内容正文:
第十四章 内能的利用
第1节 能量的转化与守恒
1.认识生活中常见的能量,知道能量的转移和转化。
2.(重点)掌握在转化的过程中,能量的总量是保持不变的。具有运用能量守恒的观点分析物理现象的意识。
3.树立科学的世界观,形成可持续发展的意识。
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目
录
课前梳理
01
课堂解析
02
课后练习
03
01
课前梳理
1.能量的转化
分析下列能量转化实例,完成填空:
(1)来回迅速摩擦双手:________能→________能。
(2)用黑塑料袋盛些水,插入温度计后系好袋口,放在阳光下:太阳能→________能。
(3)将太阳能电池连在小电扇上,并使太阳能电池对着阳光:________能→________能。
机械
内
内
太阳
电
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(4)将塑料笔杆在头发或毛衣上摩擦后靠近细碎的纸屑:________能→________能。
科学家们经过长期探索,发现在一定条件下, 各种形式的能量是可以相互________的。
机械
电
转化
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2.能量守恒定律
大量事实表明:能量既不会凭空消失,也不会凭空产生,它只会从一种形式________为其他形式,或者从一个物体________到其他物体,而在转化和转移的过程中,能量的________保持不变。这就是能量守恒定律。
转化
转移
总量
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02
课堂解析
1.正确理解能量的“转化”和“转移”(难点)
(1)能量的转化:能量的形式发生了改变。如:弯折铁丝时,铁丝的温度升高,内能增加,机械能转化成了内能。在能量的转化过程中,一种形式的能量增加了,肯定有其他形式的能量减少了。
(2)能量的转移:能量的形式并没有变化。能量只是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。如:用锅烧水时内能从高温的火转移到低温的水和锅上;流水推动水轮机转动,水的机械能转移到了水轮机上。
重难突破
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【典例1】下列实例中没有发生能量转化的是( )
A.太阳能电池发电 B.泥石流冲垮房屋
C.电风扇通电吹风 D.雷击引发森林火灾
【解析】太阳能电池发电是太阳能转化为电能,故A不符合题意;泥石流冲垮房屋主要是力对物体做功,属于机械能的转移,没有典型的能量转化,故B符合题意;电风扇通电吹风是电能转化为机械能,故C不符合题意;雷击引发森林火灾是电能转化为内能,故D不符合题意。故选B。
B
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【变式训练1】我国新能源汽车的装车量全球领先,关于新能源汽车的说法正确的是( )
A.新能源汽车加速行驶时,动力电池将机械能转化成内能
B.新能源汽车加速行驶时,电动机将内能转化成机械能
C.给新能源汽车充电时,电能转化成机械能
D.给新能源汽车充电时,电能转化成化学能
D
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2.能量守恒定律(重点)
(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)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。
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(4)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增加多少;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增加多少。能量的总量保持不变。
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【典例2】根据能量守恒定律,下列情形可能发生的是( )
A.出膛的子弹射穿木板后,以更快的速度继续前进
B.水壶里的水沸腾后,停止加热,壶中的水继续沸腾
C.一个从距地面5 m高的位置自由掉落的小球,落地后,将弹到距离地面8 m高的位置
D.两个对接的斜面,小球从一个斜面滚下后,继续滚上另一个斜面
D
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【变式训练2】如图所示,运动员进行滑雪大跳台训练,从跳台上的A点自由滑下,从B点冲出。运动员在空中________(选填“能”或“不能”)达到C点。整个运动过程,运动员的机械能________,能量的总量________。(后两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
不能
变小
不变
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知识点一 能量的转化
1.有一种太阳能背包,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.小风扇工作时将化学能转化为机械能
随堂练习
D
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2.如图所示是一种“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。下列说法不正确的是( )
A.蓄电池白天是将化学能转化为电能
B.照明灯晚上工作时将电能主要转化为光能
C.小风扇利用风力发电时,是将机械能转化为电能
D.太阳能电池板工作时是将太阳能转化为电能
A
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【解析】蓄电池白天充电,太阳能电池板是将太阳能转化为电能,产生的电能转化为化学能储存在蓄电池中,故A错误,D正确;照明灯晚上工作时,将电能主要转化为光能,故B正确;利用风力发电时,将机械能转化为电能,故C正确。故选A。
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知识点二 能量守恒定律
3.聪聪和红红在公园里荡秋千,在秋千荡起一定高度后,让秋千自由摆动,发现每次上升的高度逐渐减小,这是因为在此过程中一部分机械能转化为________能,在这个过程中能量________(选填“守恒”或“不守恒”);红红在聪聪的背后轻轻推一下,聪聪就能荡回到原来的高度,推的过程中消耗了红红身体中由糖分等提供的________能,此时秋千增加的机械能________(选填“大于”“小于”或“等于”)之前损耗的机械能。
内
守恒
化学
等于
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课后练习
03
1.下列说法正确的是( )
A.太阳能发电是将太阳能转化为化学能
B.用热水袋取暖时,内能发生了转移
C.风力发电,说明电能可以凭空产生
D.一乒乓球在空中下落过程中,因为将乒乓球的内能转化为动能,所以下落越来越快
基础巩固
B
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2.下列关于能量的转化和守恒的说法错误的是( )
A.“钻木取火”是通过做功的方式改变内能
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.人们对太阳能的开发和利用,说明能量可以凭空产生
D
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3.市场上出现了一种由玻璃纤维和碳纤维制成的“发热纸”,在其末端连上电池后会发热,这种纸可用于面包、香肠等小食品包装,通电后能使食品香热可口,因而很受市民青睐。“发热纸”使用时将电能转化为________能,此过程________(选填“遵循”或“不遵循”)能量守恒定律。
内
遵循
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4.如图是我国古代的取火器模型图,把推杆迅速推入牛角套筒时,套筒内空气被压缩,套筒内空气的内能________(选填“增大”或“减小”),推杆前端的艾绒立刻燃烧起来,此过程中机械能转化为________能。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”)。
增大
内
保持不变
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【解析】做功可以改变物体的内能,把推杆迅速推入牛角套筒时,推杆压缩套筒内空气对空气做功,将机械能转化为筒内空气内能,使筒内空气内能增大。根据能量守恒定律可知,在能量的转化和转移过程中,能的总量保持不变。
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5.如图所示,是小明设计制作的过山车模型,若A、D、F点处高度相同,小明说“现让小球从A点静止开始运动,小球将顺利经过D、F点到达终点”。你判断小明的说法________(选填“正确”或“不正确”),理由是_______________________________________________________________
______________________________________________。
不正确
小球从A点由静止滚下时,将受到轨道摩擦力的作用,重力势能转化为动能和内能,机械能减小,小球不能到达D点、F点
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6.下列说法正确的是( )
A.图甲:壶中水的温度升高是通过做功
的方式使水的内能增大
B.图乙:小球弹跳的高度逐渐降低,
机械能不守恒,但能量总量守恒
C.图丙:火箭升空时,燃料减少的化学能等于火箭增加的机械能
D.图丁:由于能量总量保持不变,所以机械能不变,于是科学家们发明了永动机
能力达标
B
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7.不同形式的能量可以在一定条件下相互转化,图中给出了两个实例。下列对此图的补充错误的是( )
A.圆圈A内,能量的形式是内能
B.圆圈B内,能量的形式是电能
C.序号⑤的实例有燃料燃烧
D.能量在转化和转移的过程中,总量保持不变
C
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8.2024年珠海航展再度吸引全球航空科技的目光,数十款国产新型无人机成为航展上的耀眼明星。无人机蜂群加速升空时,重力势能________(选填“增大”“减小”或“不变”);到达一定高度时保持水平匀速飞行过程中,机械能________(选填“增大”“减小”或“不变”)。某无人机采用氢燃料电池发电为其提供动力,从能量的转化角度看,氢燃料电池工作时把________能转化为电能。
增大
不变
化学
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9.阅读短文,回答问题。
超材料体素
超材料体素具有轻量化、高性能、易制造、组装速度快等特性。简单来说,超材料体素就像一块网格状积木。以它为材料组成的赛车在撞上障碍物后,网格状的内部结构发生变形后会反弹吸收冲击力。超材料体素运用在风力涡轮机的叶片上,可实现叶片现场组装、拆卸乃至回收利用。用超材料体素制作的飞机机翼兼具高强度特性和灵活性,可以顺势、持续改变形状来应对气压或风速的变化。超材料体素运用在机器人领域,可使机器人完成各种灵活动作。
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(1)用超材料体素组成的赛车在撞上障碍物后,几乎不受损的原因是__________________________________________________。
(2)用超材料体素制作的飞机机翼通过改变形状来应对风速的变化,应用的物理原理是_____________________________。
(3)超材料体素运用在风力涡轮机的叶片上,可实现叶片现场组装、拆卸乃至回收利用。小明由此设想:可以利用超材料体素制成风力发电永动机,通过回收的叶片来储存能量以实现循环使用。你认为小明的设想________(选填“能”或“不能”)实现,理由是_______________________。
赛车网格状的内部结构发生变形后会反弹吸收冲击力
流速越大的位置,压强越小
不能
违背了能量守恒定律
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(4)结合文中信息,提出一个可研究的物理问题:
______________________________________________________________________________________。
超材料体素赛车网格状的内部结构吸收冲击力的大小与网格大小是否有关(合理即可)
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感
观
看
谢
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