14.1 能量的转化与守恒（举一反三·讲义）物理新教材人教版九年级全一册

本初中物理讲义聚焦“能量的转化与守恒”核心知识点，从生活现象入手梳理能量转化（常见形式及转化与转移的区分），进而归纳能量守恒定律（内容、特点），最后以永动机问题深化理解，构建完整知识支架。 资料通过双手揉搓发热等生活情景导入，激发科学探究兴趣，结合期末真题例题培养科学思维中的科学推理，课后作业联系抽水蓄能电站等实际应用强化能量观念，课中辅助教师引导学生从现象到本质，课后帮助学生查漏补缺。

14.1 能量的转化与守恒 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（3个知识归纳+3个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入  动手小问题：双手用力相互揉搓，手心为什么会发热？消失的动能去哪了？  生活观察问题：太阳能小风扇放在阳光下会转动，遮住阳光立刻停下，是什么能量让风扇转动？能量发生了怎样的变化？  电器思考问题：给手机充电消耗电能，电能消失了吗？手机没电开机发光发热，内部储存的能量又转化成了什么？  水力发电问题：水流冲击发电机产生电能，水流的机械能减少，电能凭空出现吗？  核心悬念主问题：所有现象里，一种能量不断减少，另一种能量不断增加，减少的能量是不是彻底消失了？新增的能量又是从哪里来的？宇宙中所有能量的总量会改变吗？ 永动机存在吗？ 知识归纳 【知识点1 能量的转化】 1.常见能量： 机械能：动能 + 势能（重力势能、弹性势能） 内能（热能）：物体内部分子热运动具有的能 电能：电荷定向移动具有的能 化学能：燃料、食物、电池储存的能量 光能：发光物体携带的能量 核能：原子核裂变、聚变释放的能量 2.两个关键词区分： 转化：能量形式改变（如电灯：电能→光能 + 内能） 转移：能量形式不变，只是换物体（热传递：高温内能→低温内能） 【例1】（25-26•九年级上·河南开封•期末）关于能量及其转化，下列说法正确的是（　　） A．水力发电是将水的机械能转化为电能 B．洗衣机工作时，将电能全部转化为机械能 C．热机工作时，将内能全部转化为机械能 D．手机充电时，将化学能转化为电能 【答案】A 【详解】A．水力发电利用水流的动能和重力势能（统称机械能）推动水轮机转动，再带动发电机发电，最终将水的机械能转化为电能。故A正确； B．洗衣机工作时，大部分电能转化为电机的机械能，同时有一部分电能会因电流的热效应转化为内能。故B错误； C．热机的效率永远小于 100%，工作时只有部分内能转化为机械能，其余内能会通过废气、散热等方式损失掉。故C错误； D．手机充电是用电器，过程是将电能转化为电池的化学能储存起来；放电时才是将化学能转化为电能。故D错误。 故选A。 【变式1-1】（25-26•九年级上·河北保定•期末）下列关于能量的说法中，正确的是（    ） A．洗衣机工作时是将机械能转化为电能 B．电水壶工作时是将内能转化为电能 C．用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明内能可以转移 D．风力发电机是将电能转化为机械能 【答案】C 【详解】A．洗衣机工作时，消耗电能，产生机械能，是将电能转化为机械能的过程，故A错误； B．电水壶工作时消耗电能，产生内能，是将电能转化为内能的过程，故B错误； C．用热水泡脚，是通过热传递的方式改变脚的内能使身体会感觉暖和的，这个过程是内能的转移过程，说明内能可以转移，故C正确； D．风力发电机利用风力驱动发电机转动，从而产生电能，因此是将机械能转化为电能，故D错误。 故选C 。 【变式1-2】（25-26•九年级上·内蒙古通辽•期末）下列四幅图中，关于能量转化的说法错误的是（　　） A．图甲，过山车向下运动时将重力势能转化为动能 B．图乙，水电站将水的机械能转化为电能 C．图丙，自行车运动员奋力蹬车时，人体内的一部分化学能转化为机械能 D．图丁，汽车在刹车过程中，刹车片会发热，将内能转化为机械能 【答案】D 【详解】A．图甲，过山车向下运动时，质量不变，高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，故重力势能转化为动能，故A正确，不符合题意； B．图乙，水力发电，消耗水的机械能，获得了电能，将机械能转化为电能，故B正确，不符合题意； C．图丙，自行车运动员奋力蹬车时，消耗了人的化学能，获得了自行车和人的机械能，人体内的一部分化学能转化为动能，故C正确，不符合题意； D．图丁，汽车在刹车过程中，刹车片会发热，此过程中克服摩擦做功，将机械能转化为内能，故D错误，符合题意。 故选D。 【知识点2 能量守恒定律】 1.能量守恒定律内容：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 为另一种形式，或者从一个物体 转移 到另一个物体；在转化和转移的全过程中，能量的总量保持不变。 2.关键特点 （1）总量永远不变，只是形式、位置改变； （2）能量转化过程一定伴随损耗（摩擦、散热变成内能散失），有用能量 减少 ，但总能量 不变 ； （3）能量转化具有方向性：散失的内能不能自动复原为其他可利用能量。 【例2】（25-26•九年级上·辽宁阜新•期末）关于能量守恒定律，下列说法中错误的是（   ） A．能量守恒定律的成立是有一定条件的 B．各种形式的能量都可以在一定条件下相互转化 C．做功改变内能的过程是不同形式的能量的转化过程 D．热传递改变内能的过程是能量的转移过程 【答案】A 【详解】A．能量守恒定律是自然界普遍适用的基本定律之一，在任何过程中都成立，不需要条件，故A错误，符合题意； B．各种形式的能量（如机械能、内能、电能、化学能等）在一定条件下可以相互转化，例如摩擦生热是机械能转化为内能，故B正确，不符合题意； C．做功改变内能时，是不同形式的能量发生转化（如机械能与内能的转化），故C正确，不符合题意； D．热传递改变内能时，是内能从高温物体转移到低温物体，属于能量的转移过程，故D正确，不符合题意。 故选A。 【变式2-1】（25-26•九年级上·内蒙古赤峰•期末）多米诺骨牌起源于我国北宋时期。如图所示，将大小不一的木板按一定间距排列，轻轻碰倒第一张木板，其余木板将会依次倒下。推倒第一张最小的木板，我们提供的动能是很小的，但最后倒下的大木板却拥有很大的动能。关于能量为什么增加，下列说法正确的是（　　） A．木板碰撞时内能转化为机械能 B．能量是可以凭空产生的 C．倒下木板的重力势能转化转移而来的 D．木板的惯性转化而来的 【答案】C 【详解】A．木板碰撞时主要是机械能的传递，并非内能转化为机械能，故A错误； B．根据能量守恒定律，能量不能凭空产生，故B错误； C．每张木板在倒下时，自身的重力势能会转化为动能，并传递给下一张木板，最终大木板累积了大量动能，故C正确； D．惯性是物体的固有属性，不能转化为能量，故D错误。 故选C。 【变式2-2】（25-26•九年级上·甘肃陇南•期末）电动汽车在充电时将_____能转化为化学能，能量在转化和转移的过程中，总量保持_____（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 电 不变 【详解】[1]电动汽车充电时，电池通过外部电源输入电能，将电能转化为化学能储存。 [2]根据能量守恒定律，能量在转化和转移过程中，其总量不变，既不会创生也不会消灭。 【知识点3 永动机】 1.不存在任何可以制造成功的永动机； 2.考题最常考：第一类永动机无法制成的根本原因 ——违反能量守恒定律； 3.现实中所有机械运转都会产生摩擦生热，内能散失无法回收，能量持续损耗，无外部能量补充必然停止。 【例3】（25-26•九年级上·吉林白城•期末）达•芬奇曾经思考的永动机不可能成功，最根本的原因是违背了（　　） A．质量守恒定律 B．牛顿第一定律 C．能量守恒定律 D．能量转化的方向性 【答案】C 【详解】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，能量的总量是不变的，永动机不可能成功，最根本的原因是违背了能量守恒定律，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【变式3-1】（25-26•九年级上·江苏宿迁•期末）如图所示，是一位科学爱好者制作的“永动机”，制作者声称该装置中不存在热动力系统，只需轻轻拨动其中任意一只瓶子，这套装置就能转动起来，而且速度恒定，一直转动下去。你认为制作者说法可信吗?_________（填“可信”或“不可信”），判断的依据是________。 【答案】 不可信 违背了能量守恒定律 【详解】[1][2]能量守恒定律是自然界的基本定律之一，它表明能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能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，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 在这个 “永动机” 装置中，只要运转就会存在摩擦等阻力。根据能量守恒定律，克服摩擦等阻力做功时，机械能会不断转化为内能（如热能等），机械能逐渐减少。所以装置的机械能会因为能量的损耗而不断减少，不可能一直以恒定速度转动下去，因此制作者的说法不可信。 【变式3-2】（25-26•九年级上·山东潍坊•期末）如图所示是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动带动抽水器从低处将水抽到高处，从而循环工作。问： (1)水在实际下落的过程中，机械能会减少吗？ (2)这种永动机能不能一直工作下去？ (3)什么定律可以支持你的观点？ 【答案】(1)机械能会减少 (2)该永动机不能一直工作下去 (3)能量守恒定律可以支持这一观点 【详解】（1）机械能包括动能和势能（重力势能、弹性势能），在只有动能和势能相互转化的理想情况下，机械能的总量保持不变。但在实际情况中，水下落时会受到空气阻力的作用，同时水流冲击叶片的过程中，部分机械能会转化为叶片和水的内能（比如摩擦生热），还有少量机械能会以声音的形式散失（比如水流冲击的声音）。这些转化出去的能量无法再全部恢复为水的机械能，所以水在实际下落过程中，机械能会减少。 （2）这种永动机的设计思路是让水流冲击叶片带动抽水器，将低处的水抽回高处，从而实现循环工作。但结合小问 1 的分析，水在下落过程中机械能会不断减少，导致水流冲击叶片的能量越来越小。叶片获得的能量减少后，带动抽水器抽水时，能抽到高处的水的量会逐渐减少，或者抽水的高度会逐渐降低，无法维持最初将水抽到足够高度的状态。随着时间推移，机械能的损失会不断累积，最终整个装置会因为能量不足而停止运转，所以这种永动机不能一直工作下去。 （3）能量守恒定律指出：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，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这种永动机的设想试图让系统在没有外部能量补充的情况下，持续循环工作并对外输出能量（或维持自身运转），但实际上在运转过程中，机械能不断转化为内能、声能等其他形式的能量，这些能量无法再全部转化为推动装置循环的机械能，导致系统内可利用的机械能逐渐减少，违背了能量守恒定律。因此，能量守恒定律可以支持“这种永动机不能一直工作下去”的观点。 模块三 课后作业 一、单项选择题(共7题) 1.（25-26•九年级上·安徽池州•期末）全球最大的压缩空气储能项目在我国并网发电，工作原理如图。在用电低谷时段利用电网多余电能驱动压缩机压缩空气，在用电高峰时段高压空气被释放，使膨胀机转动，带动发电机产生电能输送至电网。其工作过程能的转化分析正确的是（　　） A．用电低谷：机械能内能电能 B．用电低谷：电能内能机械能 C．用电高峰：电能内能机械能 D．用电高峰：内能机械能电能 【答案】D 【详解】AB．用电低谷时段，电网多余电能驱动压缩机工作，将电能转化为机械能压缩空气，使空气内能增大，能量转化顺序应为电能→机械能→内能，故AB错误； CD．用电高峰时段，储存的高压空气具有较大内能，释放时先转化为膨胀机的机械能，再通过发电机转化为电能，完整呈现了"内能→机械能→电能"的转化链条，故C错误，D正确。 故选D。 2.（25-26•九年级上·江西九江•期末）“神舟二十号”火箭在发射过程中，燃料燃烧时，能量转化的顺序正确的是（　　） A．内能→化学能→机械能 B．化学能→机械能→内能 C．机械能→内能→化学能 D．化学能→内能→机械能 【答案】D 【详解】火箭燃料燃烧时，先将燃料储存的化学能转化为内能，内能再转化为火箭的机械能推动火箭运动，所以能量转化顺序是化学能→内能→机械能，故D正确，ABC错误。 故选D。 3.（25-26•九年级上·河南郑州•期末）下图是某抽水蓄能电站原理图，它由上下两个水库组成，在用电负荷低谷时，用电网过剩的电把水从下水库抽到上水库储存；在用电高峰时，从上水库向下水库放水发电。下列有关说法中错误的是（   ） A．抽水时电能转化为水的机械能 B．发电时水的势能最终转化为电能 C．一定量的水，上下水位差越大，能发出的电越多 D．若不计内能产生，水的势能可以全部转化为电能 【答案】D 【详解】AB．该抽水蓄能水电站抽水蓄能时，消耗电能，将电能转化为水的机械能储存起来；发电时，水的重力势能减小，可将水的重力势能重新转化为电能，故AB正确，不符合题意； C．一定量的水，上下水位差越大，水具有的重力势能越多，带动发电机工作时能发出的电越多，故C正确，不符合题意； D．若不计内能产生，水的势能大部分转化为电能，水向下流动时还会保留一部分动能，还有一小部分转化为水轮机的机械能，故D错误，符合题意。 故选D。 4.（25-26•九年级上·湖南长沙•期末）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，观众可以看到纸片小人的影子运动起来。下列有关能量转化的说法中，正确的是（    ） A．蜡烛燃烧—内能转化为化学能 B．热空气驱动扇叶转动—机械能转化为内能 C．蜡烛的化学能全部转化为扇叶和马的机械能 D．扇叶最后停止运动，扇叶的机械能最终转化为空气的内能 【答案】D 【详解】A．蜡烛燃烧时将蜡烛中化学能转化为内能和光能，故A错误； B．热空气推动扇叶转动，将内能转化为机械能，故B错误； C．蜡烛燃烧将化学能转化成空气的内能，空气的内能部分转化为扇叶和马的机械能，部分转移到周围环境中，故C错误； D．扇叶和空气摩擦最后停止运动，其机械能最终会转化为内能，故D正确。 故选D。 5.（25-26•九年级上·广东珠海•期末）如图所示，图甲是古代的水磨，流水冲击水轮，水轮转动从而碾谷、磨面等；图乙是现代的水电站，流水冲击水轮，带动发电机发电。下列说法错误的是（   ） A．图甲是利用了水的机械能，所以能量直接消失 B．图乙中的拦河大坝，起到了提高水重力势能的效果 C．流水冲击水轮的过程中，流水速度减小，所以其动能减小 D．流水通过水轮后，其机械能减小 【答案】A 【详解】A．图甲是利用了水的机械能，将水的机械能转化水轮的机械能，说明能量可以发生转移，故A错误，符合题意； B．图乙中的拦河大坝，使水的高度升高，起到了提高水重力势能的效果，故B正确，不符合题意； C．流水冲击水轮的过程中，流水速度减小，质量不变，所以其动能减小，故C正确，不符合题意； D．流水通过水轮后，对水轮做功，其机械能减小，故D正确，不符合题意。 故选A。 6.（25-26•九年级上·四川资阳•期末）电动车越来越受到人们的青睐，下列关于电动车的“电瓶”能量转化的说法中，正确的（　　） A．充电时，电能转化为化学能；放电时，化学能转化为电能 B．充电时，化学能转化为电能；放电时，电能转化为化学能 C．充电时，电能转化为内能；放电时，内能转化为电能 D．充电时，内能转化为电能；放电时，电能转化为内能 【答案】A 【详解】电动车在充电过程中，是将电能转化为化学能，电动车的骑车过程（放电过程）是将化学能转化为电能，使电机转动，电动车行走。 故A正确，BCD错误。 故选A。 7.（25-26•九年级上·宁夏石嘴山•期末）有关能量守恒定律，下列说法中正确的是（　　） A．能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化 B．能量守恒定律只适用于能量转化过程 C．“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律 D．按照能量守恒定律，宇宙中的能量总和永远不会增减 【答案】D 【详解】A．能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化，故A错误； B．能量守恒定律既适用能量转化过程，又适用于能量的转移过程，故B错误； C．“摩擦生热”是将机械转化为内能的过程，所以它也是符合能量守恒定律的，故C错误； D．据能量守恒定律，宇宙中的能量总和不变，故D正确。 故选D。 二、多项选择题(共2题) 8.（25-26•九年级上·吉林长春•期末）如图所示是“风光互补”的景观照明灯。它的最上端是一台风力发电机，灯柱上配有太阳能电池板，底部蓄电池可以储存电能，下列说法正确的是（　　） A．有风时，风力发电机将电能转化成机械能 B．太阳照射时，太阳能电池板将太阳能转化成电能 C．蓄电池供电时，将化学能转化成电能 D．在能的转化和转移过程中，能量的总量会减少 【答案】BC 【详解】A．有风时，风力发电机叶片转动，产生电能，所以是将机械能转化成电能，故A错误； B．太阳照射时，太阳能电池板吸收太阳能，产生电能，所以是将太阳能转化为电能，故B正确； C．蓄电池供电时，消耗化学能，产生电能，所以是将化学能转化成电能，故C正确； D．在能的转化和转移过程中，由能量守恒定律可知，能量的总量不变，故D错误。 故选BC。 9.（25-26•九年级上·甘肃白银•期末）如图所示是一种太阳能背包，它的前面有一块太阳能电池板，书包里有一蓄电池，可以给手机、小风扇等电子产品供电。下列关于该背包的说法正确的是（    ） A．太阳能电池板将太阳能转化为电能 B．给蓄电池充电是将内能转化为化学能 C．蓄电池放电时将化学能转化为电能 D．小风扇工作时将电能主要转化为机械能 【答案】ACD 【详解】A．太阳能电池板通过光伏效应将太阳辐射的太阳能直接转化为电能，故A正确； B．给蓄电池充电时是将电能转化为化学能储存，并非将内能转化为化学能，故B错误； C．蓄电池放电时通过化学反应将储存的化学能转化为电能输出，故C正确； D．小风扇工作时，电动机将输入的电能转化为扇叶转动的机械能，故D正确。 故选ACD。 三、填空题(共5题) 10.（25-26•九年级上·西藏林芝•期末）目前我国越来越多的场馆均采用光伏发电、风力发电等供电方式。其中，光伏发电是将太阳能转化成______能；在此能量转化过程中，______（选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。 【答案】 电 遵循 【详解】[1]光伏发电过程中，消耗太阳能，产生电能，此过程将太阳能转化为电能。 [2]由能量守恒定律可知：自然界中，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另一种形式，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，则在能量转化过程中遵循能量守恒定律。 11.（25-26•九年级上·安徽安庆•期末）如图所示是我国“东风—17”高超音速导弹。某次演习中，导弹在大气层中高速飞行时，弹头与空气剧烈摩擦，________转化为内能，弹头内能增大，温度________（选填“升高”“降低”或“不变”）。 【答案】 机械能/动能 升高 【详解】[1][2]在这个过程中，弹头克服空气阻力做功，机械能（动能）不断减少，内能不断增加，即机械能转化为内能，从而导致弹头温度升高。 12.（25-26•九年级上·辽宁大连•期末）十九大报告指出：绿水青山就是金山银山。近几年达州市也响应号召，积极行动，极大改善了环境。在丰富多彩的赏花节中，游客徜徉在花海中闻到阵阵花香，这是__________现象。汗流满面的游客打开电动小风扇的开关按钮，小风扇便转动起来，这个过程是通过将电能转化为_________能。 【答案】 扩散 机械 【详解】[1]游客徜徉在花海中闻到阵阵花香，这是扩散现象，因为分子在不停地做无规则运动。 [2]电动小风扇工作时，消耗电能，使得扇叶旋转，是将电能转化为机械能。 13.（25-26•九年级上·安徽阜阳•期末）阜阳某生态园安装的太阳能路灯，其光伏电池板白天将太阳能转化为_______能储存于蓄电池中。 【答案】化学 【详解】白天光伏电池板将太阳能转化为电能后，会给蓄电池充电，电能最终转化为化学能储存于蓄电池中。 14.（25-26•九年级上·宁夏吴忠•期末）如图所示是一个香薰炉，点燃炉内蜡烛加热香薰液，一会儿，房间内充满了香气。 (1)蜡烛燃烧过程中，香薰液通过________的方式增加了内能； (2)香气弥漫整个房间，这是________现象，说明香气分子________； (3)蜡烛燃烧时，将________能转化为内能和光能。 【答案】(1)热传递 (2) 扩散 不停地做无规则运动 (3)化学 【详解】（1）做功和热传递是改变内能的两种方式，做功是能量的转化，热传递是能量的转移；香薰液通过炉内蜡烛加热，蜡烛放出热量，香薰液吸收热量，所以是通过热传递的方式来增加内能。 （2）[1][2]香气弥漫是因为香薰液的分子在不停地做无规则运动，使整个房间都能闻到香气，这是扩散现象。 （3）蜡烛燃烧时，蜡烛发生化学反应，同时放出热量和发光，所以是将化学能转化为内能和光能。 四、综合题(共3题) 15.（25-26•九年级上·安徽六安市•期末）如图摩擦焊接是一种节能、环保、先进的金属焊接技术。焊接过程中，两个焊接接头在电动机带动下高速旋转，相互摩擦使接头表面温度升高，进而使两块金属焊接在一起。 (1)写出焊接前电动机转动过程主要的能量转化； (2)解释摩擦使接头表面温度升高的原因。 【答案】(1)电能转化为机械能 (2)因为两个焊接接头摩擦做功，内能增加，所以温度升高 【详解】（1）电动机转动过程中消耗电能，将电能转化为机械能。 （2）在摩擦焊接过程中，两个焊接接头高速旋转，相互摩擦，焊接面要克服摩擦做功，将机械能转化为内能，使焊接面的内能增加、温度升高。 16.（25-26•九年级上·福建三明•期末）科技馆里有一种“水车”，其结构如图所示，叶片是由高分子聚合材料制成的，特点是：在常温下，叶片是平直的；在高温下，其叶片可向一侧弯曲。当把水车的下半部分放进热水中时，水车可以不停地转动起来，有人说这种“水车”是永动机，因为它没有外部动力也能转动，事实是这样吗？试加以说明。 【答案】见解析 【详解】当“水车”的叶片浸在热水中时，由于温度升高，叶片向一侧迅速弯曲，给热水一个作用力，根据力的作用是相互的，热水会对叶片施加一个反作用力，使“水车”转动起来，当叶片转出水面时，温度下降，叶片又恢复成平直的状态，这个过程不断地进行就会使“水车”不停地转动，可见该“水车”是利用水温和室温的温度差使叶片发生形变而工作的，当水温和室温相同时该“水车”就会停止工作，故这种“水车”不是永动机。 17.（25-26•九年级上·河北承德•期末） 阅读短文，回答问题： 全球最大的“充电宝” 河北丰宁抽水蓄能电站有世界最大的“充电宝”之称。它的设计年发电量为66亿千瓦时，年抽水量为87亿千瓦时。每年可节约48.08万吨标准煤，减少二氧化碳排放120万吨，相当于造林24万亩。其规模和发电能力，都位列全球第一。 抽水蓄能电站被称作巨型“充电宝”，是因为通过电网调度，电站可以在用电低谷时从下水库抽水至上水库，等到了用电高峰期，上水库再放水到下水库，推动水轮机发电，由此解决了电能难以存储的难题。 现有的储能装置大体可分为机械储能（抽水蓄能、压缩空气、飞轮）、电磁储能（超导、电容器）和化学储能（电池）。相比于其他储能方式，抽水蓄能以其资金投入少、设备寿命长、储能规模大、转换效率高、技术成熟、运行条件简便、清洁环保等特点，因而得到了快速发展和广泛应用，是电力系统中最成熟、最实用的大规模储能方式。丰宁电站首次实现抽蓄电站接入柔性直流电网，能有效支撑具有网络特性的直流电网高可靠高效率运行，为中国环首都地区提供绵绵绿电。 （1）现有的储能装置可分为机械储能、______、化学储能等几种方式； （2）该电站抽水蓄能时可将______能转化为机械能，发电时可将______能转化为电能； （3）说出一条抽水蓄能电站的特点______。 【答案】 电磁储能 电 机械 资金投入少、设备寿命长 【详解】（1）[1]阅读材料可知，现有的储能装置大体可分为机械储能（抽水蓄能、压缩空气、飞轮）、电磁储能（超导、电容器）和化学储能（电池）。 （2）[2] [3]该电站抽水蓄能时，可将电能转化为机械能储存起来，发电时可将机械能转化为电能。 （3）[4] 抽水蓄能以其资金投入少、设备寿命长、储能规模大、转换效率高、技术成熟、运行条件简便、清洁环保等特点。 2 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $ 14.1 能量的转化与守恒 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（3个知识归纳+3个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入  动手小问题：双手用力相互揉搓，手心为什么会发热？消失的动能去哪了？  生活观察问题：太阳能小风扇放在阳光下会转动，遮住阳光立刻停下，是什么能量让风扇转动？能量发生了怎样的变化？  电器思考问题：给手机充电消耗电能，电能消失了吗？手机没电开机发光发热，内部储存的能量又转化成了什么？  水力发电问题：水流冲击发电机产生电能，水流的机械能减少，电能凭空出现吗？  核心悬念主问题：所有现象里，一种能量不断减少，另一种能量不断增加，减少的能量是不是彻底消失了？新增的能量又是从哪里来的？宇宙中所有能量的总量会改变吗？ 永动机存在吗？ 知识归纳 【知识点1 能量的转化】 1.常见能量： 机械能：动能 + 势能（重力势能、弹性势能） 内能（热能）：物体内部分子热运动具有的能 电能：电荷定向移动具有的能 化学能：燃料、食物、电池储存的能量 光能：发光物体携带的能量 核能：原子核裂变、聚变释放的能量 2.两个关键词区分： 转化：能量形式 （如电灯：电能→光能 + 内能） 转移：能量形式 ，只是换物体（热传递：高温内能→低温内能） 【例1】（25-26•九年级上·河南开封•期末）关于能量及其转化，下列说法正确的是（　　） A．水力发电是将水的机械能转化为电能 B．洗衣机工作时，将电能全部转化为机械能 C．热机工作时，将内能全部转化为机械能 D．手机充电时，将化学能转化为电能 【变式1-1】（25-26•九年级上·河北保定•期末）下列关于能量的说法中，正确的是（    ） A．洗衣机工作时是将机械能转化为电能 B．电水壶工作时是将内能转化为电能 C．用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明内能可以转移 D．风力发电机是将电能转化为机械能 【变式1-2】（25-26•九年级上·内蒙古通辽•期末）下列四幅图中，关于能量转化的说法错误的是（　　） A．图甲，过山车向下运动时将重力势能转化为动能 B．图乙，水电站将水的机械能转化为电能 C．图丙，自行车运动员奋力蹬车时，人体内的一部分化学能转化为机械能 D．图丁，汽车在刹车过程中，刹车片会发热，将内能转化为机械能 【知识点2 能量守恒定律】 1.能量守恒定律内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式 为另一种形式，或者从一个物体 到另一个物体；在转化和转移的全过程中，能量的总量保持不变。 2.关键特点 （1）总量永远不变，只是形式、位置改变； （2）能量转化过程一定伴随损耗（摩擦、散热变成内能散失），有用能量 ，但总能量 ； （3）能量转化具有方向性：散失的内能不能自动复原为其他可利用能量。 【例2】（25-26•九年级上·辽宁阜新•期末）关于能量守恒定律，下列说法中错误的是（   ） A．能量守恒定律的成立是有一定条件的 B．各种形式的能量都可以在一定条件下相互转化 C．做功改变内能的过程是不同形式的能量的转化过程 D．热传递改变内能的过程是能量的转移过程 【变式2-1】（25-26•九年级上·内蒙古赤峰•期末）多米诺骨牌起源于我国北宋时期。如图所示，将大小不一的木板按一定间距排列，轻轻碰倒第一张木板，其余木板将会依次倒下。推倒第一张最小的木板，我们提供的动能是很小的，但最后倒下的大木板却拥有很大的动能。关于能量为什么增加，下列说法正确的是（　　） A．木板碰撞时内能转化为机械能 B．能量是可以凭空产生的 C．倒下木板的重力势能转化转移而来的 D．木板的惯性转化而来的 【变式2-2】（25-26•九年级上·甘肃陇南•期末）电动汽车在充电时将_____能转化为化学能，能量在转化和转移的过程中，总量保持_____（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【知识点3 永动机】 1.不存在任何可以制造成功的永动机； 2.考题最常考：第一类永动机无法制成的根本原因 —— ； 3.现实中所有机械运转都会产生摩擦生热，内能散失无法回收，能量持续损耗，无外部能量补充必然停止。 【例3】（25-26•九年级上·吉林白城•期末）达•芬奇曾经思考的永动机不可能成功，最根本的原因是违背了（　　） A．质量守恒定律 B．牛顿第一定律 C．能量守恒定律 D．能量转化的方向性 【变式3-1】（25-26•九年级上·江苏宿迁•期末）如图所示，是一位科学爱好者制作的“永动机”，制作者声称该装置中不存在热动力系统，只需轻轻拨动其中任意一只瓶子，这套装置就能转动起来，而且速度恒定，一直转动下去。你认为制作者说法可信吗?_________（填“可信”或“不可信”），判断的依据是________。 【变式3-2】（25-26•九年级上·山东潍坊•期末）如图所示是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动带动抽水器从低处将水抽到高处，从而循环工作。问： (1)水在实际下落的过程中，机械能会减少吗？ (2)这种永动机能不能一直工作下去？ (3)什么定律可以支持你的观点？ 模块三 课后作业 一、单项选择题(共7题) 1.（25-26•九年级上·安徽池州•期末）全球最大的压缩空气储能项目在我国并网发电，工作原理如图。在用电低谷时段利用电网多余电能驱动压缩机压缩空气，在用电高峰时段高压空气被释放，使膨胀机转动，带动发电机产生电能输送至电网。其工作过程能的转化分析正确的是（　　） A．用电低谷：机械能内能电能 B．用电低谷：电能内能机械能 C．用电高峰：电能内能机械能 D．用电高峰：内能机械能电能 2.（25-26•九年级上·江西九江•期末）“神舟二十号”火箭在发射过程中，燃料燃烧时，能量转化的顺序正确的是（　　） A．内能→化学能→机械能 B．化学能→机械能→内能 C．机械能→内能→化学能 D．化学能→内能→机械能 3.（25-26•九年级上·河南郑州•期末）下图是某抽水蓄能电站原理图，它由上下两个水库组成，在用电负荷低谷时，用电网过剩的电把水从下水库抽到上水库储存；在用电高峰时，从上水库向下水库放水发电。下列有关说法中错误的是（   ） A．抽水时电能转化为水的机械能 B．发电时水的势能最终转化为电能 C．一定量的水，上下水位差越大，能发出的电越多 D．若不计内能产生，水的势能可以全部转化为电能 4.（25-26•九年级上·湖南长沙•期末）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，观众可以看到纸片小人的影子运动起来。下列有关能量转化的说法中，正确的是（    ） A．蜡烛燃烧—内能转化为化学能 B．热空气驱动扇叶转动—机械能转化为内能 C．蜡烛的化学能全部转化为扇叶和马的机械能 D．扇叶最后停止运动，扇叶的机械能最终转化为空气的内能 5.（25-26•九年级上·广东珠海•期末）如图所示，图甲是古代的水磨，流水冲击水轮，水轮转动从而碾谷、磨面等；图乙是现代的水电站，流水冲击水轮，带动发电机发电。下列说法错误的是（   ） A．图甲是利用了水的机械能，所以能量直接消失 B．图乙中的拦河大坝，起到了提高水重力势能的效果 C．流水冲击水轮的过程中，流水速度减小，所以其动能减小 D．流水通过水轮后，其机械能减小 6.（25-26•九年级上·四川资阳•期末）电动车越来越受到人们的青睐，下列关于电动车的“电瓶”能量转化的说法中，正确的（　　） A．充电时，电能转化为化学能；放电时，化学能转化为电能 B．充电时，化学能转化为电能；放电时，电能转化为化学能 C．充电时，电能转化为内能；放电时，内能转化为电能 D．充电时，内能转化为电能；放电时，电能转化为内能 7.（25-26•九年级上·宁夏石嘴山•期末）有关能量守恒定律，下列说法中正确的是（　　） A．能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化 B．能量守恒定律只适用于能量转化过程 C．“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律 D．按照能量守恒定律，宇宙中的能量总和永远不会增减 二、多项选择题(共2题) 8.（25-26•九年级上·吉林长春•期末）如图所示是“风光互补”的景观照明灯。它的最上端是一台风力发电机，灯柱上配有太阳能电池板，底部蓄电池可以储存电能，下列说法正确的是（　　） A．有风时，风力发电机将电能转化成机械能 B．太阳照射时，太阳能电池板将太阳能转化成电能 C．蓄电池供电时，将化学能转化成电能 D．在能的转化和转移过程中，能量的总量会减少 9.（25-26•九年级上·甘肃白银•期末）如图所示是一种太阳能背包，它的前面有一块太阳能电池板，书包里有一蓄电池，可以给手机、小风扇等电子产品供电。下列关于该背包的说法正确的是（    ） A．太阳能电池板将太阳能转化为电能 B．给蓄电池充电是将内能转化为化学能 C．蓄电池放电时将化学能转化为电能 D．小风扇工作时将电能主要转化为机械能 三、填空题(共5题) 10.（25-26•九年级上·西藏林芝•期末）目前我国越来越多的场馆均采用光伏发电、风力发电等供电方式。其中，光伏发电是将太阳能转化成______能；在此能量转化过程中，______（选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。 11.（25-26•九年级上·安徽安庆•期末）如图所示是我国“东风—17”高超音速导弹。某次演习中，导弹在大气层中高速飞行时，弹头与空气剧烈摩擦，________转化为内能，弹头内能增大，温度________（选填“升高”“降低”或“不变”）。 12.（25-26•九年级上·辽宁大连•期末）十九大报告指出：绿水青山就是金山银山。近几年达州市也响应号召，积极行动，极大改善了环境。在丰富多彩的赏花节中，游客徜徉在花海中闻到阵阵花香，这是__________现象。汗流满面的游客打开电动小风扇的开关按钮，小风扇便转动起来，这个过程是通过将电能转化为_________能。 13.（25-26•九年级上·安徽阜阳•期末）阜阳某生态园安装的太阳能路灯，其光伏电池板白天将太阳能转化为_______能储存于蓄电池中。 14.（25-26•九年级上·宁夏吴忠•期末）如图所示是一个香薰炉，点燃炉内蜡烛加热香薰液，一会儿，房间内充满了香气。 (1)蜡烛燃烧过程中，香薰液通过________的方式增加了内能； (2)香气弥漫整个房间，这是________现象，说明香气分子________； (3)蜡烛燃烧时，将________能转化为内能和光能。 四、综合题(共3题) 15.（25-26•九年级上·安徽六安市•期末）如图摩擦焊接是一种节能、环保、先进的金属焊接技术。焊接过程中，两个焊接接头在电动机带动下高速旋转，相互摩擦使接头表面温度升高，进而使两块金属焊接在一起。 (1)写出焊接前电动机转动过程主要的能量转化； (2)解释摩擦使接头表面温度升高的原因。 16.（25-26•九年级上·福建三明•期末）科技馆里有一种“水车”，其结构如图所示，叶片是由高分子聚合材料制成的，特点是：在常温下，叶片是平直的；在高温下，其叶片可向一侧弯曲。当把水车的下半部分放进热水中时，水车可以不停地转动起来，有人说这种“水车”是永动机，因为它没有外部动力也能转动，事实是这样吗？试加以说明。 17.（25-26•九年级上·河北承德•期末） 阅读短文，回答问题： 全球最大的“充电宝” 河北丰宁抽水蓄能电站有世界最大的“充电宝”之称。它的设计年发电量为66亿千瓦时，年抽水量为87亿千瓦时。每年可节约48.08万吨标准煤，减少二氧化碳排放120万吨，相当于造林24万亩。其规模和发电能力，都位列全球第一。 抽水蓄能电站被称作巨型“充电宝”，是因为通过电网调度，电站可以在用电低谷时从下水库抽水至上水库，等到了用电高峰期，上水库再放水到下水库，推动水轮机发电，由此解决了电能难以存储的难题。 现有的储能装置大体可分为机械储能（抽水蓄能、压缩空气、飞轮）、电磁储能（超导、电容器）和化学储能（电池）。相比于其他储能方式，抽水蓄能以其资金投入少、设备寿命长、储能规模大、转换效率高、技术成熟、运行条件简便、清洁环保等特点，因而得到了快速发展和广泛应用，是电力系统中最成熟、最实用的大规模储能方式。丰宁电站首次实现抽蓄电站接入柔性直流电网，能有效支撑具有网络特性的直流电网高可靠高效率运行，为中国环首都地区提供绵绵绿电。 （1）现有的储能装置可分为机械储能、______、化学储能等几种方式； （2）该电站抽水蓄能时可将______能转化为机械能，发电时可将______能转化为电能； （3）说出一条抽水蓄能电站的特点______。 1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $