第一节 能量的转化与守恒（举一反三讲义）物理沪科版2024九年级全一册

第一节 能量的转化与守恒 目录 【学习目标】...................................................................1 【思维导图】...................................................................2 【知识梳理】...................................................................2 知识点1. 多种形式的能量.......................................................2 知识点2. 能量的转移与转化......................................................6 知识点3. 能量守恒定律..........................................................9 知识点4. 能量的转移与转化的方向性............................................13 【方法技巧】..................................................................17 方法技巧. 常见能量的一些转化实例图表理解记忆法................................17 【巩固训练】..................................................................17 【学习目标】 课节核心素养目标 物理观念：能列举能量转化和转移的实例,知道能量守恒定律,知道能量转化和转移具有方向,能用能量守恒、能量转化和转移具有方向性的自然规律来分析自然现象、解释生产生活中的相关问题。 科学思维：能从能量转化和转移的角度认识效率,能用能量转化与守恒的观点分析问题。 科学探究: 通过对能量转移和转化的实际案例观察、分析,加深对能量转移、转化中的问题的认识。能从能量转化效率体会理想状态与实际的区别。 科学态度与责任担当：能体会能量守恒定律在科学发展中的意义。有主动提高效率的意识,能从能量转化和转移的方向性,领悟可持续发展的重要意义。能从能量守恒定律感受大自然的多样性与统一性,能体会物理学的发展深化了人类对自然的认识。 课节重点难点 重点：能量守恒定律;能量转移和转化的效率。 难点：能用能量守恒、能量转化和转移具有方向性的自然规律去认识物质世界。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1. 多种形式的能量 自然界存在着各种形式的能量。例如：机械能、内能、电能、太阳能、化学能、核能等。我们已学过机械能、电能和内能等，下面将学习化学能和核能。 1. 化学能 （1）概念：是由于化学反应而产生的能量。 （2）实例：木材的燃烧是一种化学反应，燃烧时产生的光和热就来源于木材里储存的化学能。食物也具有化学能，人们的生活、工作所消耗的能量就来源于食物里储存的化学能。 2. 核能 （1）概念：是由于核反应，物质的原子核结构发生变化而释放的能量。 （2）实例：原子弹、氢弹爆炸时释放的能量就来源于核能。 3. 交流与讨论 在日常生活和生产活动中处处都离不开能量。你能说出图中各种物体所具有的能量吗？ (1）山顶上的石块具有机械能（见图a）； (2）滚动的足球具有机械能（见图b）； (3）加热后的物体具有内能（见图c）； （4）牛奶、面包和水果具有化学能（见图d）； （5）导线中的电流具有电能（见图e）。 【注意】不同形式的能量区分 能量种类 概述 机械能 机械能包括动能和势能（势能包括重力势能和弹性势能）。 电能 发电机或电池等电源把其他形式的能转化为电能，电流通过用电器把电能转化为人们需要的能量形式。 内能 物体内所有分子无规则运动的动能以及分子势能的总和就是物体的内能。一切物体都有内能。 化学能 由于化学反应而产生的能量。 核能 由于核反应，物质的原子核结构发生变化而释放的能量。核电站工作、核弹爆炸的能量都来自核能。 太阳能 太阳辐射向地球传递的巨大的能量。 【例题1】下列关于能量转化的说法，正确的是（　　） A．图中，风力发电将空气的动能转化为电能 B．图中，拉开的弹弓将石子弹出的过程，弹性势能增大 C．图中，“神舟五号”载人飞船成功返航，返回舱在减速着陆过程中机械能守恒 D．图中，水平路面上疾驰的汽车，将重力势能转化为动能 【答案】A 【解析】A.风力发电是将机械能转化为电能，故A正确； B.拉开的弹弓发生了弹性形变，具有弹性势能，当放开石子时，弹弓的弹性形变程度变小，所以弹性势能变小，故B错误； C.当飞船减速着陆时，飞船的质量不变，速度减小，动能减小；质量不变，高度越来越小，重力势能越来越小，机械能减小，故C错误； D.汽车在水平路面上匀速行驶的过程中，质量不变，速度和高度也不变，则汽车的动能和重力势能都不变，故D错误。 （变式训练1）2022年6月5日，长征二号F遥十四运载火箭搭载神舟十四号载人飞船成功发射升空。关于运载火箭发射升空时涉及的物理知识，下列说法正确的是（　　） A. 使用的燃料热值较小 B. 大量“白气”涌向四周是扩散现象 C. 燃料燃烧时将内能转化为化学能 D. 燃气主要通过热传递使周围的空气内能增大 【答案】D 【解析】A．运载火箭的燃料一般选择热值比较大的，这样在燃烧相同质量的燃料时，可以释放更多的热量，故A错误； B．“白气”属于水蒸气遇冷液化的小水珠，而扩散是分子彼此进入对方的现象，所以大量“白气”涌向四周不是扩散现象，故B错误； C．火箭发射升空时，首先燃烧燃料，将燃料的化学能转化为燃气的内能，故C错误； D．喷出燃气时，会释放大量热量，主要通过热传递使周围的空气内能增大，故D正确。故选D。 （变式训练2）如图是武汉江滩公园中安装了“风光互补”景观节能灯，如图所示，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。关于节能灯的设计解释最合理的是（　　） A．白天，太阳能电池板将太阳能转化为化学能 B．白天阳光照射太阳能电池板时，太阳能转化为电能 C．小风扇是风力发电机。将电能转化为机械能 D．蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能 【答案】B 【解析】AB．白天，太阳能电池板消耗太阳能，产生电能，是将太阳能转化为电能进行充电，有多余的电能才会转化为化学能储存起来，故A不符合题意，B符合题意； C．风扇式发电机可以通过风吹动扇片转动，把机械能转化为电能，故C不符合题意； D．蓄电池在夜晚放电时，将化学能转化为电能，故D不符合题意。 故选B。 （变式训练3）如图1所示是某型号手电筒风扇。只闭合照明开关时，照明灯亮起；只闭合风扇开关时，风扇单独工作。图2是手电筒风扇工作时的能量流向示意图，电池充电时，将能量以化学能的形式储存，工作时给电动机和照明灯供电。对下图方框中能量形式判断正确的是（    ） A．甲是“内能” B．乙是“电能” C．丙是“光能” D．丁是“机械能” 【答案】B 【解析】给电池充电时是将电能转化为化学能，故甲是“电能”，电池供电时再将化学能转化为电能，故乙是“电能”，电动机工作时将电能转化为机械能，故丙是“机械能”，照明灯工作时将电能主要转化为光能，故丁是“光能”，故ACD错误，B正确。故选B。 知识点2. 能量的转移与转化 1. 能量的转移：同种形式的能量在不同物体之间或同一物体的不同部分之间发生转移，称为能量的转移。 2. 能量的转化 自然界中，能量不但可以从一个物体转移到其他物体，而且可以从一种形式转化为其他形式。 （1）能量转化的过程是一种形式的能转化为其他形式的能的过程。 （2）不同形式的能量可以在一定条件下相互转化，如图所示。 ①钻木取火是机械能转化内能 ②水轮机带动发电机发电是机械能转化电能 ③LED灯发光是电能转化光能（和内能） 3. 地球上能量的来源 我们生产、生活中利用的能量大都来自太阳能。太阳辐射向地球传递了巨大的能量。 （1）水能和风能 水 、空气的流动产生了水能和风能，而水、空气流动的能量来自吸收的太阳能。 （2）煤、石油 、天然气等燃料中蕴含的能量 植物通过光合作用将太阳能转化为化学能储存在其体内，动物直接或间接地从植物中获取能量。古代的动物、植物遗体在地下或海底，经过一系列变化，变成了煤、石油、天然气等燃料。