第04讲 能量的转化与守恒（暑假预习讲义）新九年级物理新教材人教版

第04讲 能量的转化与守恒 内容导航 01 预习航标→ 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 概念建构：梳理核心概念，形成知识框架 考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑 例题精析：典型题目带路，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 关键词 学习目标导航 能量转化 能量转移能 量守恒定律 1.能结合实例区分能量的转化与能量的转移，清楚转化是能量形式改变、转移是能量形式不变。 2.会列举生活中常见的能量相互转化实例，准确判断能量变化形式。 3.熟记能量守恒定律完整内容，理解能量不会凭空产生、凭空消失。 4.能用能量守恒定律解释生活、生产中的相关现象，纠正 “永动机可以制成” 的错误认知。 学习重点：辨别能量转化与转移、能量守恒定律内容及应用。 学习难点：准确判断各类实例的能量变化形式、利用守恒规律分析物理过程。 情｜境｜启｜思 通过前面的学习，我们已经发现可以通过做功将其他形式的能量转化为内能。生活 中的风能、太阳能、电能、水能、化学能等，也可以相互转化吗？ 概｜念｜构｜建 1、能量转化：机械能、内能、电能等不同形式能量可相互 ；同种能量可发生 。 2、能量守恒定律：能量既不会 ，也不会 ，只会从一种形式转化、或从一个物体转移，总量 。 深｜研｜精｜炼 知识点01 能量及其存在的不同形式 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 ；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。 【例1】呼和浩特抽水蓄能电站位于呼和浩特市东北部的大青山区域，该电站由上水库、水道系统、下水库、地下厂房等组成，承担调峰填谷、储能、电网黑启动等功能，该电站为建设“风光无限”的内蒙古提供了新的储能方式，下列说法正确的是（     ） A．选址时，上下水库的高度差要小一些 B．水从上水库到下水库过程中，机械能可全部转化为电能 C．用电高峰时，将电网多余的电能转化成水的机械能 D．用电低谷时，将电网多余的电能转化成水的机械能 【方法点拨】依据对应的物质运动形式，区分机械能、内能、化学能等不同能量种类。 【即练1】乌东德水电站是我国在金沙江上建设的一座巨型水电站，是我国实施“西电东送”战略的核心工程之一，如图所示。乌东德水电站的拦河拱坝高270m。水电站满负荷发电时，一天的发电量就可以满足30万人一年的生活用电。下列说法正确的是（　　） A．水电站将电能转化为水的机械能 B．随着蓄水量的增加，水的动能增大 C．水电站放水发电的过程中，水的机械能增大 D．水电站放水发电的过程中，水的重力势能转化为动能 【即练2】我国风电装机容量已连续多年位居全球首位。风力发电利用空气流动具有的动能对外做功，同一风场中，空气质量一定，风速越大，空气具有的动能越________；风能具有间歇性，电网常利用抽水蓄能电站消纳过剩电能：用电动机带动水泵将下水库的水抽到高处水库，相同的水，位置越高，它的________能越大；抽水蓄能电站的能量转化效率________（选填“可能”或“不可能”）达到100%。 知识点02 能量的转化和转移 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 。 （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 ：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 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 ：在热传递过程中，热量总是自然地由 物体传向 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。 特别提醒：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。 【例2】2026年3月30日，“力箭二号”液体运载火箭在东风商业航天发射场点火升空，成功将卫星送入预定轨道。火箭加速上升过程中，能量的主要转化顺序是（　　） A．化学能内能机械能 B．内能化学能机械能 C．机械能内能化学能 D．化学能机械能内能 【探究归纳】能量转化是不同形式能量互换，转移是同种能量换物体，二者变化过程都具备方向性。 【即练3】一粒水稻种子从土壤到餐桌的奇妙旅程，本质上是一场能量的宏大接力。对这个过程描述正确的是（    ） A．光合作用——叶绿素将太阳能转化为机械能 B．收获加工——碾米电机将电能转化为化学能 C．蒸煮烹饪——天然气灶将化学能转化为内能 D．消化吸收——胃肠道将化学能转化为机械能 【即练4】垃圾分类回收是生态环保的需要，我国将生活垃圾焚烧用来发电，不仅能快速处理垃圾，还能输出电能。垃圾在燃烧过程中把化学能转化为____能，此过程中能量的总量_____（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 知识点03 能量守恒定律 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 。 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。 3、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！ 【例3】如图所示是我国传统的“走马灯”。点燃底部蜡烛，热空气上升驱动扇叶转动，观众可以看到纸马运动起来。下列说法错误的是（   ） A．蜡烛燃烧时化学能转化为内能 B．在能的转化和转移过程中，能的总量保持不变 C．热空气驱动扇叶转动时内能转化为机械能 D．扇叶不断地转动，说明能的总量不断在增加 【探究归纳】能量不会凭空产生或消失，只发生转化或转移，全过程总能量守恒，该定律适用于全学科各类自然现象。 【即练5】关于能量守恒定律，下列说法正确的是（    ） A．能量守恒定律只适用于机械能与内能之间的相互转化 B．“永动机”不可能制成，是因为它违反了能量守恒定律 C．能量在转化过程中越来越少，因此需要节约能源 D．摩擦生热过程中产生的热量是凭空创造出来的 【即练6】给手机充电时，电能转化为化学能储存在电池里，但同时手机会微微发热。有一部分电能变成了内能损失掉。这些损失掉的内能无法自发地重新变回电能。这说明能量的转化具有________，但在能量的转移和转化过程中，能的总量保持________。 一、单选题(共8题) 1．下列家用电器中，正常工作时，电能主要转化为机械能的是（　　） A．电风扇 B．电热水壶 C．电熨斗 D．电视机 2．我国正大力发展液态阳光技术：利用太阳能发电，再将电能转化为甲醇中的化学能储存；甲醇作为燃料供给汽车，实现清洁高效利用。下列关于能量转化的说法正确的是（　　） A．太阳能电池板将电能转化为太阳能 B．未来液态阳光技术的能量转化效率可达100% C．发动机将甲醇的化学能最终转化为汽车的机械能 D．能量在转化过程中总量会不断减少 3．2025年10月31日，搭载神舟二十一号载人飞船的长征二号运载火箭在酒泉卫星发射中心发射，成功将我国航天员送入空间站。火箭加速升空的过程中，下列分析正确的是（　　） A．火箭燃料燃烧释放的内能全部转化为机械能 B．飞船的动能、重力势能和机械能都增大 C．航天员的动能转化为重力势能 D．火箭的机械能始终保持不变 4．如图是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片转动对外做功，同时带动抽水器从低处将水抽到高处，从而循环工作。关于该装置，下列分析中正确的是（　　） A．高处水槽中的水的重力势能一定比低处水槽中水的重力势能大 B．水从高处流到低处，水的重力势能全部转化为水的动能 C．抽水器对其中的水不做功 D．该装置不可能实现持续循环工作 5．抽水蓄能是一种安全可靠的储能方式。抽水蓄能电站在用电低谷时，利用电网中多余的电能把水抽到高处储存起来，在用电高峰时把高处的水放下来发电供给用户使用。下列说法正确的是（     ） A．放水发电时，把电能转化成机械能 B．水从高处流下时，重力对水不做功 C．抽水蓄能时，水的重力势能增大 D．抽水蓄能时，水的机械能转化成电能 6．下列说法正确的是（     ） A．运动的小球具有机械能，但不具有内能 B．铁块很难被压缩，说明分子间只存在斥力 C．晶体在熔化过程中内能增加，但温度不变 D．内燃机通过做功冲程可以将机械能转化为内能 7．我国科技发展日新月异，多项重大工程体现了物理原理的应用。下列对相关科技实例中涉及的力学知识分析正确的是（　　） A．“长征三号乙”运载火箭发射北斗导航卫星时，火箭起飞升空时受平衡力 B．中国第一次自主火星探测任务的“天问一号”卫星在文昌航天发射场升空——上升过程中火箭燃料的化学能全部转化为卫星的机械能； C．“鲲龙AG600”水陆两栖飞机在执行水面汲水任务时，随着汲水量增加，飞机的质量增大，其重力和惯性均随之增大 D．“鹊桥”中继卫星为嫦娥四号提供地月通信中继服务，卫星在轨道运行时，若以月球为参照物，卫星是静止的 8．枪虾的大螯猛地合上时，能挤出速度很大的水柱，水柱产生的微小气泡在破裂瞬间会产生高温并发出很大的声音，还会发出一道极短的光。在这个过程中，没有涉及的能量转化是（   ） A．机械能转化为声能 B．机械能转化为内能 C．光能转化为化学能 D．机械能转化为光能 二、填空题(共7题) 9．用砂锅煮汤时，砂锅的比热容比水的比热容______（选填“大”或“小”）；汤汁沸腾时，温度______（选填“升高”“降低”或“不变”）；在整个用火加热过程中，砂锅的总能量______（选填“增加”“减少”或“保持不变”）。 10．如图所示，某滑雪场中，游客由一只科技感十足的“机器狗”牵引驰骋雪道，上演现实版“冰雪奇缘”。“机器狗”拉雪橇向前滑动，说明力可以改变物体的_______；“机器狗”的关节由电动机驱动，电动机工作时_______（选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。 11．如图所示是我国传统的走马灯。点燃底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人转动。 (1)在这一过程中，蜡烛燃烧产生的______能转化为扇叶和纸片小人的_____能。 (2)点燃蜡烛前，用手轻轻拨动一下扇叶后，扇叶和纸片小人也会转动一会儿，这是因为扇叶和纸片小人______。 12．如图所示的机器狗在托运一袋大米，机器狗内部电池充电时，能量转化情况为_____；在此过程中，能量的总量保持_____。 13．焚烧垃圾可以实现综合热利用。垃圾焚烧发电站对热值较高的废弃物进行高温焚烧，产生的能量把水加热成高温蒸汽，推动汽轮机转动，再带动发电机发电。在这个过程中，能量是从化学能转化为________，再转化为汽轮机的机械能，最后输出电能，输出的电能_______（选填“大于”“小于”或“等于”）推动汽轮机转动的内能。 14．火箭回收。 (1)如图是我国自主研发的朱雀三号火箭降落回收的过程，通过控制推力，沿竖直方向先从A点减速运动到B点，再从B点匀速运动到C点，忽略火箭质量的变化。则从A点到C点，机械能_________（选填“A变大”“B变小”或“C不变”），_________转化为_________（最后两空均选填“A机械能”或“B内能”） (2)以下过程中能量转化关系相同的是_________ A．钻木取火    B．风力发电    C．光合作用 D．电池充电    E.电扇运行    F.电磁感应 15．我国雅鲁藏布江大拐弯区域水能资源丰富，短短50公里内水的落差达2230米。为充分利用水能，刚开工的工程计划在山体内建设五级梯级电站，总装机容量约7000万千瓦，年发电量可满足3亿家庭用电需求。水电站的电功率大小与水的落差和水流出的________有关。采用五级梯级开发而非一级集中开发，可逐级减小水位落差，从而降低坝体承受的水的________，提高工程安全性，可利用水的能量_______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第04讲 能量的转化与守恒 内容导航 01 预习航标→ 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 概念建构：梳理核心概念，形成知识框架 考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑 例题精析：典型题目带路，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 关键词 学习目标导航 能量转化 能量转移能 量守恒定律 1.能结合实例区分能量的转化与能量的转移，清楚转化是能量形式改变、转移是能量形式不变。 2.会列举生活中常见的能量相互转化实例，准确判断能量变化形式。 3.熟记能量守恒定律完整内容，理解能量不会凭空产生、凭空消失。 4.能用能量守恒定律解释生活、生产中的相关现象，纠正 “永动机可以制成” 的错误认知。 学习重点：辨别能量转化与转移、能量守恒定律内容及应用。 学习难点：准确判断各类实例的能量变化形式、利用守恒规律分析物理过程。 情｜境｜启｜思 通过前面的学习，我们已经发现可以通过做功将其他形式的能量转化为内能。生活 中的风能、太阳能、电能、水能、化学能等，也可以相互转化吗？ 概｜念｜构｜建 1、能量转化：机械能、内能、电能等不同形式能量可相互转化；同种能量可发生转移。 2、能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会从一种形式转化、或从一个物体转移，总量保持不变。 深｜研｜精｜炼 知识点01 能量及其存在的不同形式 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。 【例1】呼和浩特抽水蓄能电站位于呼和浩特市东北部的大青山区域，该电站由上水库、水道系统、下水库、地下厂房等组成，承担调峰填谷、储能、电网黑启动等功能，该电站为建设“风光无限”的内蒙古提供了新的储能方式，下列说法正确的是（     ） A．选址时，上下水库的高度差要小一些 B．水从上水库到下水库过程中，机械能可全部转化为电能 C．用电高峰时，将电网多余的电能转化成水的机械能 D．用电低谷时，将电网多余的电能转化成水的机械能 【答案】D 【详解】A．重力势能大小与高度有关，相同质量的水，上下水库高度差越大，水的重力势能越大，发电时可转化的电能更多，因此选址时需要高度差大一些，故A错误； B．水流过程中，克服摩擦等会消耗部分机械能，因此机械能不可能全部转化为电能，故B错误； CD．用电低谷时，电网电能过剩，利用多余电能将水抽到高处的上水库，把电能转化为水的机械能储存起来；用电高峰时电网供电不足，放水下流带动发电机发电，把水的机械能转化为电能补充电网。故C错误，D正确。 故选D。 【方法点拨】依据对应的物质运动形式，区分机械能、内能、化学能等不同能量种类。 【即练1】乌东德水电站是我国在金沙江上建设的一座巨型水电站，是我国实施“西电东送”战略的核心工程之一，如图所示。乌东德水电站的拦河拱坝高270m。水电站满负荷发电时，一天的发电量就可以满足30万人一年的生活用电。下列说法正确的是（　　） A．水电站将电能转化为水的机械能 B．随着蓄水量的增加，水的动能增大 C．水电站放水发电的过程中，水的机械能增大 D．水电站放水发电的过程中，水的重力势能转化为动能 【答案】D 【详解】A．水电站是利用水的机械能发电，能量转化过程是水的机械能转化为电能，故A错误； B．蓄水量增加时，水库里的水近似静止，速度几乎不变，动能几乎不变；水位升高，增加的是水的重力势能，故B错误； C．放水发电时，水的机械能不断转化为电能，水自身的机械能是减小的，故C错误； D．放水发电时，高处的水下落，高度降低、重力势能减小，流速变快、动能增大，水的重力势能转化为动能，故D正确。 故选D。 【即练2】我国风电装机容量已连续多年位居全球首位。风力发电利用空气流动具有的动能对外做功，同一风场中，空气质量一定，风速越大，空气具有的动能越________；风能具有间歇性，电网常利用抽水蓄能电站消纳过剩电能：用电动机带动水泵将下水库的水抽到高处水库，相同的水，位置越高，它的________能越大；抽水蓄能电站的能量转化效率________（选填“可能”或“不可能”）达到100%。 【答案】大 重力势 不可能 【详解】动能的大小与物体的质量和速度有关，当空气质量（质量）一定时，风速越大，空气的速度越大，因此空气具有的动能越大；重力势能的大小与物体的质量和高度有关，相同的水质量相同，位置越高，高度越大，它的重力势能越大；在能量转化过程中，总会有一部分能量因克服摩擦、散热等损耗掉，无法完全转化为有用能量，所以抽水蓄能电站的能量转化效率不可能达到100%。 知识点02 能量的转化和转移 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。 特别提醒：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。 【例2】2026年3月30日，“力箭二号”液体运载火箭在东风商业航天发射场点火升空，成功将卫星送入预定轨道。火箭加速上升过程中，能量的主要转化顺序是（　　） A．化学能内能机械能 B．内能化学能机械能 C．机械能内能化学能 D．化学能机械能内能 【答案】A 【详解】火箭燃料储存的能量是化学能，燃料燃烧时，将化学能转化为燃气的内能；高温高压的燃气膨胀做功，推动火箭上升，将内能转化为火箭的 机械能，因此能量转化顺序为，化学能转化为内能再转化为机械能。 故选A。 【探究归纳】能量转化是不同形式能量互换，转移是同种能量换物体，二者变化过程都具备方向性。 【即练3】一粒水稻种子从土壤到餐桌的奇妙旅程，本质上是一场能量的宏大接力。对这个过程描述正确的是（    ） A．光合作用——叶绿素将太阳能转化为机械能 B．收获加工——碾米电机将电能转化为化学能 C．蒸煮烹饪——天然气灶将化学能转化为内能 D．消化吸收——胃肠道将化学能转化为机械能 【答案】C 【详解】A．光合作用中，叶绿素将太阳能转化为有机物内储存的化学能，不是机械能，故A错误； B．碾米电机工作时，将电能转化为电机转动的机械能，不是化学能，故B错误； C．天然气燃烧蒸煮食物时，将天然气储存的化学能转化为内能加热食物，能量转化描述正确，故C正确； D．人体消化吸收过程中，食物的化学能被人体吸收后，转化为维持生命活动的内能和机械能，并非只转化为机械能，描述错误，故D错误。 故选C。 【即练4】垃圾分类回收是生态环保的需要，我国将生活垃圾焚烧用来发电，不仅能快速处理垃圾，还能输出电能。垃圾在燃烧过程中把化学能转化为____能，此过程中能量的总量_____（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 内 不变 【详解】[1]垃圾燃烧过程中发生化学变化，释放出热量，将化学能转化为内能。 [2]根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其他物体，在此过程中能量的总量保持不变。 知识点03 能量守恒定律 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。 3、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！ 【例3】如图所示是我国传统的“走马灯”。点燃底部蜡烛，热空气上升驱动扇叶转动，观众可以看到纸马运动起来。下列说法错误的是（   ） A．蜡烛燃烧时化学能转化为内能 B．在能的转化和转移过程中，能的总量保持不变 C．热空气驱动扇叶转动时内能转化为机械能 D．扇叶不断地转动，说明能的总量不断在增加 【答案】D 【详解】A．蜡烛燃烧是化学反应，这个过程中，蜡烛储存的化学能转化为内能和光能，故A正确，不符合题意； B．根据能量守恒定律可知，在能的转化和转移过程中，能量的总量保持不变，故B正确，不符合题意； C．蜡烛燃烧产生的热空气密度变小而上升，形成对流，上升的热空气推动扇叶转动，带动纸马运动，这个过程是热空气的内能转化为扇叶和纸马的机械能，故C正确，不符合题意； D．根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能发生转化或转移，但能的总量保持不变，故D错误，符合题意。 故选D。 【探究归纳】能量不会凭空产生或消失，只发生转化或转移，全过程总能量守恒，该定律适用于全学科各类自然现象。 【即练5】关于能量守恒定律，下列说法正确的是（    ） A．能量守恒定律只适用于机械能与内能之间的相互转化 B．“永动机”不可能制成，是因为它违反了能量守恒定律 C．能量在转化过程中越来越少，因此需要节约能源 D．摩擦生热过程中产生的热量是凭空创造出来的 【答案】B 【详解】A．能量守恒定律是自然界普遍适用的规律，适用于各种形式能量间的相互转化，不仅仅局限于机械能与内能之间的相互转化，故A错误； B．“永动机”是指不消耗能量而能永远对外做功的机器，它凭空地创造了能量，这违背了能量守恒定律，所以“永动机”不可能制成，故B正确； C．能量在转化过程中不会减少，但能量的转化和转移具有方向性，有些能量可以利用，有些则不能。我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源，故C错误； D．能量不能凭空创造，只能转移或者转化，故D错误。 故选B。 【即练6】给手机充电时，电能转化为化学能储存在电池里，但同时手机会微微发热。有一部分电能变成了内能损失掉。这些损失掉的内能无法自发地重新变回电能。这说明能量的转化具有________，但在能量的转移和转化过程中，能的总量保持________。 【答案】 方向性 不变 【详解】能量的转化和转移具有方向性，不能逆向自发进行。 根据能量守恒定律，在能量的转移和转化过程中，能的总量始终保持不变，不会凭空产生，也不会凭空消失。 一、单选题(共8题) 1．下列家用电器中，正常工作时，电能主要转化为机械能的是（　　） A．电风扇 B．电热水壶 C．电熨斗 D．电视机 【答案】A 【详解】A．电风扇依靠电动机工作，正常工作时电能主要转化为机械能，故A符合题意； B．电热水壶是加热设备，电能主要转化为内能，故B不符合题意； C． 电熨斗依靠发热工作，电能主要转化为内能，故C不符合题意； D．电视机工作时，电能主要转化为光能和声能，故D不符合题意。 故选A 。 2．我国正大力发展液态阳光技术：利用太阳能发电，再将电能转化为甲醇中的化学能储存；甲醇作为燃料供给汽车，实现清洁高效利用。下列关于能量转化的说法正确的是（　　） A．太阳能电池板将电能转化为太阳能 B．未来液态阳光技术的能量转化效率可达100% C．发动机将甲醇的化学能最终转化为汽车的机械能 D．能量在转化过程中总量会不断减少 【答案】C 【详解】A．太阳能电池板吸收太阳能，输出电能，将太阳能转化为电能，故A错误； B．能量的损失不可避免，未来液态阳光技术的能量转化效率不可能达到100%，故B错误； C．甲醇作为燃料供给汽车的发动机，最终驱动汽车行驶，发动机将甲醇的化学能最终转化为汽车的机械能，故C正确； D．根据能量守恒定律，能量在转化过程中总量不变，故D错误。 故选C。 3．2025年10月31日，搭载神舟二十一号载人飞船的长征二号运载火箭在酒泉卫星发射中心发射，成功将我国航天员送入空间站。火箭加速升空的过程中，下列分析正确的是（　　） A．火箭燃料燃烧释放的内能全部转化为机械能 B．飞船的动能、重力势能和机械能都增大 C．航天员的动能转化为重力势能 D．火箭的机械能始终保持不变 【答案】B 【详解】A．火箭燃料燃烧释放的内能，一部分会散失到周围环境中，一部分转化为火箭的内能，并非全部转化为机械能，故A错误； B．火箭加速升空时，气体推力推动飞船前进，质量不变，速度变大，动能增大，高度变高，重力势能增大，所以机械能增大，故B正确； C．航天员随飞船加速升空，动能和重力势能均增大，不存在动能转化为重力势能的过程，是燃料的内能转化为航天员的机械能，故C错误； D．火箭的动能和重力势能都在增大，机械能是动能与重力势能之和，所以机械能不断增大，并非始终不变，故D错误。 故选B。 4．如图是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片转动对外做功，同时带动抽水器从低处将水抽到高处，从而循环工作。关于该装置，下列分析中正确的是（　　） A．高处水槽中的水的重力势能一定比低处水槽中水的重力势能大 B．水从高处流到低处，水的重力势能全部转化为水的动能 C．抽水器对其中的水不做功 D．该装置不可能实现持续循环工作 【答案】D 【详解】A.重力势能与物体的质量和高度有关，由于两个水槽中水的质量的大小关系未知，因此无法比较两个水槽中的水的重力势能，故A错误； B.水从高处流到低处的过程中要冲击叶片，对叶片做功，此时水将一部分能量转移给叶片，因此水的重力势能没有全部转化为水的动能，故B错误； C.抽水器将水从低处抽到高处，需要克服水的重力做功，故C错误； D.永动机违反了能量守恒定律，因此不可能实现持续循环工作，故D正确。 故选D。 5．抽水蓄能是一种安全可靠的储能方式。抽水蓄能电站在用电低谷时，利用电网中多余的电能把水抽到高处储存起来，在用电高峰时把高处的水放下来发电供给用户使用。下列说法正确的是（     ） A．放水发电时，把电能转化成机械能 B．水从高处流下时，重力对水不做功 C．抽水蓄能时，水的重力势能增大 D．抽水蓄能时，水的机械能转化成电能 【答案】C 【详解】A．放水发电时，高处水的重力势能转化为电能，并非电能转化为机械能，故A错误； B．水从高处流下时，水受到竖直向下的重力，且沿重力方向移动了距离，重力对水做功，故B错误； C．重力势能大小与质量、高度有关，抽水蓄能时，水被抽到高处，质量不变，高度增加，因此水的重力势能增大，故C正确； D．抽水蓄能时，消耗电网多余的电能，将电能转化为水的机械能（重力势能）储存，并非水的机械能转化为电能，故D错误。 故选C。 6．下列说法正确的是（     ） A．运动的小球具有机械能，但不具有内能 B．铁块很难被压缩，说明分子间只存在斥力 C．晶体在熔化过程中内能增加，但温度不变 D．内燃机通过做功冲程可以将机械能转化为内能 【答案】C 【详解】A．一切物体在任何情况下都具有内能，因此运动的小球在具有机械能的同时，必定也具有内能，故A错误； B．分子间的引力和斥力是同时存在的，铁块很难被压缩是因为当分子受挤压间距变小时，斥力大于引力，整体对外表现为斥力，而非只存在斥力，故B错误； C．晶体在熔化过程中需要不断吸收热量，因此其内能不断增加，但由于晶体有固定的熔点，其温度在此过程中保持不变，故C正确； D．内燃机在做功冲程中，是高温高压的燃气推动活塞膨胀做功，将内能转化为机械能；将机械能转化为内能的过程发生在压缩冲程，故D错误。 故选C。 7．我国科技发展日新月异，多项重大工程体现了物理原理的应用。下列对相关科技实例中涉及的力学知识分析正确的是（　　） A．“长征三号乙”运载火箭发射北斗导航卫星时，火箭起飞升空时受平衡力 B．中国第一次自主火星探测任务的“天问一号”卫星在文昌航天发射场升空——上升过程中火箭燃料的化学能全部转化为卫星的机械能； C．“鲲龙AG600”水陆两栖飞机在执行水面汲水任务时，随着汲水量增加，飞机的质量增大，其重力和惯性均随之增大 D．“鹊桥”中继卫星为嫦娥四号提供地月通信中继服务，卫星在轨道运行时，若以月球为参照物，卫星是静止的 【答案】C 【详解】A．火箭起飞升空时，速度在不断增大，运动状态发生改变，因此受到的是非平衡力，故A错误； B．火箭燃料燃烧时，化学能转化为内能，内能再转化为机械能，但过程中会有热量散失、克服摩擦做功等能量损失，化学能不可能全部转化为卫星的机械能，故B错误； C．根据，质量增大时重力随之增大；惯性大小只与质量有关，质量越大，惯性越大，故C正确； D．“鹊桥”中继卫星在轨道运行时，相对于月球的位置在不断变化，因此以月球为参照物，卫星是运动的，故D错误。 故选C。 8．枪虾的大螯猛地合上时，能挤出速度很大的水柱，水柱产生的微小气泡在破裂瞬间会产生高温并发出很大的声音，还会发出一道极短的光。在这个过程中，没有涉及的能量转化是（   ） A．机械能转化为声能 B．机械能转化为内能 C．光能转化为化学能 D．机械能转化为光能 【答案】C 【详解】A．枪虾大螯合上挤出水柱，水柱产生的微小气泡在破裂瞬间发出很大的声音，这个过程将机械能转化为了声能，故A不符合题意； B．气泡在破裂瞬间会产生高温，说明物体的内能增加，这个过程将机械能转化为了内能，故B不符合题意； C．光能转化为化学能是指利用光能来发生化学反应，从而储存能量的过程，题干描述的现象是发光，是能量的释放，而不是吸收光能储存化学能，没有涉及该能量转化，故C符合题意； D．气泡在破裂瞬间还会发出一道极短的光，这个过程将机械能转化为了光能，故D不符合题意。 故选C。 二、填空题(共7题) 9．用砂锅煮汤时，砂锅的比热容比水的比热容______（选填“大”或“小”）；汤汁沸腾时，温度______（选填“升高”“降低”或“不变”）；在整个用火加热过程中，砂锅的总能量______（选填“增加”“减少”或“保持不变”）。 【答案】 小 不变 增加 【详解】水的比热容是常见物质中较大的，砂锅的比热容小于水的比热容； 液体沸腾的特点是持续吸热但温度保持不变，因此汤汁沸腾时温度不变； 用火加热过程中，砂锅通过热传递吸收热量，其总能量会增加。 10．如图所示，某滑雪场中，游客由一只科技感十足的“机器狗”牵引驰骋雪道，上演现实版“冰雪奇缘”。“机器狗”拉雪橇向前滑动，说明力可以改变物体的_______；“机器狗”的关节由电动机驱动，电动机工作时_______（选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。 【答案】 运动状态 遵循 【详解】力的作用效果有两种：改变物体的形状、改变物体的运动状态。原本静止的雪橇被机器狗拉动向前滑动，速度发生变化，运动状态改变，说明力可以改变物体的运动状态。 能量守恒定律是自然界的普遍规律，所有能量转化、转移过程都遵循该定律。电动机工作时将电能转化为机械能和内能，能量总和保持不变，依然遵循能量守恒定律。 11．如图所示是我国传统的走马灯。点燃底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人转动。 (1)在这一过程中，蜡烛燃烧产生的______能转化为扇叶和纸片小人的_____能。 (2)点燃蜡烛前，用手轻轻拨动一下扇叶后，扇叶和纸片小人也会转动一会儿，这是因为扇叶和纸片小人______。 【答案】(1) 化学 机械 (2)具有惯性 【详解】（1）[1][2]蜡烛燃烧将化学能转化为内能，加热空气使热空气上升；上升的热空气推动扇叶转动，将内能进一步转化为扇叶和纸片小人的机械能。 （2）用手拨动扇叶后，扇叶和纸片小人由静止变为运动，松手后它们会继续转动一会儿，是因为扇叶和纸片小人具有惯性，会保持原来的运动状态继续运动，最终在阻力作用下慢慢停下。 12．如图所示的机器狗在托运一袋大米，机器狗内部电池充电时，能量转化情况为_____；在此过程中，能量的总量保持_____。 【答案】 电能转化为化学能 不变 【详解】[1]机器狗内部电池充电时，消耗电能，获得化学能，储存在电池中，所以能量转化情况为电能转化为化学能。 [2]由能量守恒定律可知，能量转化过程中，能量的总量保持不变。 13．焚烧垃圾可以实现综合热利用。垃圾焚烧发电站对热值较高的废弃物进行高温焚烧，产生的能量把水加热成高温蒸汽，推动汽轮机转动，再带动发电机发电。在这个过程中，能量是从化学能转化为________，再转化为汽轮机的机械能，最后输出电能，输出的电能_______（选填“大于”“小于”或“等于”）推动汽轮机转动的内能。 【答案】 内能 小于 【详解】[1]垃圾燃烧时，储存的化学能通过燃烧释放，转化为水和蒸汽的内能，内能再推动汽轮机转动，转化为汽轮机的机械能，最后发电机把机械能转化为电能。 [2]在能量转化过程中，总会有部分能量因散热、克服摩擦等损耗掉，不可能全部转化为最终需要的能量，因此最终输出的电能小于推动汽轮机转动的内能。 14．火箭回收。 (1)如图是我国自主研发的朱雀三号火箭降落回收的过程，通过控制推力，沿竖直方向先从A点减速运动到B点，再从B点匀速运动到C点，忽略火箭质量的变化。则从A点到C点，机械能_________（选填“A变大”“B变小”或“C不变”），_________转化为_________（最后两空均选填“A机械能”或“B内能”） (2)以下过程中能量转化关系相同的是_________ A．钻木取火    B．风力发电    C．光合作用 D．电池充电    E.电扇运行    F.电磁感应 【答案】(1) B A B (2)BF 【详解】（1）火箭从A点减速运动到B点，高度降低、速度减小，动能和重力势能都变小，从B点匀速运动到C点，高度降低、速度不变，动能不变，重力势能减小。动能和势能的总和为机械能，故机械能变小。 整个过程中，火箭受到空气阻力和反推作用，需要克服阻力做功，机械能不断转化为内能，因此机械能总量变小。 （2）A．钻木取火：机械能→内能 B．风力发电：机械能→电能 C．光合作用：光能→化学能 D．电池充电：电能→化学能 E．电扇运行：电能→机械能 F．电磁感应：机械能→电能 其中，B和F的能量转化都是机械能转化为电能，二者关系相同。故选BF。 15．我国雅鲁藏布江大拐弯区域水能资源丰富，短短50公里内水的落差达2230米。为充分利用水能，刚开工的工程计划在山体内建设五级梯级电站，总装机容量约7000万千瓦，年发电量可满足3亿家庭用电需求。水电站的电功率大小与水的落差和水流出的________有关。采用五级梯级开发而非一级集中开发，可逐级减小水位落差，从而降低坝体承受的水的________，提高工程安全性，可利用水的能量_______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 流量 压强 不变 【详解】[1]水电站发电是水的重力势能转化为电能，单位时间内发出的电能（电功率），和水的落差、单位时间流出的水量即水的流量有关，落差越大、流量越大，水能提供的电功率越大。由此可知，水电站的电功率大小与水的落差和水流出的流量有关。 [2]根据液体压强公式，采用五级梯级开发逐级减小水位落差h，则水对坝体的压强会减小，进而降低坝体承受的水的压强。 [3]水的重力势能只与水的质量和总高度有关，与是否分级无关，总落差和水量不变，总重力势能也不变，水的能量不变。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $