电能转化为机械能 C．电能转化为化学能 D．化学能转化为电能 9．如图所示，是设想中的“永动机”，它通过高处的水从A口流出时，水流冲击叶片转动，叶片的转动带动B处的砂轮转动，打磨刀片，同时带动C处的抽水器工作，将低处的水抽到高处从D口流出，从而循环工作。该“永动机”工作过程中，下列说法正确的是（　　） A．水流冲击叶片转动，把机械能转化为内能 B．砂轮打磨刀片时，刀片和砂轮的温度都升高，说明“永动机”工作时制造了能量 C．相同时间内，A，D两口流出水的质量相等 D．这款“永动机”违背了能量守恒定律 二、填空题 10．能量的转化和转移都是有　 　的，例如在热传递过程中，内能只能可以从　 　物体转移到　 　，不能相反，否则就会引起其它的变化，消耗别的　 　． 11．电解水是将　 　能转化为化学能，光合作用是将　 　能转化为化学能。 12．不少人曾经设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而在科学技术发展的历史上，从来没有一种永动机成功过。这是因为永动机违反了　 　定律。 13．食物也是一种“燃料”，它在人体内释放的能量主要转化为维持人体恒温的　 　能和供人体运动的　 　能。 14．自然界的一些生物自身能发光，如萤火虫、水母等，这是生物通过自身化学反应将化学能转化为　 　能的现象．不同能量之间可以相互转化，在转化过程中，能量的总量保持　 　． 15．汽车刹车后，在平直的公路上行驶得越来越慢，在这个过程中，汽车的　 　能的一部分转化为车轮与地面间的　 　能。 16．冬天人们喜欢捧着一杯热水取暖，这个过程是能量的　 　（选题“转化”或“转移”）；在整个过程中能量的总量　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 三、综合题 17．如图所示，把一个底端密闭的薄壁金属管固定在桌上，管里放一些酒精，管口用塞子塞紧，用绳子在管外绕几圈并迅速地来回拉动，一会儿看到塞子被弹起。 （1）拉动绳子克服摩擦　 　，将机械能转化为　 　能。 （2）现象：塞子被弹起，原因是筒内气体膨胀对活塞做功，　 　能转化为　 　能。 （3）请说出该实验中的另一现象，并简述其原因　 　。 四、简答题 18．小猛不知道微波炉不能用于加热整个的鸡蛋，将一个煮熟却放凉了的鸡蛋放在微波炉里加热，结果这个鸡蛋“爆炸”了，微波炉内壁上都是鸡蛋的碎块碎末！请你解释这一“事故”，并适时指出对应的能量转化情况。 第 1 页 共 16 页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 14.1 能量的转化与守恒 【思维导图+知识讲解+例题讲解+巩固练习】 同学们，大家好！我们已经学习了机械能（动能、势能）、内能等不同形式的能量。在自然界和生活中，能量的表现形式是多种多样的，并且这些能量之间是可以相互转化的，这节课我们就来学习“能量的转化与守恒”。 思维导图 知识讲解 知识点一、 能量的多种形式 我们已经知道或接触过的能量形式有： 1.机械能：物体由于运动而具有的动能、由于被举高或发生弹性形变而具有的势能（重力势能、弹性势能）。 2.内能：物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和。 3.电能：电流所具有的能量。 4.光能：由光产生的能量。 5.化学能：物质发生化学反应时所释放或储存的能量（如燃料的燃烧、食物提供的能量）。 6.声能：声音具有的能量。 这些都是能量的不同表现形式。 知识点二、 能量的转化 1. 什么是能量的转化？ 在一定条件下，一种形式的能量可以转变为另一种形式的能量，这个过程叫做能量的转化。 2. 生活中的能量转化实例（重点）： 能量的转化是普遍存在的，我们来看一些例子： （1）水电站发电：水从高处流下，水的机械能（重力势能转化为动能）通过水轮机带动发电机，转化为电能。 （2）电动机工作：电能转化为机械能（如电风扇转动、电动车行驶）。同时，电动机工作时也会发热，有一部分电能转化为内能（这部分通常是我们不希望的，称为额外功）。 （3）燃料燃烧（如煤、石油、天然气燃烧）：燃料储存的化学能转化为内能。 （4）太阳能电池板：光能（太阳能）转化为电能。 （5）干电池对外供电：电池内部储存的化学能转化为电能。 （6）电灯发光：电能主要转化为光能，同时也会发热，即一部分转化为内能。 （7）冬天搓手取暖：克服摩擦力做功，机械能转化为内能。 （8）植物的光合作用：光能转化为化学能（储存在有机物中）。 判断能量转化的方法：分析某个过程中，消耗了什么形式的能量，产生了什么形式的能量，一般就是前者转化为后者。 知识点三、 能量的转移 除了能量的转化，能量还可以发生“转移”。 1.什么是能量的转移？ 能量从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，能量的形式不变，这个过程叫做能量的转移。 2.实例： （1）热传递：内能从高温物体转移到低温物体，或者从同一物体的高温部分转移到低温部分。例如，一杯热水放在桌上变凉，内能从水转移到空气。 （2）运动的球碰撞静止的球：运动的球的动能转移到静止的球上（若忽略能量损失，主要是动能的转移）。 （3）转化与转移的区别：转化是“从一种形式变为另一种形式”，转移是“从一个物体（或部分）到另一个物体（或部分），形式不变”。 知识点四、 能量守恒定律（核心内容） 在大量的实践和科学研究中，人们发现各种能量之间在转化和转移过程中，存在一个普遍的规律——能量守恒定律。 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。 2. 理解： （1）“不会凭空消灭，也不会凭空产生”：能量不能无中生有，也不能随意消失。 （2）“转化或转移”：能量的变化只能通过这两种方式进行。 （3）“总量保持不变”：这是定律的核心。在一个封闭（或孤立）的系统内，能量的总和是不变的。 3. 实例验证： （1）荡秋千时，如果忽略空气阻力和摩擦，秋千的动能和势能不断相互转化，但机械能的总量保持不变（理想情况）。实际中，由于有摩擦，机械能会逐渐转化为内能（秋千和空气温度略有升高），秋千会停下来，但总的能量（机械能 + 内能）仍然守恒。 （2）一个物体从高处自由下落（忽略空气阻力），重力势能转化为动能，在任意时刻，动能与重力势能的总和（机械能）保持不变。 4. 意义： 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。它揭示了各种形式的能量之间相互联系和转化的规律性。所有能量的转化和转移过程，都遵循能量守恒定律。 知识点五、 永动机是不可能制成的 历史上曾有人设想制造一种“永动机”，它不需要消耗任何能量，却能持续不断地对外做功。但根据能量守恒定律，这种机器是不可能实现的，因为它违背了能量守恒定律——能量不可能凭空产生。 本节小结： 1.能量的形式：机械能、内能、电能、光能、化学能等。 2.能量的转化：一种形式的能量变为另一种形式的能量。（形式改变） （1）实例：电动机（电→机械）、燃料燃烧（化学→内）。 3.能量的转移：能量从一个物体（部分）转移到另一个物体（部分），形式不变。（形式不变，位置变化） （1）实例：热传递（内能转移）。 4.能量守恒定律：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。（核心） 5.永动机不可能制成，因为违背能量守恒定律。 例题讲解 考点一：能量的转化或转移 【例题1】下列情景中，属于能量转移的是（　　） A．钻木取火 B．电灯发光 C．用热水袋取暖 D．木炭燃烧 【答案】C 【解析】【解答】A.钻木取火是做功改变内能，是能量的转化，A不符合题意； B.电灯发光，电能转化为光能，是能量的转化，B不符合题意； C.用热水袋取暖，能量发生转移，C符合题意； D.木炭燃烧，化学能转化为内能，是能量转化，D不符合题意。 故答案为：C. 【分析】一种能量转化为另一种能量，是能量的转化，能量从一个物体转移到另一个物体，是能量的转移。 【例题2】关于图中四个事例涉及的能量转化，以下说法错误的是（　　） A．甲： 风机桨叶带动发电机发电，把机械能转化为电能 B．乙：自行车运动员奋力蹬车时，把化学能转化为机械能 C．丙：行驶的高速电动列车，把电能转化为机械能 D．丁：古人“钻木取火”，把内能转化为机械能 【答案】D 【解析】【解答】A．风力发电将机械能转化为电能，故A不符合题意； B．运动员将人体的化学能转化成车的机械能，故B不符合题意； C．列车消耗电能转化为机械能，故C不符合题意； D．钻木取火克将机械能转化为内能，故D符合题意。 故选D。 【分析】自然界中的能量都以各种形式的能储存起来，在一定条件下可以相互转化。 【例题3】一支向高空瞄准的步枪，扣动扳机后射出一颗子弹，子弹没有击中目标，以上过程中发生了哪些形式的能量转化呢？有四个同学分别给出了能量转化的顺序，你认为正确的是（　　） A．机械能→内能→化学能→机械能 B．化学能→机械能→内能→机械能 C．化学能→内能→机械能→内能 D．内能→化学能→机械能→内能 【答案】C 【解析】【解答】扣动扳机后，火药燃烧，将化学能转化为内能；燃气将子弹推出，将内能转化为机械能；子弹飞行过程中，与空气摩擦将机械能转化为内能，故C正确，而A、B、D错误。 故选C。 【分析】根据能量转化的知识判断。 【例题4】手机在充电的过程中存在能量的　 　（选填“转移”或“转化”）；西电东输属于能量的　 　（选填“转移”或“转化”）。 【答案】转化；转移 【解析】【解答】在给手机充电的过程中，电池内发生了化学反应，所以是将电能变成化学能存储起来，能量的形式发生了变化，所以是能量发生了转化。在西电东输中，将西部的电能输送到东部使用，能量的形式都是电能，没有发生变化，所以是能量发生了转移。 【分析】充电时，是电能和化学能的转化；能量可以转移和转化。 【例题5】如图所示，用酒精灯给试管加热，酒精燃烧将　 　能转化为　 　能，使试管内水的温度升高直至沸腾，试管内的水蒸气把软木塞崩出，将　 　能转化为　 　能。 【答案】化学；内；内；机械 【解析】【解答】如图所示，用酒精灯给试管加热，根据能量的转化特点可知，酒精燃烧将化学能转化为内能。酒精燃烧使试管内水的温度升高直至沸腾，试管内的水蒸气把软木塞崩出，这个过程中水蒸气的内能减小，软木塞由静止变为运动，具有机械能，因此是将内能转化为机械能。 【分析】酒精燃烧将化学能转化为内能；酒精燃烧使试管内水的温度升高直至沸腾，试管内的水蒸气把软木塞崩出，是将内能转化为机械能。 考点二：能量守恒 【例题1】如图所示是不同形式的能量的相互转化图，下列说法不正确的是（　　） A．序号的实例可以是摩擦生热 B．序号的实例可以是给充电宝充电 C．圆圈内的能量形式是电能 D．各种形式的能量都可以无条件的相互转化，且转化过程都要遵守能量守恒定律 【答案】D 【解析】【解答】A. 序号的实例可以是摩擦生热 ，消耗机械能转化内能，说法正确，故A不符合题意 B. 序号的实例可以是给充电宝充电，得到的是化学能，充电宝充电得到化学能，说法正确，故B不符合题意 C.圆圈内的能量形式是电能 ，可以给加湿器提供能量的是电能，说法正确，故C不符合题意 D. 各种形式的能量都可以无条件的相互转化，且转化过程都要遵守能量守恒定律 ，说法错误，故D符合题意 故选择D 【分析】能量之间的转化是需要条件的，能量在转化过程能量守恒，在判断能量之间相互转化的时候要清楚转化前后的能量分别是什么能量，或者判断消耗的能量和得到的能量，例如，给充电宝充电的过程，一定消耗电能，得到的是化学能。 【例题2】如图所示，“海盗船”是同学们非常喜欢的游乐项目。启动时，海盗船在电机的牵引下越摆越高；关闭电机，海盗船会继续自由摆动，但摆动高度却越来越低，这是因为海盗船的部分机械能正逐渐转化为内能，但这部分内能不可能自动地再让海盗船摆动起来，这说明能量的转移和转化具有　 　；在转化和转移过程中，能量的总量　 　（选填“不断减少”“保持不变”或“不断增加”）。 【答案】方向性；保持不变 【解析】【解答】海盗船的机械能转化为内能，但不能自动地转化机械能，是能量的转移和转化具有方向性。 根据能量守恒定律，能量在转化和转移过程中，总量是保持不变的。 【分析】能量在转移或转化时，总量保持不变，是能量守恒定律，能量转化时，具有方向性。 【例题3】如图所示为一种人们设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动又带动抽水机从低处将水抽到高处，从而循环工作，这种永动机　 　（选填“能够”或“不能”）永远工作下去，因为在这一过程中会有一部分　 　能转化为　 　能，而能量的总量保持不变。 【答案】不能；机械；内 【解析】【解答】他设想的机械装置不可能实现，因为抽水机在此过程中，存在摩擦，有部分机械能会转化为内能，即机械能会逐渐减少，所以机械能总量不守恒，他设想的机械装置不能实现。 【分析】永动机不能实现，运动的物体有机械能转化为内能。 巩固练习 一、选择题 1．如图所示的四种情景，能说明电能转化为机械能的是（　　） A． 电灯发光 B． 利用太阳能把水加热 C． 滚摆上升 D． 电风扇吹风 【答案】D 【解析】【解答】A．电灯工作时消耗电能，得到光能和内能，因此电灯将电能转化为光能和内能； B．太阳能热水器利用太阳能加热水，将太阳能转移为水的内能； C．滚摆上升过程中，动能主要转化为重力势能，克服摩擦有少量的机械能能转化成内能； D．电风扇是消耗电能，扇叶转动得到机械能，将电能转化为机械能． 故答案为：D 【分析】电风扇是消耗电能，扇叶转动得到机械能，将电能转化为机械能。 2．环保太阳能公厕已在部分城市投入使用，其顶部是大面积太阳能电池板，它所转换及贮存的能量可满足厕所内所需要的电力供应，经连续三天充分日照后，可供无日照情况下使用一周，这种能量的转换和贮存形式是（　　） A．太阳能内能电能 B．太阳能化学能电能 C．太阳能化学能光能 D．太阳能电能化学能电能 【答案】D 【解析】【解答】根据题意可知，太阳能电池板将太阳能转化为电能，而蓄电池将电能转化为化学能，当放电时再将化学能转化为电能，故D正确，而A、B、C错误。 故选D。 【分析】根据能量转化的知识判断。 3．关于能量的转化和转移，下列说法中正确的是（　　） A．电动汽车充电时，将化学能转化为电能 B．煤炭燃烧时，将化学能转化为内能 C．摩擦起电是把电能转化为机械能 D．电风扇工作时将机械能转化为电能 【答案】B 【解析】【解答】电动汽车充电时，将电能转化为化学能；煤炭燃烧时，消将化学能转化为内能； 摩擦起电是把机械能转化为电能；电风扇工作时是将电能转化为机械能， 故B正确，而A、C、D错误。 故选B。 【分析】根据能量转化的知识判断。 4．关于能量的转化与转移，下列说法中错误的是 （　　） A．内能可以自发地从温度高的物体向温度低的物体转移，也可以自发地从温度低的物体向温度高的物体转移 B．内能可以转化为机械能，机械能也可以转化为内能 C．内能在转化或转移过程中一定有能量损失 D．能量可以从一种形式转化为其他形式，也可以从一个物体转移到其他物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变 【答案】A 【解析】【解答】A.热传递的条件是温度差，热量可以自发地从温度高的物体向温度低的物体转移，但不能自发地从温度低的物体向温度高的物体转移，A符合题意； B.内能和机械能可以相互转化，内能可以转化为机械能，机械能可以转化为内能，B不符合题意； C.内能在转化或转移过程中不能完全被利用，一定有能量损失，C不符合题意； D.能量可以从一种形式转化为其他形式，也可以从一个物体转移到其他物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变，符合能量守恒定律，D不符合题意。 故答案为：A. 【分析】能量转移和转化时，总量保持不变；能量转化时，不可避免有损失；热传递的条件是温度差。 5．如图所示，则下列说法正确的是（　　） 加热让试管内的水沸腾后木塞向外运动 A．实验是通过做功方式改变试管内气体的内能 B．已经燃烧的酒精的化学能部分转化为木塞的机械能 C．木塞飞出的过程，木塞的机械能转化为水蒸气的内能 D．木塞飞出的过程，试管内水蒸气的内能增加 【答案】B 【解析】【解答】A.在对试管内的水进行加热时，是通过热传递改变试管内空气的内能，软木塞飞出时，水蒸气对木塞做功，内能转化为机械能，是通过做功改变试管内空气的内能，A不符合题意； B.酒精燃烧是将酒精内部的化学能转化为内能释放出来，由于热量的散失，不可能全部转化为木塞的机械能，B符合题意； C.木塞飞出的过程，水蒸气对外做功，将自身的内能转化为橡皮塞的机械能，C不符合题意； D.木塞飞出的过程，水蒸气对外做功，水蒸气的内能减小．D不符合题意． 故答案为：B． 【分析】燃料燃烧时将化学能转化为内能，内能对外做功转化为机械能。 6．小明将铁丝快速弯折十余次，铁丝弯折处的温度会升高。下列四个事例中，能量转化与之相同的是（　　） ① 活塞迅速下压棉花燃烧 ② 按动电火花发生器按钮，盒盖飞出 ③ 小孩滑下滑梯臀部发烫 ④ 水烧开后顶着壶盖上下运动 A．①② B．①③ C．②③ D．①④ 【答案】B 【解析】【解答】反复弯折铁丝，铁丝弯折处温度升高，机械能转化为内能，使铁丝内能增加； ①．用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧，此过程机械能转化为内能，故①符合题意； ②．酒精燃烧后产生的高温高压的燃气，体积膨胀，对外做功，使盒盖飞出去，内能转化为盒盖的机械能，故②不符合题意； ③．小朋友滑滑梯时，克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，使臀部的内能增加、温度升高，故③符合题意； ④．水烧开后壶内的水蒸气温度升高，内能增大，体积膨胀，对外做功，使壶盖上下运动，内能转化为壶盖的机械能。故④不符合题意。 综上分析可知，与弯折铁丝，使铁丝温度升高能量转化相同的是①③。 故答案为：B。 【分析】机械能和内能相互转化，是通过做功改变内能的。 7．下列说法正确的是（　　） A．摩擦生热创造了热，不符合能量守恒定律 B．不可能造出永动机，是因为它违反了能量守恒定律 C．能量守恒定律只适用于没有摩擦和空气阻力的情况 D．火箭升空时，其势能和动能都在增大，能量守恒定律不适用 【答案】B 【解析】【解答】A．摩擦生热不是创造了热，而是机械能转化为内能，符合能量守恒定律，A不符合题意； B．能量守恒是指能量不能凭空产生或消失，永动机是要能量凭空产生，所以它违背了能量守恒定律，B符合题意； C．能量守恒定律在摩擦力和空气阻力存在的情况下仍然适用，C不符合题意； D．火箭加速上升，动能和重力势能都在增大，燃料的化学能减小，化学能转化成动能、势能和内能，符合能量守恒定律，D不符合题意。 故答案为：B。 【分析】摩擦生热不是创造了热，而是机械能转化为内能，符合能量守恒定律；能量守恒是指能量不能凭空产生或消失，永动机是要能量凭空产生；能量守恒定律在摩擦力和空气阻力存在的情况下仍然适用；火箭加速上升，动能和重力势能都在增大，燃料的化学能减小，化学能转化成动能、势能和内能，符合能量守恒定律。 8．中国力争在2030年前实现“碳达峰”。为了践行绿色低碳发展，我市推行纯电动汽车（如图）。汽车蓄电池充电过程中将（　　） A．机械能转化为电能 B．电能转化为机械能 C．电能转化为化学能 D．化学能转化为电能 【答案】C 【解析】【解答】蓄电池充电时，消耗电能，获得化学能，是将电能转化为化学能的过程，ABD不符合题意，C符合题意。 故答案为：C。 【分析】对电池充电时，将电能转化为化学能。 9．如图所示，是设想中的“永动机”，它通过高处的水从A口流出时，水流冲击叶片转动，叶片的转动带动B处的砂轮转动，打磨刀片，同时带动C处的抽水器工作，将低处的水抽到高处从D口流出，从而循环工作。该“永动机”工作过程中，下列说法正确的是（　　） A．水流冲击叶片转动，把机械能转化为内能 B．砂轮打磨刀片时，刀片和砂轮的温度都升高，说明“永动机”工作时制造了能量 C．相同时间内，A，D两口流出水的质量相等 D．这款“永动机”违背了能量守恒定律 【答案】D 【解析】【解答】A．水流冲击叶片转动，是水的机械能转化为砂轮的机械能，A不符合题意； B．砂轮打磨刀片时，刀片和砂轮的温度都升高，这是机械能转化为内能，不是“永动机”工作时制造了能量，B不符合题意； C．水在冲击叶片的过程中，一部分水流失掉了，所以相同时间内，A、D两口流出水的质量不相等，C不符合题意； D．设想中的永动机不能一直工作下去，因为抽水器在工作过程中，有部分机械能会转化为内能，即机械能会逐渐减少，根据能量守恒定律，最后会停止工作；永动机违背了能量守恒定律，D符合题意。 故答案为：D。 【分析】水流冲击叶片转动，是水的机械能转化为砂轮的机械能；刀片和砂轮的温度都升高，这是机械能转化为内能；水在冲击叶片的过程中，一部分水流失掉了；永动机违背了能量守恒定律。 二、填空题 10．能量的转化和转移都是有　 　的，例如在热传递过程中，内能只能可以从　 　物体转移到　 　，不能相反，否则就会引起其它的变化，消耗别的　 　． 【答案】方向；高温；低温物体；能量 【解析】【解答】能量的转移和能量的转化都是有方向性的；在热传递过程中，内能只能可以从高温物体转移到低温；如果要让内能从低温物体转移到高温物体，就要消耗其他形式的能量，例如：冬天，利用空调取暖，就要消耗电能． 故答案为：方向；高温；低温物体；能量． 【分析】要解答本题需掌握：能量的传递是从高温物体传向低温物体；能量的转化、能量的转移，都是有方向性的．自然界中存在不同形式的能量，各种不同的能量可以相互转化，同种能量也可在不同物体间进行转移，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变． 11．电解水是将　 　能转化为化学能，光合作用是将　 　能转化为化学能。 【答案】电；太阳 【解析】【解答】电解水时消耗电能，使水发生化学反应，生成氢气和氧气。电解水是将电能转化为化学能的。光合作用是绿色植物吸收太阳光的能量，将二氧化碳和水合成有机物并释放出氧气的过程。所以光合作用是将太阳能转化为化学能的。 【分析】能量是守恒的，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式，结合题目的说法判断即可。 12．不少人曾经设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而在科学技术发展的历史上，从来没有一种永动机成功过。这是因为永动机违反了　 　定律。 【答案】能量守恒 【解析】【解答】很多科学家致力于研究永动机，希望能造出不消耗能量而源源不断的向外输出能量，但结果都以失败告终，其原因是因为永动机违背了能量守恒定律，所以不可能制成永动机。 【分析】能量是守恒的，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式。 13．食物也是一种“燃料”，它在人体内释放的能量主要转化为维持人体恒温的　 　能和供人体运动的　 　能。 【答案】内；机械 【解析】【解答】食物也是一种“燃料”，食物中的营养物质在人体内在氧的参与下被分解，蕴藏其中的能量被释放出来，其中的一部分用于维持人体恒温的内能，大部分的能量用于生物的生命活动的动能。 【分析】物体的内能是指组成物体的分子动能和势能的总和，物体的内能与物体的质量、状态和温度有关，物体的温度越高，分子运动越剧烈，物体的内能就越大。 14．自然界的一些生物自身能发光，如萤火虫、水母等，这是生物通过自身化学反应将化学能转化为　 　能的现象．不同能量之间可以相互转化，在转化过程中，能量的总量保持　 　． 【答案】光；不变 【解析】【解答】自然界的一些生物自身能发光，如萤火虫、水母等，这是生物通过自身化学反应将化学能转化为光能的现象．不同能量之间可以相互转化，在转化过程中，能量的总量保持不变． 【分析】萤火虫、水母发光，将化学能转化为光能；能量转化过程中，总量守恒。 15．汽车刹车后，在平直的公路上行驶得越来越慢，在这个过程中，汽车的　 　能的一部分转化为车轮与地面间的　 　能。 【答案】机械；内 【解析】【解答】汽车刹车后，在平直的公路上行驶得越来越慢，是因为受到摩擦阻力的结果，汽车的机械能即动能转化为内能。 【分析】汽车运动时受到摩擦力，克服摩擦力，做功机械能转化成内能。 16．冬天人们喜欢捧着一杯热水取暖，这个过程是能量的　 　（选题“转化”或“转移”）；在整个过程中能量的总量　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】转移；不变 【解析】【解答】人们用热水取暖，手与热水之间存在温度差，水的内能通过热传递的方式转移到手上，从而改变了手的内能，使手变暖，这个过程是能量的转移。 根据能量守恒定律可知：能量的利用过程本质是能量的转移或转化过程，在转移或转化过程中，能量的总量是保持不变的。 【分析】温度不同的物体通过热传递改变内能，热传递是能量的转移改变内能；能量在转移和转化时，总量保持不变。 三、综合题 17．如图所示，把一个底端密闭的薄壁金属管固定在桌上，管里放一些酒精，管口用塞子塞紧，用绳子在管外绕几圈并迅速地来回拉动，一会儿看到塞子被弹起。 （1）拉动绳子克服摩擦　 　，将机械能转化为　 　能。 （2）现象：塞子被弹起，原因是筒内气体膨胀对活塞做功，　 　能转化为　 　能。 （3）请说出该实验中的另一现象，并简述其原因　 　。 【答案】（1）做功；内 （2）内；机械 （3）筒口出现 “白气”， 筒内气体膨胀对塞子做功，气体内能减少，温度降低，水蒸气液化成小液滴，所以在筒口出现白气 【解析】【解答】（1）拉动绳子时，绳子克服摩擦做功，将机械能转化为内能，使绳子和筒的内能增大，温度升高。 （2）绳子在管外迅速来回拉动的过程中，管内气体的内能增大，温度升高，气体膨胀对活塞做功，塞子被弹起，此过程中气体的内能转化为塞子的机械能。 （3）筒内气体膨胀对塞子做功，气体内能减少，温度降低，水蒸气液化成小液滴，所以在筒口出现白气。 【分析】（1）物体间相互摩擦，是做功改变内能，将机械能转化为内能； （2）内能对外做功时，将内能转化为机械能； （3）“白气”是水蒸气液化形成的小水珠。 四、简答题 18．小猛不知道微波炉不能用于加热整个的鸡蛋，将一个煮熟却放凉了的鸡蛋放在微波炉里加热，结果这个鸡蛋“爆炸”了，微波炉内壁上都是鸡蛋的碎块碎末！请你解释这一“事故”，并适时指出对应的能量转化情况。 【答案】微波炉加热鸡蛋时，鸡蛋内部的水分迅速汽化，变成水蒸气；这是电能转化为内能；而蛋壳和蛋清使水蒸气聚集在内部，压强越来越大，大到蛋壳和蛋清不能承受时，鸡蛋就破裂了，这是内能转化为机械能。 【解析】【解答】微波炉加热鸡蛋时，鸡蛋内部的水分迅速汽化，变成水蒸气；这是电能转化为内能；而蛋壳和蛋清使水蒸气聚集在内部，压强越来越大，大到蛋壳和蛋清不能承受时，鸡蛋就破裂了，这是内能转化为机械能。 【分析】物质从液态变为气态的过程叫汽化；微波炉加热鸡蛋时，电能转化为内能；鸡蛋破裂时，内能转化为机械能。 第 1 页 共 16 页 学科网（北京）股份有限公司 $$