所以煤、石油 、天然气等燃料中蕴含的能量间接来自太阳能。 （3）直接利用太阳能：太阳能热水器、太阳能电池等。 【例题2】图是德州开发区使用的“风光互补”景观照明灯。它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池．下列解释合理的是（ ） A．光电池板是将电能转化为光能 B．照明灯是将内能转化为电能 C．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能 D．蓄电池夜晚放电，将电能转化为化学能 【答案】C 【解析】光电池板是将光能转化为电能；照明灯是将电能转化为光能；小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能；蓄电池夜晚放电，将化学能转化为电能。所以C项正确。 （变式训练1）下列现象中，只发生能的转移而未发生能的转化的是（ ） A.行驶中的电动自行车 B.爆竹点燃后腾空而起 C.滚摆越滚越低 D. 热水在空气中逐渐变凉 【答案】D 【解析】行驶中的电动自行车，将电能转化为机械能；爆竹点燃时，火药的化学能转化为燃气的内能，燃气膨胀推动爆竹腾空而起，燃气的一部分内能转化为爆竹的机械能；滚摆越滚越低，是因为滚摆在运动过程中要克服空气的阻力做功，将机械能不断转化为内能，滚摆的机械能不断减少；热水在空气中逐渐变凉，是因为热水不断向空放热，热水的内能不断向空气转移，热水的内能逐渐减少，温度逐渐降低。 （变式训练2）在我国西藏高原地区，有一个羊八井地热区，地热电厂担负着拉萨市一部分电力供应。工作流程如图所示，经过地下井→汽轮机→发电机，其能量转化过程：将内能转化为______能再转化为____能. 【答案】机械 电 【解析】由图可知，地下井中热的水蒸气上升至汽轮机处驱动汽轮机转动，水蒸气的部分内能转化为汽轮机的机械能；发电机与汽轮机共轴，汽轮机带动发电机转动，产生感应电流，机械能转化为电能. （变式训练3）雷电是大气中的放电现象，你能说出其中能量转化的方式吗 ? 【答案】见解析 【解析】雷电是大气中的放电现象，其能量转化方式主要包括电能转化为内能、光能和机械能（声波）。‌ 当电流在两块带电云间穿过时，会发热发光，这个过程消耗的是电能，得到的是内能和光能。‌ 知识点3. 能量守恒定律 1. 能量守恒现象实例分析 （1）小球的摆动 小球摆动时，势能与动能不断地相互转化。当小球到达最高处时势能最大；随着小球的下降，势能逐渐减小，动能逐渐增大，势能转化为动能；当小球下降到最低点时，势能最小，动能则最大。 小球摆动的高度越来越低，最后停下来。说明这个过程中机械能减小了，而摆动过程中要克服空气阻力做功，使小球和周围空气的内能增大。 （2）乒乓球的弹跳 从高处掉到地板上的乒乓球会先弹起后落下，落下又弹起，但是越跳越低，最终会静止下来。 这一过程中，小球的重力势能与动能不断地相互转化。乒乓球弹起的高度逐渐降低，说明总的机械能减小，而在这个过程中，乒乓球与地面碰撞及克服空气阻力做功，使乒乓球内能增大。 （3）跳动的小丑 如图所示的玩具小丑在跳动过程中，能量是如何转化的吗？ 玩具小丑向上跳时，弹簧恢复原长，弹性势能减少，小丑速度不为零，具有动能，小丑高度增加，重力势能增加。在小丑向上跳的过程中，弹性势能转化为动能和重力势能。 小丑跳动的幅度越来越小，最后停下来。说明这个过程中能量减小了，而跳动过程中要克服摩擦阻力做功，使小丑和周围空气的内能增大。 分析与总结 （1）小球、乒乓球和小丑的机械能减小，并不是能量丢失了，而是转化成了另一种形式的能——内能。 小球摆动次数越多，乒乓球弹起次数越多，阻力对它们做的功就越多，小球和乒乓球的内能增大就越多，而摆动和弹起的高度越低，机械能减小就越多，减小的机械能转化为增大的内能。 （2）可见，一个物体能量减小，并不是能量消失了，而是转移给了其他物体，或转化成了其他形式的能量；一个物体能量增大，并不是凭空产生了能量，而是从其他物体获得或从其他形式的能量转化而来。 2. 能量守恒定律的内容 能量既不会消灭，也不会创生，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，而能的总量保持不变。 3. 对能量守恒定律的理解 （1）能量守恒定律的普遍性 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。 自然界中的一切变化过程，只要有能量转移或转化，都遵循能量守恒定律。 （2）能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。 （3）能量守恒定律的成立是无条件的。 能量从一种形式转化为其他形式，一种形式的能量减少多少，其他形式的能量就会増加多少；能量从一个物体转移到另一个物体上，一个物体的能量减少多少，另一个物体的能量就増加多少。能量的总量保持不変。 注意：永动机的失败：不消耗能量，能够永远对外做功的机器——永动机是不存在的，它违背了能量守恒定律。 【例题3】下列对能量转化与守恒分析错误的是（　　） A．水电站主要将机械能转化为电能 B．由能量守恒定律可知，永动机是不可以制造成功的 C．太阳能热水器主要将太阳能转化为内能 D．由于能量不会凭空消失，所以内燃机会将内能全部转化成机械能 【答案】D 【解析】A．水电站是将水的机械能最终转化为电能，故A正确，不符题意； B．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。所有能量转化的过程都服从能量守恒定律。所以，永动机是不可能制造成功的，故B正确，不符合题意； C．太阳能热水器是吸收太阳能来加热水的，是将太阳能转化为内能，故C正确，不符合题意； D．由于能量不会凭空消失，内燃机在将内能转化为成机械能时，会有部分能量转移到空气中，不会全部转化成机械能，故D错误，符合题意。故选D。 （变式训练1）如图所示的是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是（　　） A．小球越跳越低，但每次到达地面时的速度相同 B．根据能量守恒定律，在此过程中小球的机械能总量是保持不变的 C．小球最终会静止，这说明小球具有的机械能凭空消失了 D．小球减小的机械能转化为其它形式的能，但总量保持不变 【答案】D 【解析】A．由图可知，小球运动过程中弹起的高度越来越小，说明重力势能越来越小，则到达地面时转化为的动能越来越小，速度越来越小，故A错误； BD．小球运动过程中弹起的高度越来越小，所以小球的机械能减少，原因是克服与空气摩擦做功，将部分机械能转化成了内能，但能量的总量保持不变，故B错误，D正确； C．能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，故C错误。故选D。 （变式训练2）有人设想的“永动机”如图所示。下列对该装置开始转动后的分析正确的是（　　） A．装置所具有的机械能始终不变 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，装置可以一直转动下去 D．装置中小球的动能和重力势能不会相互转化 【答案】B 【解析】ABC．由于装置运转过程中需要克服摩擦做功，装置所具有的机械能会不断减小，如果没有能量补充，装置最终会停下来，故AC错误，B正确； D．装置中小球的动能和重力势能不断地发生相互转化，故D错误。 故选B。 （变式训练3）不同形式的能量可以在一定条件下相互转化，如图中给出了两个实例，请你做一些补充。圆圈内A的能量形式是_____能，圆圈内B的能量形式是______能，序号⑤的实例有____________（选填“摩擦生热”或“燃料燃烧”）。大量事实表明，能量在转化和转移的过程中，能量的总量_______（选填“变小”、“不变”或“变大”） 【答案】内 电 摩擦生热 不变 【解析】由图知，电灯将电能转化为光能判断B能量为电能，加热器将电能转化为内能，故A为内能。 摩擦生热时克服摩擦做功，是通过做功改变物体的内能，机械能转化为内能。 根据能量守恒定律，能量在转化和转移的过程中，能量的总量不变。 知识点4. 能量转移与转化的方向性 1. 能量转移的方向性 （1）观察以下日常生活中经常发生的一些现象，为什么？ 如图甲所示，瀑布飞流而下，这是因为：自然状态下水总是从高处流向低处. 甲图 如图乙所示，热水中的冰块逐渐熔化，这是因为：自然状态下热量总是从高温物体传递到低温物体 乙图 （2）想一想，以下情况会发生吗? 你坐在房间里，房间里充满空气。突然，这些空气自行聚拢到某一个角落，使你窒息，如图所示。 一杯水的内能自发集中到这杯水的上层，使上面的水剧烈地沸腾，而下面的水却结成了冰，如图所示。 结论：这两幅图所示的情况并不违反能量守恒定律，但却不可能发生，这是为什么呢？原来，自然界中许多自发的过程都是有方向的。 实践证明：能量的转移是有方向的. 2. 能量转化的方向性 我们从石油中提炼出汽油，汽车内燃机工作时，把汽油中的化学能转化为汽车的机械能、内能等。这些机械能、内能无法再转化回可以被利用的能源。所以说能量的转化是有方向的. 结论：能量的转移和转化是有方向性的. 3. 永动机 我们是在能量转化或转移过程中利用能量的。所谓“永动机”是这样一种机器：它不需要外界输入能量或者只需要一个初始能量就可以永远做功。层出不穷的“永动机”设计方案，都在科学的严格审查和实践的无情检验下一一失败了。1775 年，法国科学院宣布“本科学院以后不再审查有关‘永动机’的一切设计”。 永动机的失败是由于违反了能量守恒定律，这种机械是不可能制造出来的‌。 【例题4】（2024·山东济宁）小球在摆动过程中（如图所示），由于摩擦的存在，一部分机械能会转化为 ，这部分能量不可能自动地再转化为机械能，如果没有能量的补充，小球最终会停止运动。研究表明，自然界的能量是守恒的，能量的转化与转移具有 性。 【答案】 内能 方向 【解析】小球在摆动过程中，克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，机械能会减小，散失到空气中的内能无法自动转化为机械能，说明能量的转移和转化具有方向性。 （变式训练1）各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的，下面几幅图按能量转化的顺序，排列正确的是（　　） A．①②③④ B．②③④① C． ④③①② D．②①③④ 【答案】C 【解析】各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的，地球上大多数能量都直接或间接来自太阳能，植物通过光合作用，将太阳能转化为自身的生物质能，再经过地壳变动在地质作用下，最终形成煤炭，发电厂将煤炭的化学能转化为电能，家用电器再将电能转化为其它形式的能，故四幅图中能量的转化顺序为：太阳、树林、燃煤电厂、空调，即序号为④③①②。故选C。 （变式训练2）如图是汽油机的能量流向图，根据图中给出的信息可知，该内燃机的效率为 %。在能量的利用过程中，大量向外散失的能量不会自动再汇集回来，这说明能量的转化和转移具有 。人们用水作汽车冷却剂，是利用了水 大的性质。 【答案】 30 方向性 比热容 【解析】由图可知，有用功的能量占总能量的百分比，即该内燃机的效率 ƞ=100%-33%-30%-7%=30% 在能量的利用过程中，大量向外散失的能量不会自动再汇集回来，这造成了大量的能量损失，所以说能量的转化和转移具有方向性。 用水作汽车冷却剂是利用了水的比热容大的特点，在同等情况下，与其它物质相比，升高相同的温度，水吸收的热量更多。 （变式训练3）下列关于能量转化与转移的说法中正确的是 （ ） A．内能只能自动地从高温物体转移到低温物体 B．内能可以自动地从低温物体转移到高温物体 C．能量的转化、能量的转移都是有方向性的 D．我们是在能量的转化或转移的过程中利用能量的，不是什么能量都可利用的. 【答案】AC 【解析】本题考查学生能否通过回忆，实现对“能量的转化与转移有一定的方向性”的知识再现。考查的目标属于知识技能领域中的“知道”水平。 [详解易错点]知道以下讲解的内容是解决易错点的重要途径: 通过做功引起的系统和外界的能量交换称为能量转化，做功必然引起能量的形式改变。通过热传递引起的系统和外界的能量交换称为能量转移。无论是转化还是转移都具有方向性。先说转移的方向性，热量只能自发地（不需要任何外界干预，或不需要满足任何条件）从高温物体转移到低温物体，反之要想使热量自发地从低温物体流入高温物体是不可能的。但如果有外界适当的干预，或满足一定的条件，热量可以从低温物体转移至高温物体。例如空调可以将热量从低温的室内移至高温的室外，但外界必须做功，这种转移才是可能的，空调不开不做电功，这种转移就是不可能的。转化的方向性是指内能和其他形式的的能量（如电能、机械能等）的相互转化具有方向性。其它形式的能量可以无条件（自发地）地转化为内能，而内能不可无条件地转化为其他形式的能量。例如钟表在再次上紧发条之前，终会停下，机械能终会完全转变为内能（摩擦力做功而导致的转化），不需要任何外界的干预，不需要满足任何的条件。而想要钟表从周围环境吸热（消耗外界的内能），使这部分内能转变为发条的弹性势能是万万做不到的。内能并非不可能转化为其它形式的能量，而是要发生转化必须满足一定的条件，例如热机就可以实现这样的转化，但这种转化必须满足一定的条件。 【方法技巧】 方法技巧. 常见能量的一些转化实例图表理解记忆法 【巩固训练】 一、多种形式的能量 1. 热机的特点是将燃料燃烧获得内能，然后通过做功驱动机器。它们都是利用了储存在燃料中的（　　） A．势能 B．电能 C．化学能 D．机械能 【答案】C 【解析】所有的燃料都储存了化学能，而热机工作的过程是将燃料的化学能转化为内能，再通过做功的方式将内能转化成机械能的过程，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 2．能量的转换是自然界普遍的现象。下列关于能量转换的分析错误的是（ ） A．水果电池：化学能→电能 B．发电机：电能→机械能 C．光合作用：光能→化学能 D．钻木取火：机械能→内能 【答案】B 【解析】A．水果电池，电池内部发生化学反应，而对外发电，因此是化学能转化为电能，故A正确； B．发电机是将机械能转化为电能，故B错误； C．光合作用是植物、藻类和某些细菌，在光的照射下，经过反应，利用光合色素，将二氧化碳和水转化为有机物，将光能转化成化学能储存在有机物中，故C正确； D．钻木取火过程中需要克服摩擦做功，将机械能转化为内能，故D正确。 3. 地球会永远绕太阳运动吗？ 【答案】见解析 【解析】地球环绕太阳的运动称为地球公转，太阳是一颗恒星，发光、发热，太阳提供的能量来源于氢核聚变产生的能量。在高温和高压状态下，4个氢原子核经过一系列的聚变反应变成一个氦原子核，并释放大量的热量。按照现有的数据估算，目前，太阳大约46亿岁，正处于稳健的中年状态，太阳还可以再燃烧50亿年左右，如果太阳进入生命的尾声，那么地球也就不能绕太阳运动了。 二、能量的转移与转化 4. 关于能量的转化或转移过程，下列说法错误的是（　　） A．地球上的化石能源归根结底来自远古时期的太阳能 B．自然界中水能的循环再生过程不遵循能量守恒定律 C．空调将室内空气的内能转移至高温的室外需要消耗电能 D．热水自然变凉，能量自发的从高温物体转移至低温物体 【答案】B 【解析】AB．地球上的化石能源都是太阳能转化来的，能量不会凭空产生也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式，从一个物体转移的另一个物体，故A正确，不符合题意，B错误，符合题意； C．空调将室内空气的内能转移至高温的室外需要压缩机运转，压缩机运转需消耗电能，故C正确，不符合题意； D．热传递的条件是温度差，热水自然变凉，能量自发的从高温物体转移至低温物体，故D正确，不符合题意。故选B。 5. 关功和能，下列说法正确的是（　　） A.能量从一个物体转移到另一个物体时，可以用功来量度能量转移的多少 B.力做功的过程就是能的转化过程，说明了功可以转化为能 C.物体做了多少功，就有多少能量消失 D.物体具有多少能，就一定能做多少功 【答案】A 【解析】物体做功的过程，实质就是能量转化或转移的过程。功是能量变化的量度，即力对物体做了多少功，就有多少能量发生了变化。而不是能量的量度． A.做功的过程总随着能量在转化，做功的过程就是物体能量的转化过程，能量从一个物体转移到另一个物体时，可以用功来量度能量转移的多少．故A正确． B.功与能是紧密联系的，功是能量转化的量度，但不能说功可以变为能，能可以变为功．故B错误． C.功是能量转化的量度，做功的过程是能量从一种形式转化为另一种形式（或从一个物体转移到另一个物体）的过程，能量没有消失．故C错误． D.功与能不同，功反映了能量转化的本领，做功多少，能量就转化多少，功是能量转化的量度，而不是能量的量度．故D错误． 6. 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】A．甲图中风力发电是将机械能（风能）转化为电能，故A正确，不符合题意； B．乙图中骑车时用力蹬车，是消耗人体的化学能转化成车子运动的机械能，故B正确，不符合题意； C．丙图中的高速电动列车行驶时消耗电能，转化为车子前进的机械能，故C正确，不符题意； D．丁图中钻木取火是克服摩擦做功，机械能转化为内能，故D错误，符合题意。 故选D。 7.目前长沙城区的老居民小区正在进行水路改造，改造中用到了一种打孔工具﹣﹣冲击钻，冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下不断地冲击墙壁，打出圆孔，如图所示，冲击钻在工作过程中，其能量转化关系 是（　　） A．内能转化为机械能 B．内能转化为电能 C．只有机械能和内能的转化 D．有电能、机械能和内能的转化 【答案】D 【解析】（1）当电流通过电动机时，电流做功，消耗电能转化为机械能和内能； （2）钻头冲击墙壁，克服摩擦做功，将机械能转化为内能； 由此分析可知，在该过程中存在电能、机械能和内能的转化。 8.我们的生产与生活总离不开能量及其转化。下列说法正确的是（ ） A.提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心 B.全自动洗衣机工作时.电能全部转化为机械能 C.吊装码头上，只要货物受到的合力为0,它的能量就不变 D.用燃气灶烧水，只要调大火力,燃气灶的加热效率就提高 【答案】A 【解析】A，正确。B，电能转化为机械能和内能。C，货物所受合外力为0的，可能处于匀速直线上升或静止状态，当匀速上升时，能量增加。D，加大火力，机械效率不会增加，还可能降低。 9. 以下情景中，将电能转化为机械能的是（　　） A. 核电站利用反应堆产生内能 B. 电动机通电转动的过程 C. 光伏电池充电的过程 D. 汽油机的做功冲程 【答案】B 【解析】A．核电站利用反应堆产生内能，将核能转化为内能，故A不符合题意； B．电动机通电转动的过程，将电能转化为机械能，故B符合题意； C．光伏电池充电的过程，将光能转化为电能，故C不符合题意； D．汽油机的做功冲程，将内能转化为机械能，故D不符合题意。故选B。 10.2024年5月，中国“嫦娥六号”任务搭载四个国际载荷成功发射升空。火箭发射时，燃料燃烧获得的能量使其加速升空，与该过程能量转化形式相同的是（　　） A．热机做功冲程 B．钻木取火过程 C．水力发电过程 D．物体上抛过程 【答案】A 【解析】火箭发射时，燃料燃烧获得的能量使其加速升空，该过程为内能转化成机械能。 A．热机做功冲程中内能转化成机械能，故A符合题意； B．钻木取火过程机械能转化成内能，故B不符合题意； C．水力发电过程为机械能转化成电能，故C不符合题意； D．物体上抛过程中克服阻力做功，机械能转化成内能，故D不符合题意。 故选A。 11．现在流行一款鞋，穿上它走路时，鞋会发光，站着不动就不会发光。则这款鞋发光的原理，从能量转化的角度分析正确的是（　　） A．机械能转化为电能，再转化为光能 B．电能转化为机械能，再转化为光能 C．机械能转化为光能，再转化为电能 D．光能转化为机械能，再转化为电能 【答案】A 【解答】穿上鞋走路时，具有机械能，鞋会发光，具有光能；根据题意可知，该鞋（发电鞋）的工作原理 是电磁感应现象，先是机械能转化为电能，电能又转化为光能。 12.（2025·内蒙古呼和浩特一模）人类文明，一脉相传。从远古的水磨，到今天的水电站，都是人类对水能的合理开发与利用。如图所示，图甲是远古的水磨，流水冲击水轮，水轮转动，去汲水、碾谷、磨面；图乙是今天的水电站，流水冲击水轮，带动发电机发电。下列说法不正确的是（　　）    A．水轮是人类把水能转化成水轮动能的装置 B．流水冲击水轮，带动发电机发电，减少的水能等于发电机产生的电能 C．右图中的拦河大坝，起到了提高水重力势能的效果 D．流水通过水轮后，其机械能减小 【答案】B 【解析】A．根据能量转化可知，甲、乙两图的水轮是将水能转化成水轮动能的装置，故A正确，不符合题意； B．流水冲击水轮，带动发电机发电，由于不可避免要克服摩擦做功，因此减少的水能不能全部转化为发电机产生的电能，即减少的水能不等于发电机产生的电能，故B错误，符合题意； C．拦河大坝是为了提高上游水位，增加水的重力势能，使得水下落时可以获得更多的动能，故C正确，不符合题意； D．流水通过水轮后，由于有部分机械能转化为水轮的动能，因此其机械能减小，故D正确，不符合题意。故选B。 13．下列能量转化或转移的情景中，属于能量转移的是（　　） A．燃料燃烧时发热 B．用热水袋取暖 C．钻木取火 D．电动机带动水泵把地下水送到地面 【答案】B 【解析】A．燃料燃烧时，将化学能转化为内能，属于能量的转化，故A不符合题意； B．用热水袋取暖，是热传递过程，内能从热水袋转移到其它物体向上，属于能量的转移，故B符合题意； C．钻木取火，是克服摩擦做功，将机械能转化为内能，属于能量的转化，故C不符合题意； D．电动机带动水泵把地下水送到地面，电动机工作时将电能转化为机械能，属于能量的转化，故D不符合题意。故选B。 14．如图所示是一种太阳能背包。它的前面有一个太阳能电池板，里面有一个蓄电池，可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电。下列说法错误的是（　　） A．太阳能电池板将太阳能转化为电能 B．给蓄电池充电将电能转化为化学能 C．蓄电池放电将化学能转化为电能 D．小风扇工作将化学能转化为机械能 【答案】D 【解析】A．太阳能电池板工作时，消耗太阳能，产生电能，将太阳能转化为电能，故A正确，不符合题意； B．给蓄电池充电，消耗电能，产生化学能，将电能转化为化学能，故B正确，不符合题意； C．蓄电池放电，消耗化学能，产生电能，将化学能转化为电能，故C正确，不符合题意； D．小风扇工作时将电能转化为机械能，故D错误，符合题意。 故选D。 15. 如图所示，用酒精灯加热试管里的水，产生的水蒸气将试管塞冲向空中。在这个过程中，能量转化的顺序为（　　） A．内能——机械能——化学能 B．化学能——内能——机械能 C．机械能——内能——化学能 D．内能——化学能——机械能 【答案】B 【解析】用酒精灯加热水的过程中，酒精的化学能转化为试管和水的内能；当水沸腾时产生大量的水蒸气，试管内的气体压强增大，大于外界大气压，就会将塞子冲出，此过程中试管内水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能减小，转化为塞子的机械能，所以，这个过程中能量转化的顺序是：化学能→内能→机械能，故B正确。故选B。 16.说出下列过程中能量转化或转移的情况。 （1）启动汽车的发动机，汽车向前开。___________。 （2）滑滑梯时，臀部发烫。____________。 （3）利用电饭锅烧饭。_____________________。 （4）用太阳能电池板给十字路口的红绿灯供电。 ___。 【答案】（1）内能转化机械能 （2）机械能转化内能 （3）电能转化内能（4）太阳能转化电能 【解析】（1）汽车向前运动是靠发动机来提供动力的，发动机将燃料燃烧的内能转化为汽车运动的机械能； （2）滑滑梯时，克服臀部和滑梯之间的摩擦力做功，机械能转化为内能； （3）电饭锅是利用电热来工作的，将电能转化为内能； （4）用太阳能电池板给十字路口的红绿灯供电，将太阳能转化为电能。 17. 国产新型电动汽车具有各种“超能力”，其中“能量回收装置”是在踩下制动踏板时，通过对电路的控制，使驱动电动机变为发电机，以发电机发电产生的阻力来制动，此时，将 能转化为电能，再将电能转化为 能储存在蓄电池里。 【答案】 机械 化学 【解析】汽车由运动变成静止，机械能减少，同时电路中产生电流，所以将剩余的机械能转化为电能，再将电能转化为化学能储存在蓄电池中，所以能量回收方式是踩下制动踏板时，将机械能转化为电能，再将电能转化为化学能储存在蓄电池里。 18．将塑料梳子在化纤衣服上摩擦几下，再将梳子的一端靠近小纸片，会看到小纸片被　　 ，这种现象叫摩擦起电；在摩擦起电过程中，机械能转化为　　 能和内能． 【答案】吸引；电． 【解析】（1）两个不同的物体相互摩擦时，使电荷转移从而使物体带电，带电体可以吸引轻小物体．（2）在摩擦起电过程中，机械能转化为电能和内能． 塑料梳子与化纤衣服摩擦后，使梳子带电，可以吸引轻小的小纸片，这是摩擦起电现象．在摩擦起电过程是电子的转移过程，把机械能转化为电能和内能． 19.下列各种现象中，哪些发生了能量的转移，哪些发生了能量的转化?如果是能的转化，请指出是什么能转化成什么能? (1)木柴燃烧，发光和热 (2)植物的光合作用 (3)手捧热水袋取暖 (4)流水冲转水轮机 (5)水轮机带动发电机发电 【答案】见解析。 【解析】手捧热水袋取暖，热水袋温度降低，内能减少，手温度升高，内能增加，是能量转移的实例；流水冲转水轮机，流水的机械能减小，水轮机的机械能增大，机械能转移。 所以（3）（4）发生了能量的转移. （1）（2）（5）是能量转化的实例。(1)木柴燃烧，发光和热是化学能转化为光能和内能；（2）植物的光合作用是光能转化为化学能；(5)水轮机带动发电机发电是机械能转化为电能 20. 同学们都知道，不同形式的能量可以在一定条件下相互转化。图表中给出了两个实例，你能做些补充吗？请另举出4个事例，完成下列表格。注意不得与实例中的能量转化关系雷同。 实物或现象 能量转化关系 实例1 加热器 电能转化为内能 实例2 电灯 电能转化为光能和内能 1 2 3 4 【答案】 钻木取火 机械能转化为内能 燃烧发光 将内能转化为光能| 光合作用 将光能转化为化学能 火力发电 将化学能转化为电能 【解析】现象：钻木取火；能量转化关系：钻木时摩擦发热，将机械能转化为内能| 现象：燃烧发光；能量转化关系：将内能转化为光能| 现象：光合作用；能量转化关系：植物进行光合作用，将光能转化为化学能| 现象：火力发电；能量转化关系：燃料燃烧发电，将化学能转化为电能 三、能量守恒定律 21. 如图是小球在地面弹跳的频闪照片， 下列说法中正确的是（　　） A．小球弹起的高度越来越小，说明此过程中能量不守恒 B．在此过程中小球的机械能总量是保持不变的 C．小球运动到相同的高度，具有相同的动能 D．在小球的运动中，有一部分机械能转化成了内能 【答案】D 【解析】AB．由图知，小球运动过程中弹起的高度越来越小，说明重力势能越来越小，同时速度越来越慢，也就是动能越来越小，所以小球的机械能减少；机械能减少的原因是克服与空气摩擦做功，与地面撞击做功，能量的总量是不变的，故AB错误； C．小球运动到相同的高度，质量不变，速度不同，动能不同，故C错误； D．在小球的运动中，与空气摩擦做功或与地面撞击做功，有一部分机械能转化成了内能，故D正确。 22. 如图是一位“发明家”设计的一种永动机，他想利用上水池中的水向下的冲力使水轮发电机发电，然后利用发电机发出电能驱动抽水机把下水池中的水再抽回上水池。 （1）发电机工作时能量是如何转化的？ （2）该永动机能否持续运转？请简要说明理由。 【答案】见解析 【解析】（1）发电机的原理是电磁感应，发电过程中发生的能量转化是机械能转化为电能。 （2）不能，在运转过程中，有摩擦等能量损失，还有用电器也消耗能量，最后装置会由于机械能消耗殆尽而停止下来。 23. 将热水倒进玻璃杯中，玻璃杯会变热，下列说法正确的是（　　） A．水将温度传给了玻璃杯 B．水含有的热量减少 C．玻璃杯增加的内能大于水减少的内能 D．能的总量保持不变 【答案】D 【详解】A．温度是指物体冷热的程度，温度不能传递；将热水倒进玻璃杯中，玻璃杯会变热，是水将热量传给玻璃杯，故A错误； B．热量是一过程量，只能用“吸收”和“放出”描述，不能用“含有”描述，故B错误； C．将热水倒进玻璃杯中，温度高的热水放出热量，温度低的玻璃杯吸收热量，水的内能减少，玻璃杯的内能增大；此过程中，热水放出的热量会有一部分被空气吸收，玻璃杯不能完全吸收热水放出的热量，所以玻璃杯增加的内能小于水减少的内能，故C错误；   D．根据能量守恒定律可知，某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加，能的总量保持不变，故D正确。故选D。 24．能量守恒定律：能量既不会 ，也不会 ，它只会从一种形式转化为另一种 ，或者从一个物体转移到另一个 ，而在转化和转移过程中，能量的总量 。 【答案】 消灭 创生 形式 物体 保持不变 【解析】能量守恒和转化定律与细胞学说、进化论并称19世纪自然科学的三大发现。它的具体阐述是能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化或转移的过程中其总量保持不变。虽然总量保持不变，但能量的转移或转化具有方向性。 25．（2025·山东济南一模）自然界中，能量不但可以从一个物体转移到其他物体，而且可以从一种形式转化为其他形式。例如泉城广场荷花音乐喷泉利用电动机把水喷向空中时，电动机将 转化为机械能和内能，此过程中能的总量 （选填“逐渐增大”“保持不变”或“逐渐减小”）。 【答案】 电能 保持不变 【解析】泉城广场荷花音乐喷泉利用电动机把水喷向空中时，消耗电能，使水获得机械能，同时电动机发热，产生部分内能，因此电动机将电能转化为机械能和内能，此过程中能的总量保持不变，遵循能量守恒定律。 26.请阅读下面的介绍，回答相关问题 焦耳是一位伟大的物理学家，他成功地发现了焦耳定律，测出了热功当量……。但他在探索科学真理的道路上，也走过弯路。年轻的时候，焦耳也和许多人一样设想制作一种“永动机”——不需要给它提供任何动力（即不消耗任何能源）就能自动工作起来的机械装置。他曾通宵达旦地冥思苦想，不断地设计、制作，但没有一次是成功的。接连的失败引起了焦耳的深思，他没有像有些人那样“知迷不悟”，而是反思原来的设想，重新确定新的探究课题。经过不懈的努力，他终于在新的研究领域中取得了成功，发现了科学真理。 “永动机”制造一直失败的原因什么？它违背了什么规律？你从焦耳科学探究历程中得到的启示是什么？ 【答案】见解析。 【解析】做功的过程是能量的转化和转移过程，要使机器运转起来，即要使机器做功，就必须要能量，即使是机器本身，由于机件之间及机件与工件之间的摩擦和挤压，也造成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被机器加以利用．因此不需任何能源的机器是做不成的。 自然界存在一条普遍的物理定律——能量守恒定律。它告诉人们：在没有任何外力供应能量的情况下，物体的能量既不能产生，也不会消失。在不可避免存在摩擦阻力时，机器的能量在对付摩擦阻力上“弹尽粮绝”，就不可能再运行下去，永动机也就成了空想。 探索科学真理的道路，是一条曲折的路，是一条艰辛的路，有时走些弯路是难免的。外界的冷落与赞美都没有影响焦耳对真理的追求，成功的时候和走弯路的时候，他都继续着自己的实验工作。从1843年起在近40年当中，焦耳做了400多次实验，准确地测定热功当量，以无可辩驳的事实进一步证明了能的转化和守恒定律是客观真理。在理论上，对自然科学的发展提供了一个坚实的理论基础，而且也为建立辩证唯物主义提供了有力的科学依据。在实践上，它给制造“永动机”的幻想做了“不能实现”的最后判决。总之，探索科学真理的道路是曲折的，前途是光明的。 四、能量转移与转化的方向性 27. 如图所示是十三世纪法国亨内考设计的“魔轮”。轮子边缘上通过可以自由转动的铰链等距安装了12个相同的活动短杆，杆端分别套了一个相同的重球。亨内考认为由于右侧重球距离转轴较远，转轮会沿顺时针方向越转越快，即转轮的机械能会不断地增大。你认为这种说法是________（选填“正确”或“错误”）的，理由是__________ 。 【答案】错误 见解析 【解析】魔轮在转动时，会存在能量损失，部分机械能转化为内能，根据能量的守恒定律，魔轮在无外力作用时，不会越转越快，所以亨内考的说法是错误的。 28. 我们生活在能量的世界，社会的进步和发展离不开能量。对于能量、能源的认识，下列说法正确的 是（ ） A．做功过程实质是能量的转化或转移过程 B．能量转化具有方向性，所以能量不守恒 C．核燃料能量转化效率可达100%，需大力发展 D．煤、石油、天然气提供的能量源自地球本身 【答案】A 【解析】A．能量既不会消灭，也不会创生，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体。因此做功过程实质上是能量的转化和转移的过程，故A正确； B．根据能量守恒定律可知，在能量转化和转移的过程中，能量的总量保持不变，但能量的转化和转移具有方向性，不能反过来转化，故B错误； C．由于不可避免的能量损耗，因此核燃料能量转化不可能达到100%，故C错误； D．煤、石油、天然气等来源于远古时期动植物，而动植物的能量来源于太阳辐射能，D错误。 故选A。 29. 汽车在刹车过程中，机械能转化为地面和轮胎的内能，这些内能将无法自动地转化为汽车的机械能，这种现象说明自发的能量转化过程是有一定 性的，但在能量的转化和转移过程中，能的总量 （选填“不断减少”、“保持不变”或“不断增加”）。 【答案】 方向 保持不变 【解析】汽车在刹车过程中，机械能可以自发地转化为地面和轮胎的内能，但这些内能将无法自发地转化为汽车的机械能，这说明自发的能量转化过程是有一定方向性的。 由能量守恒定律可知，在能量的转化和转移过程中，能的总量保持不变。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第一节 能量的转化与守恒 目录 【学习目标】...................................................................1 【思维导图】...................................................................2 【知识梳理】...................................................................2 知识点1. 多种形式的能量.......................................................2 知识点2. 能量的转移与转化......................................................5 知识点3. 能量守恒定律..........................................................7 知识点4. 能量的转移与转化的方向性............................................11 【方法技巧】..................................................................14 方法技巧. 常见能量的一些转化实例图表理解记忆法................................14 【巩固训练】..................................................................14 【学习目标】 课节核心素养目标 物理观念：能列举能量转化和转移的实例,知道能量守恒定律,知道能量转化和转移具有方向,能用能量守恒、能量转化和转移具有方向性的自然规律来分析自然现象、解释生产生活中的相关问题。 科学思维：能从能量转化和转移的角度认识效率,能用能量转化与守恒的观点分析问题。 科学探究: 通过对能量转移和转化的实际案例观察、分析,加深对能量转移、转化中的问题的认识。能从能量转化效率体会理想状态与实际的区别。 科学态度与责任担当：能体会能量守恒定律在科学发展中的意义。有主动提高效率的意识,能从能量转化和转移的方向性,领悟可持续发展的重要意义。能从能量守恒定律感受大自然的多样性与统一性,能体会物理学的发展深化了人类对自然的认识。 课节重点难点 重点：能量守恒定律;能量转移和转化的效率。 难点：能用能量守恒、能量转化和转移具有方向性的自然规律去认识物质世界。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1. 多种形式的能量 自然界存在着各种形式的能量。例如：机械能、内能、电能、太阳能、化学能、核能等。我们已学过机械能、电能和内能等，下面将学习化学能和核能。 1. 化学能 （1）概念：是由于化学反应而产生的能量。 （2）实例：木材的燃烧是一种化学反应，燃烧时产生的光和热就来源于木材里储存的化学能。食物也具有化学能，人们的生活、工作所消耗的能量就来源于食物里储存的化学能。 2. 核能 （1）概念：是由于核反应，物质的原子核结构发生变化而释放的能量。 （2）实例：原子弹、氢弹爆炸时释放的能量就来源于核能。 3. 交流与讨论 在日常生活和生产活动中处处都离不开能量。你能说出图中各种物体所具有的能量吗？ (1）山顶上的石块具有机械能（见图a）； (2）滚动的足球具有机械能（见图b）； (3）加热后的物体具有内能（见图c）； （4）牛奶、面包和水果具有化学能（见图d）； （5）导线中的电流具有电能（见图e）。 【注意】不同形式的能量区分 能量种类 概述 机械能 机械能包括动能和势能（势能包括重力势能和弹性势能）。 电能 发电机或电池等电源把其他形式的能转化为电能，电流通过用电器把电能转化为人们需要的能量形式。 内能 物体内所有分子无规则运动的动能以及分子势能的总和就是物体的内能。一切物体都有内能。 化学能 由于化学反应而产生的能量。 核能 由于核反应，物质的原子核结构发生变化而释放的能量。核电站工作、核弹爆炸的能量都来自核能。 太阳能 太阳辐射向地球传递的巨大的能量。 【例题1】下列关于能量转化的说法，正确的是（　　） A．图中，风力发电将空气的动能转化为电能 B．图中，拉开的弹弓将石子弹出的过程，弹性势能增大 C．图中，“神舟五号”载人飞船成功返航，返回舱在减速着陆过程中机械能守恒 D．图中，水平路面上疾驰的汽车，将重力势能转化为动能 【答案】A 【解析】A.风力发电是将机械能转化为电能，故A正确； B.拉开的弹弓发生了弹性形变，具有弹性势能，当放开石子时，弹弓的弹性形变程度变小，所以弹性势能变小，故B错误； C.当飞船减速着陆时，飞船的质量不变，速度减小，动能减小；质量不变，高度越来越小，重力势能越来越小，机械能减小，故C错误； D.汽车在水平路面上匀速行驶的过程中，质量不变，速度和高度也不变，则汽车的动能和重力势能都不变，故D错误。 （变式训练1）2022年6月5日，长征二号F遥十四运载火箭搭载神舟十四号载人飞船成功发射升空。关于运载火箭发射升空时涉及的物理知识，下列说法正确的是（　　） A. 使用的燃料热值较小 B. 大量“白气”涌向四周是扩散现象 C. 燃料燃烧时将内能转化为化学能 D. 燃气主要通过热传递使周围的空气内能增大 （变式训练2）如图是武汉江滩公园中安装了“风光互补”景观节能灯，如图所示，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。关于节能灯的设计解释最合理的是（　　） A．白天，太阳能电池板将太阳能转化为化学能 B．白天阳光照射太阳能电池板时，太阳能转化为电能 C．小风扇是风力发电机。将电能转化为机械能 D．蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能 （变式训练3）如图1所示是某型号手电筒风扇。只闭合照明开关时，照明灯亮起；只闭合风扇开关时，风扇单独工作。图2是手电筒风扇工作时的能量流向示意图，电池充电时，将能量以化学能的形式储存，工作时给电动机和照明灯供电。对下图方框中能量形式判断正确的是（    ） A．甲是“内能” B．乙是“电能” C．丙是“光能” D．丁是“机械能” 知识点2. 能量的转移与转化 1. 能量的转移：同种形式的能量在不同物体之间或同一物体的不同部分之间发生转移，称为能量的转移。 2. 能量的转化 自然界中，能量不但可以从一个物体转移到其他物体，而且可以从一种形式转化为其他形式。 （1）能量转化的过程是一种形式的能转化为其他形式的能的过程。 （2）不同形式的能量可以在一定条件下相互转化，如图所示。 ①钻木取火是机械能转化内能 ②水轮机带动发电机发电是机械能转化电能 ③LED灯发光是电能转化光能（和内能） 3. 地球上能量的来源 我们生产、生活中利用的能量大都来自太阳能。太阳辐射向地球传递了巨大的能量。 （1）水能和风能 水 、空气的流动产生了水能和风能，而水、空气流动的能量来自吸收的太阳能。 （2）煤、石油 、天然气等燃料中蕴含的能量 植物通过光合作用将太阳能转化为化学能储存在其体内，动物直接或间接地从植物中获取能量。古代的动物、植物遗体在地下或海底，经过一系列变化，变成了煤、石油、天然气等燃料。所以煤、石油 、天然气等燃料中蕴含的能量间接来自太阳能。 （3）直接利用太阳能：太阳能热水器、太阳能电池等。 【例题2】图是德州开发区使用的“风光互补”景观照明灯。它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池．下列解释合理的是（ ） A．光电池板是将电能转化为光能 B．照明灯是将内能转化为电能 C．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能 D．蓄电池夜晚放电，将电能转化为化学能 【答案】C 【解析】光电池板是将光能转化为电能；照明灯是将电能转化为光能；小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能；蓄电池夜晚放电，将化学能转化为电能。所以C项正确。 （变式训练1）下列现象中，只发生能的转移而未发生能的转化的是（ ） A.行驶中的电动自行车 B.爆竹点燃后腾空而起 C.滚摆越滚越低 D. 热水在空气中逐渐变凉 （变式训练2）在我国西藏高原地区，有一个羊八井地热区，地热电厂担负着拉萨市一部分电力供应。工作流程如图所示，经过地下井→汽轮机→发电机，其能量转化过程：将内能转化为______能再转化为____能. （变式训练3）雷电是大气中的放电现象，你能说出其中能量转化的方式吗 ? 知识点3. 能量守恒定律 1. 能量守恒现象实例分析 （1）小球的摆动 小球摆动时，势能与动能不断地相互转化。当小球到达最高处时势能最大；随着小球的下降，势能逐渐减小，动能逐渐增大，势能转化为动能；当小球下降到最低点时，势能最小，动能则最大。 小球摆动的高度越来越低，最后停下来。说明这个过程中机械能减小了，而摆动过程中要克服空气阻力做功，使小球和周围空气的内能增大。 （2）乒乓球的弹跳 从高处掉到地板上的乒乓球会先弹起后落下，落下又弹起，但是越跳越低，最终会静止下来。 这一过程中，小球的重力势能与动能不断地相互转化。乒乓球弹起的高度逐渐降低，说明总的机械能减小，而在这个过程中，乒乓球与地面碰撞及克服空气阻力做功，使乒乓球内能增大。 （3）跳动的小丑 如图所示的玩具小丑在跳动过程中，能量是如何转化的吗？ 玩具小丑向上跳时，弹簧恢复原长，弹性势能减少，小丑速度不为零，具有动能，小丑高度增加，重力势能增加。在小丑向上跳的过程中，弹性势能转化为动能和重力势能。 小丑跳动的幅度越来越小，最后停下来。说明这个过程中能量减小了，而跳动过程中要克服摩擦阻力做功，使小丑和周围空气的内能增大。 分析与总结 （1）小球、乒乓球和小丑的机械能减小，并不是能量丢失了，而是转化成了另一种形式的能——内能。 小球摆动次数越多，乒乓球弹起次数越多，阻力对它们做的功就越多，小球和乒乓球的内能增大就越多，而摆动和弹起的高度越低，机械能减小就越多，减小的机械能转化为增大的内能。 （2）可见，一个物体能量减小，并不是能量消失了，而是转移给了其他物体，或转化成了其他形式的能量；一个物体能量增大，并不是凭空产生了能量，而是从其他物体获得或从其他形式的能量转化而来。 2. 能量守恒定律的内容 能量既不会消灭，也不会创生，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，而能的总量保持不变。 3. 对能量守恒定律的理解 （1）能量守恒定律的普遍性 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。 自然界中的一切变化过程，只要有能量转移或转化，都遵循能量守恒定律。 （2）能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。 （3）能量守恒定律的成立是无条件的。 能量从一种形式转化为其他形式，一种形式的能量减少多少，其他形式的能量就会増加多少；能量从一个物体转移到另一个物体上，一个物体的能量减少多少，另一个物体的能量就増加多少。能量的总量保持不変。 注意：永动机的失败：不消耗能量，能够永远对外做功的机器——永动机是不存在的，它违背了能量守恒定律。 【例题3】下列对能量转化与守恒分析错误的是（　　） A．水电站主要将机械能转化为电能 B．由能量守恒定律可知，永动机是不可以制造成功的 C．太阳能热水器主要将太阳能转化为内能 D．由于能量不会凭空消失，所以内燃机会将内能全部转化成机械能 【答案】D 【解析】A．水电站是将水的机械能最终转化为电能，故A正确，不符题意； B．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。所有能量转化的过程都服从能量守恒定律。所以，永动机是不可能制造成功的，故B正确，不符合题意； C．太阳能热水器是吸收太阳能来加热水的，是将太阳能转化为内能，故C正确，不符合题意； D．由于能量不会凭空消失，内燃机在将内能转化为成机械能时，会有部分能量转移到空气中，不会全部转化成机械能，故D错误，符合题意。故选D。 （变式训练1）如图所示的是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是（　　） A．小球越跳越低，但每次到达地面时的速度相同 B．根据能量守恒定律，在此过程中小球的机械能总量是保持不变的 C．小球最终会静止，这说明小球具有的机械能凭空消失了 D．小球减小的机械能转化为其它形式的能，但总量保持不变 （变式训练2）有人设想的“永动机”如图所示。下列对该装置开始转动后的分析正确的是（　　） A．装置所具有的机械能始终不变 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，装置可以一直转动下去 D．装置中小球的动能和重力势能不会相互转化 （变式训练3）不同形式的能量可以在一定条件下相互转化，如图中给出了两个实例，请你做一些补充。圆圈内A的能量形式是_____能，圆圈内B的能量形式是______能，序号⑤的实例有____________（选填“摩擦生热”或“燃料燃烧”）。大量事实表明，能量在转化和转移的过程中，能量的总量_______（选填“变小”、“不变”或“变大”） 知识点4. 能量转移与转化的方向性 1. 能量转移的方向性 （1）观察以下日常生活中经常发生的一些现象，为什么？ 如图甲所示，瀑布飞流而下，这是因为：自然状态下水总是从高处流向低处. 甲图 如图乙所示，热水中的冰块逐渐熔化，这是因为：自然状态下热量总是从高温物体传递到低温物体 乙图 （2）想一想，以下情况会发生吗? 你坐在房间里，房间里充满空气。突然，这些空气自行聚拢到某一个角落，使你窒息，如图所示。 一杯水的内能自发集中到这杯水的上层，使上面的水剧烈地沸腾，而下面的水却结成了冰，如图所示。 结论：这两幅图所示的情况并不违反能量守恒定律，但却不可能发生，这是为什么呢？原来，自然界中许多自发的过程都是有方向的。 实践证明：能量的转移是有方向的. 2. 能量转化的方向性 我们从石油中提炼出汽油，汽车内燃机工作时，把汽油中的化学能转化为汽车的机械能、内能等。这些机械能、内能无法再转化回可以被利用的能源。所以说能量的转化是有方向的. 结论：能量的转移和转化是有方向性的. 3. 永动机 我们是在能量转化或转移过程中利用能量的。所谓“永动机”是这样一种机器：它不需要外界输入能量或者只需要一个初始能量就可以永远做功。层出不穷的“永动机”设计方案，都在科学的严格审查和实践的无情检验下一一失败了。1775 年，法国科学院宣布“本科学院以后不再审查有关‘永动机’的一切设计”。 永动机的失败是由于违反了能量守恒定律，这种机械是不可能制造出来的‌。 【例题4】（2024·山东济宁）小球在摆动过程中（如图所示），由于摩擦的存在，一部分机械能会转化为 ，这部分能量不可能自动地再转化为机械能，如果没有能量的补充，小球最终会停止运动。研究表明，自然界的能量是守恒的，能量的转化与转移具有 性。 【答案】 内能 方向 【解析】小球在摆动过程中，克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，机械能会减小，散失到空气中的内能无法自动转化为机械能，说明能量的转移和转化具有方向性。 （变式训练1）各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的，下面几幅图按能量转化的顺序，排列正确的是（　　） A．①②③④ B．②③④① C． ④③①② D．②①③④ （变式训练2）如图是汽油机的能量流向图，根据图中给出的信息可知，该内燃机的效率为 %。在能量的利用过程中，大量向外散失的能量不会自动再汇集回来，这说明能量的转化和转移具有 。人们用水作汽车冷却剂，是利用了水 大的性质。 （变式训练3）下列关于能量转化与转移的说法中正确的是 （ ） A．内能只能自动地从高温物体转移到低温物体 B．内能可以自动地从低温物体转移到高温物体 C．能量的转化、能量的转移都是有方向性的 D．我们是在能量的转化或转移的过程中利用能量的，不是什么能量都可利用的. 【方法技巧】 方法技巧. 常见能量的一些转化实例图表理解记忆法 【巩固训练】 一、多种形式的能量 1. 热机的特点是将燃料燃烧获得内能，然后通过做功驱动机器。它们都是利用了储存在燃料中的（　　） A．势能 B．电能 C．化学能 D．机械能 2．能量的转换是自然界普遍的现象。下列关于能量转换的分析错误的是（ ） A．水果电池：化学能→电能 B．发电机：电能→机械能 C．光合作用：光能→化学能 D．钻木取火：机械能→内能 3. 地球会永远绕太阳运动吗？ 二、能量的转移与转化 4. 关于能量的转化或转移过程，下列说法错误的是（　　） A．地球上的化石能源归根结底来自远古时期的太阳能 B．自然界中水能的循环再生过程不遵循能量守恒定律 C．空调将室内空气的内能转移至高温的室外需要消耗电能 D．热水自然变凉，能量自发的从高温物体转移至低温物体 5. 关功和能，下列说法正确的是（　　） A.能量从一个物体转移到另一个物体时，可以用功来量度能量转移的多少 B.力做功的过程就是能的转化过程，说明了功可以转化为能 C.物体做了多少功，就有多少能量消失 D.物体具有多少能，就一定能做多少功 6. 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 7.目前长沙城区的老居民小区正在进行水路改造，改造中用到了一种打孔工具﹣﹣冲击钻，冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下不断地冲击墙壁，打出圆孔，如图所示，冲击钻在工作过程中，其能量转化关系 是（　　） A．内能转化为机械能 B．内能转化为电能 C．只有机械能和内能的转化 D．有电能、机械能和内能的转化 8.我们的生产与生活总离不开能量及其转化。下列说法正确的是（ ） A.提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心 B.全自动洗衣机工作时.电能全部转化为机械能 C.吊装码头上，只要货物受到的合力为0,它的能量就不变 D.用燃气灶烧水，只要调大火力,燃气灶的加热效率就提高 9. 以下情景中，将电能转化为机械能的是（　　） A. 核电站利用反应堆产生内能 B. 电动机通电转动的过程 C. 光伏电池充电的过程 D. 汽油机的做功冲程 10.2024年5月，中国“嫦娥六号”任务搭载四个国际载荷成功发射升空。火箭发射时，燃料燃烧获得的能量使其加速升空，与该过程能量转化形式相同的是（　　） A．热机做功冲程 B．钻木取火过程 C．水力发电过程 D．物体上抛过程 11．现在流行一款鞋，穿上它走路时，鞋会发光，站着不动就不会发光。则这款鞋发光的原理，从能量转化的角度分析正确的是（　　） A．机械能转化为电能，再转化为光能 B．电能转化为机械能，再转化为光能 C．机械能转化为光能，再转化为电能 D．光能转化为机械能，再转化为电能 12.（2025·内蒙古呼和浩特一模）人类文明，一脉相传。从远古的水磨，到今天的水电站，都是人类对水能的合理开发与利用。如图所示，图甲是远古的水磨，流水冲击水轮，水轮转动，去汲水、碾谷、磨面；图乙是今天的水电站，流水冲击水轮，带动发电机发电。下列说法不正确的是（　　）    A．水轮是人类把水能转化成水轮动能的装置 B．流水冲击水轮，带动发电机发电，减少的水能等于发电机产生的电能 C．右图中的拦河大坝，起到了提高水重力势能的效果 D．流水通过水轮后，其机械能减小 13．下列能量转化或转移的情景中，属于能量转移的是（　　） A．燃料燃烧时发热 B．用热水袋取暖 C．钻木取火 D．电动机带动水泵把地下水送到地面 14．如图所示是一种太阳能背包。它的前面有一个太阳能电池板，里面有一个蓄电池，可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电。下列说法错误的是（　　） A．太阳能电池板将太阳能转化为电能 B．给蓄电池充电将电能转化为化学能 C．蓄电池放电将化学能转化为电能 D．小风扇工作将化学能转化为机械能 15. 如图所示，用酒精灯加热试管里的水，产生的水蒸气将试管塞冲向空中。在这个过程中，能量转化的顺序为（　　） A．内能——机械能——化学能 B．化学能——内能——机械能 C．机械能——内能——化学能 D．内能——化学能——机械能 16.说出下列过程中能量转化或转移的情况。 （1）启动汽车的发动机，汽车向前开。___________。 （2）滑滑梯时，臀部发烫。____________。 （3）利用电饭锅烧饭。_____________________。 （4）用太阳能电池板给十字路口的红绿灯供电。 ___。 17. 国产新型电动汽车具有各种“超能力”，其中“能量回收装置”是在踩下制动踏板时，通过对电路的控制，使驱动电动机变为发电机，以发电机发电产生的阻力来制动，此时，将 能转化为电能，再将电能转化为 能储存在蓄电池里。 18．将塑料梳子在化纤衣服上摩擦几下，再将梳子的一端靠近小纸片，会看到小纸片被　　 ，这种现象叫摩擦起电；在摩擦起电过程中，机械能转化为　　 能和内能． 19.下列各种现象中，哪些发生了能量的转移，哪些发生了能量的转化?如果是能的转化，请指出是什么能转化成什么能? (1)木柴燃烧，发光和热 (2)植物的光合作用 (3)手捧热水袋取暖 (4)流水冲转水轮机 (5)水轮机带动发电机发电 20. 同学们都知道，不同形式的能量可以在一定条件下相互转化。图表中给出了两个实例，你能做些补充吗？请另举出4个事例，完成下列表格。注意不得与实例中的能量转化关系雷同。 实物或现象 能量转化关系 实例1 加热器 电能转化为内能 实例2 电灯 电能转化为光能和内能 1 2 3 4 三、能量守恒定律 21. 如图是小球在地面弹跳的频闪照片， 下列说法中正确的是（　　） A．小球弹起的高度越来越小，说明此过程中能量不守恒 B．在此过程中小球的机械能总量是保持不变的 C．小球运动到相同的高度，具有相同的动能 D．在小球的运动中，有一部分机械能转化成了内能 22. 如图是一位“发明家”设计的一种永动机，他想利用上水池中的水向下的冲力使水轮发电机发电，然后利用发电机发出电能驱动抽水机把下水池中的水再抽回上水池。 （1）发电机工作时能量是如何转化的？ （2）该永动机能否持续运转？请简要说明理由。 23. 将热水倒进玻璃杯中，玻璃杯会变热，下列说法正确的是（　　） A．水将温度传给了玻璃杯 B．水含有的热量减少 C．玻璃杯增加的内能大于水减少的内能 D．能的总量保持不变 24．能量守恒定律：能量既不会 ，也不会 ，它只会从一种形式转化为另一种 ，或者从一个物体转移到另一个 ，而在转化和转移过程中，能量的总量 。 25．（2025·山东济南一模）自然界中，能量不但可以从一个物体转移到其他物体，而且可以从一种形式转化为其他形式。例如泉城广场荷花音乐喷泉利用电动机把水喷向空中时，电动机将 转化为机械能和内能，此过程中能的总量 （选填“逐渐增大”“保持不变”或“逐渐减小”）。 26.请阅读下面的介绍，回答相关问题 焦耳是一位伟大的物理学家，他成功地发现了焦耳定律，测出了热功当量……。但他在探索科学真理的道路上，也走过弯路。年轻的时候，焦耳也和许多人一样设想制作一种“永动机”——不需要给它提供任何动力（即不消耗任何能源）就能自动工作起来的机械装置。他曾通宵达旦地冥思苦想，不断地设计、制作，但没有一次是成功的。接连的失败引起了焦耳的深思，他没有像有些人那样“知迷不悟”，而是反思原来的设想，重新确定新的探究课题。经过不懈的努力，他终于在新的研究领域中取得了成功，发现了科学真理。 “永动机”制造一直失败的原因什么？它违背了什么规律？你从焦耳科学探究历程中得到的启示是什么？ 四、能量转移与转化的方向性 27. 如图所示是十三世纪法国亨内考设计的“魔轮”。轮子边缘上通过可以自由转动的铰链等距安装了12个相同的活动短杆，杆端分别套了一个相同的重球。亨内考认为由于右侧重球距离转轴较远，转轮会沿顺时针方向越转越快，即转轮的机械能会不断地增大。你认为这种说法是________（选填“正确”或“错误”）的，理由是__________ 。 28. 我们生活在能量的世界，社会的进步和发展离不开能量。对于能量、能源的认识，下列说法正确的 是（ ） A．做功过程实质是能量的转化或转移过程 B．能量转化具有方向性，所以能量不守恒 C．核燃料能量转化效率可达100%，需大力发展 D．煤、石油、天然气提供的能量源自地球本身 29. 汽车在刹车过程中，机械能转化为地面和轮胎的内能，这些内能将无法自动地转化为汽车的机械能，这种现象说明自发的能量转化过程是有一定 性的，但在能量的转化和转移过程中，能的总量 （选填“不断减少”、“保持不变”或“不断增加”）。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$