18.3 能量转化的基本规律（知识解读）-2025-2026学年九年级物理下册同步知识解读与专题训练（苏科版）

本讲义聚焦初中物理“能量转化的基本规律”，系统梳理能量守恒定律、能量的多种形式（如机械能、内能等）、能量转化（不同形式）与转移（同形式）及方向性等核心知识点，构建从认识能量形式到理解转化转移再到守恒定律的递进式学习支架。 该资料通过“钻木取火”“荡秋千能量变化”等典例及变式题，结合生活实例（如热风烘烤机、风力发电），强化能量观念（物理观念）与科学推理（科学思维）。课中助力教师引导学生辨析转化与转移，课后通过巩固训练帮助学生查漏补缺，提升应用能力。

18.3 能量转化的基本规律（知识解读）（解析版） •知识点1 能量守恒定律 •知识点2 能量及其存在的不同形式 •知识点3 能量的转化和转移 •作业 巩固训练 能量守恒定律 知识点1 1、能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能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，在转化或转移的过程中，能量的总量不变；这就是能量守恒定律。 2、应用：能量守恒定律对于科学研究、工程技术工作有着重要的指导意义。 注意： 能量守恒的普遍性：能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的基本定律之一。大到天体，小到原子核，无论是物理学的问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵循能量守恒定律。能量守恒定律是人类认识自然、利用自然、保护自然的有力武器。能量守恒定律告诉我们，有一种形式的能量减少或消失，一定有另一种形式的能量增加或产生，能量的总量是不变的！ 【典例1】下列关于能量的转化和守恒的说法中错误的是（　　） A．能量的利用是有条件的，也是有代价的 B．发电机发电时，将机械能转化为电能 C．“既要马儿跑，又要马儿不吃草”违背了能量守恒定律 D．“钻木取火”是通过做功的方式改变内能，属于能量的转移 【答案】D 【详解】A．能量的利用是有条件的，如需要特定的设备、环境，也有代价，如能源消耗，故A正确，不符合题意； B．发电机一般利用电磁感应原理，是将机械能转化为电能，故B正确，不符合题意； C．马在奔跑中是要消耗能量的；故“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的，故C正确，不符合题意； D．“钻木取火”是通过克服摩擦做功的方式改变内能的，将机械能转化为内能，属于能量的转化，故D错误，符合题意。 故选D。 【变式1-1】荡秋千的小敏在荡起一定高度以后，让秋千自由摆动，每次上升的高度逐渐减小，最后停下来，下列说法中正确的是（    ） A．在此过程中机械能守恒 B．能量在逐渐消失 C．机械能最终转化为内能，且总的能量守恒 D．只存在动能和重力势能的相互转化 【答案】C 【详解】ACD．秋千自由摆动的过程中，由于受到阻力的作用，机械能最终会全部转化为内能，即机械能不守恒，但总的能量保持不变，故AD错误，C正确； B．根据能量守恒定律，能量不会凭空消失，也不会凭空产生，因此能量不会逐渐消失，故B错误。 故选C。 【变式1-2】冬天人们常用热水袋暖手，这是通过 的方式改变手的内能；寒冷时双手相互搓搓会变热，是通过 的方式改变内能。发热纸是一种利用玻璃碳纤维和碳纤维制成的“特种纸”，用它可包装面包、香肠等小食品，通电后能使食品香热可口。发热纸的利用中发生的能量转化是 能转化为 能，在能量转化的过程中 能量守恒定律（选填“遵循”或“不遵循”）。 【答案】 热传递 做功 电 内 遵循 【详解】[1]冬天用热水袋暖手，是因为热水袋温度高，手温度低，热量从热水袋传递到手上，这是通过热传递的方式改变手的内能。 [2]双手相互搓搓，是通过克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，使手变热，所以是通过做功的方式改变内能。 [3][4]发热纸通电后发热，是消耗电能，获得内能，所以能量转化是电能转化为内能。 [5]能量守恒定律是自然界普遍的基本定律，任何能量转化过程都遵循能量守恒定律，发热纸的能量转化过程也不例外。 【变式1-3】自然界中，能量的转化和转移过程都遵守能量 定律，由于此定律是自然界最普遍的定律，人类 （选填“会”或“不会”）制造出永动机。 【答案】 守恒 不会 【详解】[1][2]在自然界里，能量的转化和转移过程都得遵循能量守恒定律，这是自然界普遍适用的基本规律。而永动机违背了能量守恒定律，所以人类不会制造出永动机。 能量及其存在的不同形式 知识点2 1、能量：物质运动的量化转换，简称“能”，在物理学中，能量是一个间接观察到的物理量，它往往被视为某一个物体对其他的物体做功的能力，由于功被定义为力作用一段距离，因此能量总是等同于沿着一定的长度阻挡大自然基本力量的能力。 2、能量的不同的形式：机械运动的动能和势能；热运动的内能；电磁运动的电磁能；化学运动的化学能等，他们分别以各种运动形式特定的状态参量来表示。 3、自然界的能包括：天然气，核能，风能，海洋温差能，水能，汽油，太阳能，电能，煤炭，氢能，煤气，蒸汽，柴油，石油，地热能，潮汐能，生物质能等。 【典例2】我们生活在能量的世界里，下列关于能量的说法错误的是（　　） A．运动的物体都具有能量 B．常见的势能形式包括重力势能和弹性势能 C．不同形式的能量之间不可以相互转化 D．在空中飞行的小鸟既有动能又有势能 【答案】C 【详解】A．由于运动而具有的能量叫动能，运动的物体都具有能量，故A正确，A不符合题意； B．机械能包括势能和动能，常见的势能形式包括重力势能和弹性势能，故B正确，B不符合题意； C．汽车在公路上行驶的过程中会将一部分机械能转化为内能，故不同形式的能量之间可以互相转化，故C错误，C符合题意； D．在空中飞行的小鸟具有高度，因而有重力势能，有速度，因而有动能，因此既有动能又有势能，故D正确，D不符合题意。 故选C。 【变式2-1】如题图所示是不同形式的能量的相互转化图，下列说法正确的是（ ） A．序号⑩的实例可以是风力发电 B．序号④的实例可以是看电视 C．圆圈内B的能量形式是电能 D．各种形式的能量可以相互转化，转化过程有损耗，能量守恒定律不成立 【答案】C 【详解】AC．由图可知，电灯可以将电能转化为光能，所以B是电能；加热器可以将电能转化为内能，所以A是内能。序号⑩是将机械能转化为内能，而风力发电是机械能转化为电能，故A错误，C正确； B．序号④是电能转化为化学能，看电视是将电能主要转化为光能和声能，序号④的实例不能是看电视，故B错误； D．各种形式的能量都可以在一定条件下相互转化，能量既不会消灭，也不会创生，只能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上，在转移和转化的过程中能的总量是保持不变的，即符合能量守恒定律，故D错误。 故选C。 【变式2-2】能量是与物体 有关的物理量，能量的形式多种多样，而且在自然界中能量不仅可以从一个地方 到另一个地方，不同形式的能量之间还可以相互 。 【答案】 运动 转移 转化 【详解】[1]能量是与物体运动有关的物理量。因为能量往往与物体的运动状态（如动能、势能等）紧密相关。 [2][3]自然界的能量有自然界中机械能、内能、光能、电能、化学能、核能；能量不仅可以从一个物体转移到另一个物体，或者由物体的一部分转移到另一部分，而且在一定条件下，各种形式的能还可以相互转化。 【变式2-3】物质通过吸、放热，在三种不同物态间变化。如图所示，物质M由乙物态变为丙物态的过程中需要吸热，这是能量的 （选填“转移”或“转化”）；在转移或转化的过程中，能量的总量是 （选填“变化”或“不变”）的。 【答案】 转移 不变 【详解】[1]物质M由乙物态变为丙物态的过程中需要吸热，是同种物质由于物态变化引起的能量变化，这属于能量的转移。 [2]根据能量守恒定律，在能量的转移和转化过程中，能量只会从一种形式转化成另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，能量在转化或转移的过程中总量不变。 能量的转化和转移 知识点3 1、能的转化：在一定条件下，一种形式的能量可以转化成另一种形式的能量，这种现象即为能量的转化。 （1）常见的能的转化现象：内燃机工作时，燃料在汽缸内燃烧，燃料内部储存的化学能通过燃烧转化成高温燃气的内能，高温燃气膨胀推动活塞运动做功，燃气的内能又转化为机械能，驱动机器转动。如果使用内燃机带动发电机发电，机械能又可以转化成电能，电能输送到各种用电器，电能又转化为其他形的能量。 （2）能量的转化有方向性：我们利用的各种形式的能最终会自然地转化成内能，散失到周围空气中，但内能不会自然地转化成其他形式的能量。如电灯在工作时，将电能转化为内能和光能，被周围的空气吸收，最终都变成了空气的内能，这是自然发生的，而空气的内能不能自动变成其他形式的能量。 2、能的转移：同一种形式的能从一个物体转移到另一个物体，能的形式并没有发生变化。 （1）能量的形式没有发生变化，但存在的位置发生了变化，这就是能的转移。内能够发生转移，其他形式的能也能够发生转移，如风吹帆船运动，流动空气的部分动能。 （2）能量的转移也有方向性：在热传递过程中，热量总是自然地由高温物体传向低温物体，故内能也总是自然地从高温物体转移到低温物体，而不会自然地从低温物体转移到高温物体。所以能量的转移是有方向的。 注意： 能量的转化、能量的转移、都是有方向性的，要逆向转化或转移能量，就会消耗其他的能量。例如冰箱里的热不会自动转移到温度较高的外部，而必须要消耗其他的能量（电能）才能把冰箱里的热量转移到冰箱外部。自然界中的一切实际变化过程都具有方向性，朝某个方向的变化是可以自发发生的，相反方向的变化却是受到限制的，这时如果要使变化了的事物重新恢复到原来的状态，一定会对外界产生无法消除的影响，这就是自然界的不可逆性；由此也说明了我们需要节约能源！ 【典例3】下列说法不正确的是（   ） A．电风扇工作时，发生的能量转化主要是电能转化为机械能 B．电饭煲的工作原理是将电能转换为内能 C．干电池放电时，在电池内部发生的能量转化主要是电能转化为化学能 D．太阳能发电站发电时，发生的能量转化主要是太阳能转化为电能 【答案】C 【详解】A. 电风扇工作时，消耗电能，主要获得机械能，还得到一小部分内能，故发生的能量转化主要是电能转化为机械能，故A正确，不符合题意； B. 电饭煲工作过程中，消耗了电能，获得了内能，故电饭煲的工作原理是将电能转换为内能，故B正确，不符合题意； C. 干电池放电时，可以向外提供电能，在电池内部发生的能量转化主要是化学能转化为电能。故C错误，符合题意； D. 太阳能发电站发电时，利用太阳能产生电能，发生的能量转化主要是太阳能转化为电能，故D正确，不符合题意。 故选C。 【变式3-1】如图是“风光互补”景观照明灯。它的最上端是一台风力发电机，灯柱上还配有太阳能电池板，底部的蓄电池可以储存电能。下面说法错误的是（　　） A．风力发电机工作时将风能转化为电能 B．太阳能电池板工作时将太阳能转化为化学能 C．蓄电池充电时将电能转化为化学能 D．照明灯工作时将电能转化为光能 【答案】B 【详解】A．风力发电机工作时，消耗风能，产生电能，将风能转化为电能，故A正确，不符合题意； B．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B错误，符合题意； C．蓄电池充电时相当于用电器，消耗电能，产生化学能，将电能转化为化学能，故C正确，不符合题意； D．照明灯属于用电器，一般为LED，工作时将电能主要转化为光能，故D正确，不符合题意。 故选B。 【变式3-2】如图甲所示，这是我国古代的“节能灯”——“省油灯”，图乙为其部分剖面示意图。灯油燃烧时，将 能转化为内能和光能；灯盏夹层内注水，是通过 的方式改变灯油的内能，降低油的温度，减慢油的蒸发；油燃烧过程中，其热值 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 化学 热传递 不变 【详解】[1]灯油燃烧时，灯油发生化学变化发光发热，将其蕴含的化学能通过燃烧的方式转化为内能和光能。 [2]灯盏夹层内注水，油放出热量，水吸收热量，是通过热传递的方式改变灯油的内能。 [3]热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否燃烧等均无关，故油燃烧过程中，其热值不变。 【变式3-3】某新型太阳能发电装置首次使用柔性电池板作为能量来源，电池板把太阳能直接转化为 能；当电池板接收太阳能的功率为1.5×105 W时，发电效率达35%，则展开8s后能够接收太阳能 J，可提供电能 J。 【答案】 电 1.2×106 4.2×105 【详解】[1]太阳能电池板可以通过阳光照射，将太阳能直接转化为电能。 [2][3]展开8s后能够接收太阳能 可提供电能 1．甘肃酒泉风电基地是我国第一个千万级风电基地的启动项目，基地中的风力发电机工作时的能量转化为（　　） A．机械能→电能 B．光能→电能 C．电能→机械能 D．电能→内能 【答案】A 【详解】风力发电机工作时，是利用风的动能（属于机械能）带动发电机的叶片转动，进而使发电机发电，将机械能转化为电能。 故选A。 2．下列四个现象中，属于内能转化为机械能的是（　　） A．压缩点燃棉花 B．蒸汽顶起壶盖 C．冬天搓手取暖 D．压缩冲程 【答案】B 【详解】A．压缩点燃棉花属于机械能转化为空气的内能，空气内能增加，温度升高，通过热传递将热量传递给棉花，棉花燃烧，故A不符合题意。 B．蒸汽顶起壶盖的原理为蒸气的内能转换为壶盖的机械能，故B符合题意。 C．冬天搓手取暖的原理为机械能转换为内能，使得手的温度升高，故C不符合题意。 D．热机的压缩冲程的能量转换为机械能转换为内能，故D不符合题意。 故选 B。 3．2024年12月17日，神舟十九号宇航员顺利完成第一次出舱活动，时长约9小时，刷新中国航天员出舱活动时长纪录，如图所示．下列说法正确的是（    ） A．航天员出舱时，相对于地球一定是静止的 B．航天员在太空中工作画面，是通过超声波传回地面的 C．太阳能电池板将太阳能转化为内能 D．航天员的头盔面罩采用防紫外线材料，是为了防止紫外线对面部的伤害 【答案】D 【详解】A．航天员出舱时，相对于地球的位置在不断变化，因此是运动的，故A错误； B．太空中是真空环境，超声波无法在真空中传播，航天员的工作画面是通过电磁波传回地面的，故B错误； C．太阳能电池板的作用是将太阳能转化为电能，而非内能，故C错误； D．紫外线会对人体皮肤、眼睛等造成伤害，航天员的头盔面罩采用防紫外线材料，能防止紫外线对面部的伤害，故D正确。 故选D。 4．人类利用太阳能的实质，是将太阳能转化为其他形式的能量。目前人类直接利用太阳能的方式是（　　） A．利用太阳能集热器直接把水加热 B．利用太阳能形成的风使风车发电 C．利用太阳能汽车，把太阳能直接转化为机械能 D．利用太阳能电池，把太阳能直接转化为化学能 【答案】A 【详解】A．太阳能集热器将太阳能直接转化为内能（热能）加热水，属于人类直接利用太阳能的方式，故A符合题意； B．风能是太阳能间接转化的能量（太阳加热空气形成风），风车发电是利用间接能源，并非直接利用太阳能，故B不符合题意； C．太阳能汽车是先将太阳能转化为电能，再转化为机械能，并非“直接转化为机械能”，故C不符合题意； D．太阳能电池是将太阳能直接转化为电能，而非化学能（化学能通常是蓄电池储存能量的形式），故D不符合题意。 故选A。 5．某路灯照明系统的太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，对下图方框中能量形式判断正确的是（   ） A．甲是“电能” B．乙是“化学能” C．丙是“化学能” D．丁是“机械能” 【答案】C 【详解】由题意可知整个过程是太阳能通过太阳能电池将太阳能转化为电能，电能通过蓄电池将电能转化为化学能储存在蓄电池中，晚上蓄电池对外放电，将化学能转化为电能供应路灯工作，路灯工作时将电能转化为光能，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 6．如图是志明同学练习原地掷实心球的情景。用力将实心球推过头顶后前掷，球在上升过程中（　　） A．动能逐渐增大 B．机械能在增大 C．重力势能增大 D．内能显著增大 【答案】C 【详解】AC．用力将实心球推过头顶后前掷，球在上升过程中，质量不变，速度减小，高度升高，球的动能减小、重力势能增大，故A不符合题意，C符合题意； BD．球克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，则机械能在减小，但机械能转化的内能较小，内能变化不明显，故B、D不符合题意。 故选C。 7．如图，物理兴趣小组制作了一个简易汽轮机装置。在易拉罐中装入适量的水，用酒精灯加热，水沸腾后从管口喷出蒸汽使风车转动。简易汽轮机工作过程中（　　） A．酒精燃烧将内能转化为化学能 B．蒸汽的内能全部转化为风车的机械能 C．蒸汽使风车转动的过程中能量转化方式与内燃机的做功冲程相同 D．蒸汽的内能不可能全部转化为风车的机械能，因此在转化过程中不符合能量守恒定律 【答案】C 【详解】A．酒精通过燃烧放出热量，将化学能转化为内能，故A错误； BD．蒸汽推动风车转动时，内能转化为风车的机械能，转化过程会有能量损失，但能的总量保持不变，转化过程中符合能量守恒定律，故BD错误； C．蒸汽使风车转动的过程中，内能转化为风车的机械能，内燃机的做功冲程中气体对活塞做功，气体内能转化为活塞的机械能，因此能量转化方式与内燃机的做功冲程相同，故C正确。 故选C。 8．下列关于能源信息说法中正确的是（　　） A．原子弹和氢弹是根据核聚变原理制成的 B．随着科学技术发展，人们能制造出一种既可以不消耗能源，又能不断对外做功的机器 C．光缆通信是通过光在光导纤维内壁上多次反射传递信息的 D．日常生活中可以看到各式各样的天线，它们只是用来发射电磁波的 【答案】C 【详解】A．原子弹是根据核裂变原理制成的，氢弹是根据核聚变原理制成的，故A错误； B．根据能量守恒定律，能量不能被创造或消灭，只能转化或转移，因此不可能制造出不消耗能源却能不断对外做功的机器，故B错误； C．光缆通信利用光在光导纤维中发生反射的原理传递信息，光在纤维内壁多次全反射实现信号传输，故C正确； D．天线既能发射电磁波，同时也能接收电磁波，故D错误。 故选C。 9．《天工开物》中记载有一种自动引水灌溉工具——“高转筒车”（如图所示）。使用时下方转轮安装在河道中，流水驱动转轮转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里不断输送到上方农田中。下列说法正确的是（　　） A．这是一台“永动机” B．“高转筒车”工作时不遵循能量守恒定律 C．“高转筒车”工作时，将河水的动能主要转化为竹筒中水的重力势能 D．“高转筒车”工作时，各部件之间发生摩擦，机械能转化为内能，这些内能可以自动地聚集起来推动转轮持续转动 【答案】C 【详解】A．永动机违背能量守恒定律，无法实现；“高转筒车” 是利用流水的能量工作，并非永动机，故A错误； B．所有机械的工作都遵循能量守恒定律，“高转筒车” 也不例外，故B错误； C．流水驱动转轮转动（利用河水的动能），竹筒将水输送到上方（使水的重力势能增加），因此河水的动能主要转化为竹筒中水的重力势能，故C正确； D．摩擦产生的内能会散失到环境中，无法自动聚集起来推动转轮持续转动（违背能量的转化方向性），故D错误。 故选C。 10．我国科技迅猛发展，在能源和材料等领域取得了辉煌的成绩，下列说法正确的是（　　） A．能量在转移和转化的过程中总量保持不变，因此我们不需要节约能源 B．我国空间站使用的柔性三结砷化镓太阳能电池板主要将太阳能转化为化学能 C．超导材料既可用于制作远距离输电导线，又可用于制作电炉的电阻丝 D．手机、电脑等电子产品的芯片多是用半导体材料制作的 【答案】D 【详解】A. 能量在转移和转化的过程中总量保持不变，符合能量守恒定律，但能量的转化和转移具有方向性，可利用的能源会减少，因此我们需要节约能源，故A错误； B. 太阳能电池板主要将太阳能转化为电能，而不是化学能，故B错误； C. 超导材料电阻为零，用于远距离输电导线可减少电能损耗，但用于电炉的电阻丝时，由于电阻为零无法产生热量，因此不能用于制作电炉的电阻丝，故C错误； D. 手机、电脑等电子产品的芯片主要使用半导体材料（如硅）制作，故D正确。 故选D。 11．电动机工作时是将 能转化为 能，电炉、电熨斗工作时是将 能转化为 能。太阳能电板发电时将 能转化为 能。 【答案】 电 机械 电 内 太阳 电 【详解】[1][2]电动机工作时，消耗电能，使电动机转动，获得机械能，所以是电能转化为机械能； [3][4]电炉、电熨斗工作时，利用电流的热效应，将电能转化为内能（热能），用于发热，即电能转化为内能； [5][6]太阳能电板（光伏板）发电时，吸收太阳能，通过光电效应等过程产生电能，是太阳能转化为电能。 12．“绿氢”是指通过使用太阳能、风能等 （选填“可再生”或“不可再生”）能源制造的氢气；核反应堆是通过可控 （选填“裂变”或“聚变”）反应释放核能的设备；中国空间站“天和”核心舱首次采用了大面积可展收柔性太阳能电池翼，单翼的发电功率可达9 kW，从能量转化的角度分析是太阳能转为 能。 【答案】 可再生 裂变 电 【解析】【小题1】[1]“绿氢”是通过电解水制氢，而电解所需的电能来自太阳能、风能等，太阳能、风能属于可再生能源，因为它们可以持续不断地从自然界获取，不会枯竭。 [2]目前人类已实现商业应用的核反应堆，都是利用重原子核（如铀-235、钚-239）的裂变反应来释放能量。虽然核聚变（如太阳内部）更清洁高效，但目前尚处于实验阶段，未实现可控商用。 [3]太阳能电池板的作用是将太阳能（光能）直接转化为电能。 13．北方的冬天供暖是事关民生的大事，近年来国家大力推进“煤改气”来减少碳排放量。燃气燃烧过程中将化学能转化为 能，给水加热，热水再通过暖气为家庭供暖，利用水作为输送热量的介质的好处之一是水具有较大的 ，降温时能放出更多的热量。 【答案】 内 比热容 【详解】[1]燃气燃烧过程中放出热量，将化学能转化为内能。 [2]利用水作为输送热量的介质的好处之一是水具有较大的比热容，水在同等条件下，降温时能放出更多的热量。 14．2025年11月3日中国空间站迎来“厨房神器”——热风烘烤机，烤好后鸡翅的香味四溢，这是一种 现象，太空烤箱将电能主要转化为 能；为实现太空烧烤自由，关键技术之一是解决油烟过滤的问题，其主净化部分是将油烟微粒在高压下带负电，根据 的原理，让它们被迁移到带正电的收集板，实现了对小颗粒油烟的捕捉。 【答案】 扩散 内 异种电荷相互吸引 【详解】[1]烤好后鸡翅的香味四溢，是香气分子在不停地做无规则运动的结果，属于扩散现象。 [2]太空烤箱工作时消耗了电能，获得了内能，故将电能转化为内能。 [3]油烟过滤时，其净化部分是将油烟微粒在高压下带负电，由于异种电荷相互吸引，故可以让它们被迁移到带正电的收集板上，实现了对小颗粒油烟的捕捉。 15．现在有的汽车采用涡轮增压发动机，它和普通发动机相比，能利用废气的能量压缩空气，增加气缸的进气量，使燃料燃烧更充分，动力更强。涡轮增压发动机和普通发动机消耗相同体积的汽油，燃料的热值 ，转化来的机械能 。（均选填“变大”“变小”或“不变”） 【答案】 不变 变大 【详解】[1]热值是燃料的固有属性，只与燃料的种类有关。 题目中消耗的是相同体积的汽油，汽油的种类未改变，因此燃料的热值不变。 [2]涡轮增压发动机能让燃料燃烧更充分，燃料释放的内能中，转化为机械能的比例更高。在消耗相同体积汽油的情况下，燃烧更充分会让更多的内能转化为机械能，因此转化来的机械能变大。 16．电动汽车为了节能，都安装了能量回收装置，在汽车刹车和下坡时，都能带动发电机发电，将汽车的 能转化为电能。有一次，小明爸爸把电动车开到山顶后，原路开车下山。小明认为他家的车可以这样一直重复开着而不用充电。小明的这种观念是 （选填“正确”或“错误”）的。 【答案】 机械 错误 【详解】[1]在汽车刹车和下坡时带动发电机，发电机将机械能转化为电能，再转化为蓄电池的化学能储存起来。 [2]由于在能量的转化过程中，有能量的散失，所以汽车不能永远运动下去，这种观念是错误的，它违背了能量守恒定律。 17．如图所示为古人“钻木取火”的情景。 (1)“钻木取火”过程中的能量转化情况与汽油机的 冲程中的能量转化情况相同；在能量转化的过程中，能量的总量 ； (2)若完全燃烧一定质量的干木柴，能将一壶2kg的水从25℃加热至100℃，则： ①干木柴烧水时，主要是通过 的方式增加水的内能；干木柴在燃烧的过程中，其热值 ； ②水吸收的热量为 J，至少需要 g的干木柴[，]。 【答案】(1) 压缩 保持不变/不变 (2) 热传递 不变 52.5 【详解】（1）[1][2]“钻木取火”是通过做功将机械能转化为内能，汽油机的压缩冲程也是活塞压缩气体做功，将机械能转化为内能；根据能量守恒定律，能量转化过程中，能量的总量保持不变。 （2）[1]干木柴烧水时，热量从火焰传递到水，是通过热传递的方式增加水的内能。 [2]热值是燃料的固有属性，只与燃料的种类有关，干木柴燃烧过程中热值不变。 [3][4]水吸收的热量 不计热量损失时，干木柴完全燃烧放出的热量 则干木柴的质量 18．“向深空，再出发”，2025年5月29日，在我国西昌卫星发射中心，天问二号探测器由长征三号运载火箭成功发射升空，开启了我国行星探测工程的新征程。 (1)长征三号运载火箭使用液态氢作燃料，主要是因为液态氢具有较大的 ；在火箭点火发射时将燃料燃烧后的 能转化为 能。 (2)火箭发射塔修建在水池上，利用了水的 较大，可以吸收更多的热，从而保护了发射塔不被高温烧毁。 (3)为应对深空探测中低温、低光照的复杂环境，天问二号采用了新型的扇形柔性太阳电池阵。其中应用的新型太阳电池的光电转换效率提升至34%。太阳能帆板是一种把太阳能转化为 能的装置。 【答案】(1) 热值 内 机械 (2)比热容 (3)电 【详解】（1 ）[1]运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量。 [2][3]燃料燃烧后产生高温高压的燃气，具有大量的内能；火箭升空时，燃气的内能转化为火箭的机械能。 （2 ）火箭发射塔修建在水池上，利用了水的比热容较大，相同条件下，水可以比其他物质吸收更多的热，从而保护了发射塔不被高温烧毁。 （3 ）太阳能帆板是太阳电池板，它的作用是把太阳能转化为电能。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 18.3 能量转化的基本规律（知识解读）（解析版） •知识点1 能量守恒定律 •知识点2 能量及其存在的不同形式 •知识点3 能量的转化和转移 •作业 巩固训练 能量守恒定律 知识点1 1、能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能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，在转化或转移的过程中，能量的总量不变；这就是能量守恒定律。 2、应用：能量守恒定律对于科学研究、工程技术工作有着重要的指导意义。 注意： 能量守恒的普遍性：能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的基本定律之一。大到天体，小到原子核，无论是物理学的问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵循能量守恒定律。能量守恒定律是人类认识自然、利用自然、保护自然的有力武器。能量守恒定律告诉我们，有一种形式的能量减少或消失，一定有另一种形式的能量增加或产生，能量的总量是不变的！ 【典例1】下列关于能量的转化和守恒的说法中错误的是（　　） A．能量的利用是有条件的，也是有代价的 B．发电机发电时，将机械能转化为电能 C．“既要马儿跑，又要马儿不吃草”违背了能量守恒定律 D．“钻木取火”是通过做功的方式改变内能，属于能量的转移 【变式1-1】荡秋千的小敏在荡起一定高度以后，让秋千自由摆动，每次上升的高度逐渐减小，最后停下来，下列说法中正确的是（    ） A．在此过程中机械能守恒 B．能量在逐渐消失 C．机械能最终转化为内能，且总的能量守恒 D．只存在动能和重力势能的相互转化 【变式1-2】冬天人们常用热水袋暖手，这是通过 的方式改变手的内能；寒冷时双手相互搓搓会变热，是通过 的方式改变内能。发热纸是一种利用玻璃碳纤维和碳纤维制成的“特种纸”，用它可包装面包、香肠等小食品，通电后能使食品香热可口。发热纸的利用中发生的能量转化是 能转化为 能，在能量转化的过程中 能量守恒定律（选填“遵循”或“不遵循”）。 【变式1-3】自然界中，能量的转化和转移过程都遵守能量 定律，由于此定律是自然界最普遍的定律，人类 （选填“会”或“不会”）制造出永动机。 能量及其存在的不同形式 知识点2 1、能量：物质运动的量化转换，简称“能”，在物理学中，能量是一个间接观察到的物理量，它往往被视为某一个物体对其他的物体做功的能力，由于功被定义为力作用一段距离，因此能量总是等同于沿着一定的长度阻挡大自然基本力量的能力。 2、能量的不同的形式：机械运动的动能和势能；热运动的内能；电磁运动的电磁能；化学运动的化学能等，他们分别以各种运动形式特定的状态参量来表示。 3、自然界的能包括：天然气，核能，风能，海洋温差能，水能，汽油，太阳能，电能，煤炭，氢能，煤气，蒸汽，柴油，石油，地热能，潮汐能，生物质能等。 【典例2】我们生活在能量的世界里，下列关于能量的说法错误的是（　　） A．运动的物体都具有能量 B．常见的势能形式包括重力势能和弹性势能 C．不同形式的能量之间不可以相互转化 D．在空中飞行的小鸟既有动能又有势能 【变式2-1】如题图所示是不同形式的能量的相互转化图，下列说法正确的是（ ） A．序号⑩的实例可以是风力发电 B．序号④的实例可以是看电视 C．圆圈内B的能量形式是电能 D．各种形式的能量可以相互转化，转化过程有损耗，能量守恒定律不成立 【变式2-2】能量是与物体 有关的物理量，能量的形式多种多样，而且在自然界中能量不仅可以从一个地方 到另一个地方，不同形式的能量之间还可以相互 。 【变式2-3】物质通过吸、放热，在三种不同物态间变化。如图所示，物质M由乙物态变为丙物态的过程中需要吸热，这是能量的 （选填“转移”或“转化”）；在转移或转化的过程中，能量的总量是 （选填“变化”或“不变”）的。 能量的转化和转移 知识点3 1、能的转化：在一定条件下，一种形式的能量可以转化成另一种形式的能量，这种现象即为能量的转化。 （1）常见的能的转化现象：内燃机工作时，燃料在汽缸内燃烧，燃料内部储存的化学能通过燃烧转化成高温燃气的内能，高温燃气膨胀推动活塞运动做功，燃气的内能又转化为机械能，驱动机器转动。如果使用内燃机带动发电机发电，机械能又可以转化成电能，电能输送到各种用电器，电能又转化为其他形的能量。 （2）能量的转化有方向性：我们利用的各种形式的能最终会自然地转化成内能，散失到周围空气中，但内能不会自然地转化成其他形式的能量。如电灯在工作时，将电能转化为内能和光能，被周围的空气吸收，最终都变成了空气的内能，这是自然发生的，而空气的内能不能自动变成其他形式的能量。 2、能的转移：同一种形式的能从一个物体转移到另一个物体，能的形式并没有发生变化。 （1）能量的形式没有发生变化，但存在的位置发生了变化，这就是能的转移。内能够发生转移，其他形式的能也能够发生转移，如风吹帆船运动，流动空气的部分动能。 （2）能量的转移也有方向性：在热传递过程中，热量总是自然地由高温物体传向低温物体，故内能也总是自然地从高温物体转移到低温物体，而不会自然地从低温物体转移到高温物体。所以能量的转移是有方向的。 注意： 能量的转化、能量的转移、都是有方向性的，要逆向转化或转移能量，就会消耗其他的能量。例如冰箱里的热不会自动转移到温度较高的外部，而必须要消耗其他的能量（电能）才能把冰箱里的热量转移到冰箱外部。自然界中的一切实际变化过程都具有方向性，朝某个方向的变化是可以自发发生的，相反方向的变化却是受到限制的，这时如果要使变化了的事物重新恢复到原来的状态，一定会对外界产生无法消除的影响，这就是自然界的不可逆性；由此也说明了我们需要节约能源！ 【典例3】下列说法不正确的是（   ） A．电风扇工作时，发生的能量转化主要是电能转化为机械能 B．电饭煲的工作原理是将电能转换为内能 C．干电池放电时，在电池内部发生的能量转化主要是电能转化为化学能 D．太阳能发电站发电时，发生的能量转化主要是太阳能转化为电能 【变式3-1】如图是“风光互补”景观照明灯。它的最上端是一台风力发电机，灯柱上还配有太阳能电池板，底部的蓄电池可以储存电能。下面说法错误的是（　　） A．风力发电机工作时将风能转化为电能 B．太阳能电池板工作时将太阳能转化为化学能 C．蓄电池充电时将电能转化为化学能 D．照明灯工作时将电能转化为光能 【变式3-2】如图甲所示，这是我国古代的“节能灯”——“省油灯”，图乙为其部分剖面示意图。灯油燃烧时，将 能转化为内能和光能；灯盏夹层内注水，是通过 的方式改变灯油的内能，降低油的温度，减慢油的蒸发；油燃烧过程中，其热值 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【变式3-3】某新型太阳能发电装置首次使用柔性电池板作为能量来源，电池板把太阳能直接转化为 能；当电池板接收太阳能的功率为1.5×105 W时，发电效率达35%，则展开8s后能够接收太阳能 J，可提供电能 J。 1．甘肃酒泉风电基地是我国第一个千万级风电基地的启动项目，基地中的风力发电机工作时的能量转化为（ ） A．机械能→电能 B．光能→电能 C．电能→机械能 D．电能→内能 2．下列四个现象中，属于内能转化为机械能的是（　　） A．压缩点燃棉花 B．蒸汽顶起壶盖 C．冬天搓手取暖 D．压缩冲程 3．2024年12月17日，神舟十九号宇航员顺利完成第一次出舱活动，时长约9小时，刷新中国航天员出舱活动时长纪录，如图所示．下列说法正确的是（    ） A．航天员出舱时，相对于地球一定是静止的 B．航天员在太空中工作画面，是通过超声波传回地面的 C．太阳能电池板将太阳能转化为内能 D．航天员的头盔面罩采用防紫外线材料，是为了防止紫外线对面部的伤害 4．人类利用太阳能的实质，是将太阳能转化为其他形式的能量。目前人类直接利用太阳能的方式是（　　） A．利用太阳能集热器直接把水加热 B．利用太阳能形成的风使风车发电 C．利用太阳能汽车，把太阳能直接转化为机械能 D．利用太阳能电池，把太阳能直接转化为化学能 5．某路灯照明系统的太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，对下图方框中能量形式判断正确的是（   ） A．甲是“电能” B．乙是“化学能” C．丙是“化学能” D．丁是“机械能” 6．如图是志明同学练习原地掷实心球的情景。用力将实心球推过头顶后前掷，球在上升过程中（　　） A．动能逐渐增大 B．机械能在增大 C．重力势能增大 D．内能显著增大 7．如图，物理兴趣小组制作了一个简易汽轮机装置。在易拉罐中装入适量的水，用酒精灯加热，水沸腾后从管口喷出蒸汽使风车转动。简易汽轮机工作过程中（　　） A．酒精燃烧将内能转化为化学能 B．蒸汽的内能全部转化为风车的机械能 C．蒸汽使风车转动的过程中能量转化方式与内燃机的做功冲程相同 D．蒸汽的内能不可能全部转化为风车的机械能，因此在转化过程中不符合能量守恒定律 8．下列关于能源信息说法中正确的是（　　） A．原子弹和氢弹是根据核聚变原理制成的 B．随着科学技术发展，人们能制造出一种既可以不消耗能源，又能不断对外做功的机器 C．光缆通信是通过光在光导纤维内壁上多次反射传递信息的 D．日常生活中可以看到各式各样的天线，它们只是用来发射电磁波的 9．《天工开物》中记载有一种自动引水灌溉工具——“高转筒车”（如图所示）。使用时下方转轮安装在河道中，流水驱动转轮转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里不断输送到上方农田中。下列说法正确的是（　　） A．这是一台“永动机” B．“高转筒车”工作时不遵循能量守恒定律 C．“高转筒车”工作时，将河水的动能主要转化为竹筒中水的重力势能 D．“高转筒车”工作时，各部件之间发生摩擦，机械能转化为内能，这些内能可以自动地聚集起来推动转轮持续转动 10．我国科技迅猛发展，在能源和材料等领域取得了辉煌的成绩，下列说法正确的是（　　） A．能量在转移和转化的过程中总量保持不变，因此我们不需要节约能源 B．我国空间站使用的柔性三结砷化镓太阳能电池板主要将太阳能转化为化学能 C．超导材料既可用于制作远距离输电导线，又可用于制作电炉的电阻丝 D．手机、电脑等电子产品的芯片多是用半导体材料制作的 11．电动机工作时是将 能转化为 能，电炉、电熨斗工作时是将 能转化为 能。太阳能电板发电时将 能转化为 能。 12．“绿氢”是指通过使用太阳能、风能等 （选填“可再生”或“不可再生”）能源制造的氢气；核反应堆是通过可控 （选填“裂变”或“聚变”）反应释放核能的设备；中国空间站“天和”核心舱首次采用了大面积可展收柔性太阳能电池翼，单翼的发电功率可达9 kW，从能量转化的角度分析是太阳能转为 能。 13．北方的冬天供暖是事关民生的大事，近年来国家大力推进“煤改气”来减少碳排放量。燃气燃烧过程中将化学能转化为 能，给水加热，热水再通过暖气为家庭供暖，利用水作为输送热量的介质的好处之一是水具有较大的 ，降温时能放出更多的热量。 14．2025年11月3日中国空间站迎来“厨房神器”——热风烘烤机，烤好后鸡翅的香味四溢，这是一种 现象，太空烤箱将电能主要转化为 能；为实现太空烧烤自由，关键技术之一是解决油烟过滤的问题，其主净化部分是将油烟微粒在高压下带负电，根据 的原理，让它们被迁移到带正电的收集板，实现了对小颗粒油烟的捕捉。 15．现在有的汽车采用涡轮增压发动机，它和普通发动机相比，能利用废气的能量压缩空气，增加气缸的进气量，使燃料燃烧更充分，动力更强。涡轮增压发动机和普通发动机消耗相同体积的汽油，燃料的热值 ，转化来的机械能 。（均选填“变大”“变小”或“不变”） 16．电动汽车为了节能，都安装了能量回收装置，在汽车刹车和下坡时，都能带动发电机发电，将汽车的 能转化为电能。有一次，小明爸爸把电动车开到山顶后，原路开车下山。小明认为他家的车可以这样一直重复开着而不用充电。小明的这种观念是 （选填“正确”或“错误”）的。 17．如图所示为古人“钻木取火”的情景。 (1)“钻木取火”过程中的能量转化情况与汽油机的 冲程中的能量转化情况相同；在能量转化的过程中，能量的总量 ； (2)若完全燃烧一定质量的干木柴，能将一壶2kg的水从25℃加热至100℃，则： ①干木柴烧水时，主要是通过 的方式增加水的内能；干木柴在燃烧的过程中，其热值 ； ②水吸收的热量为 J，至少需要 g的干木柴[，]。 18．“向深空，再出发”，2025年5月29日，在我国西昌卫星发射中心，天问二号探测器由长征三号运载火箭成功发射升空，开启了我国行星探测工程的新征程。 (1)长征三号运载火箭使用液态氢作燃料，主要是因为液态氢具有较大的 ；在火箭点火发射时将燃料燃烧后的 能转化为 能。 (2)火箭发射塔修建在水池上，利用了水的 较大，可以吸收更多的热，从而保护了发射塔不被高温烧毁。 (3)为应对深空探测中低温、低光照的复杂环境，天问二号采用了新型的扇形柔性太阳电池阵。其中应用的新型太阳电池的光电转换效率提升至34%。太阳能帆板是一种把太阳能转化为 能的装置。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $