九年级物理下册20.3能的转化与能量守恒考点讲义（Word版，含解析）

20.3　能的转化与能量守恒
知识点一　能的转移与转化
1.能量的基本形式
能量的形式有机械能、内能、电能、光能、声能、磁能、化学能、核能等多种形式。
(1)机械能：机械能又包括动能和势能。例如：绷紧的橡皮筋、山上的石头、水库中蓄积的水等，都具有势能。当松开绷紧的橡皮筋时，它会动；山崩时，石头会向下移动；水库泄洪时，水流急下等，这些物体的移动表现出动能。
(2)内能：物体内所有分子的动能与势能之和叫内能，与物体的温度、质量等因素有关。
(3)电能：电流具有能量。电能可以对用电器产生作用，如电饭锅将电能转化为内能；电灯将电能转化为光能和内能；电风扇将电能转化为机械能和内能。
(4)光能：燃烧时，部分能量会以光的形式来表现；太阳光具有光能，可以使我们温暖，另外可以供植物进行光合作用，将光能转化成化学能储存起来。
(5)声能：声音也有能量，例如：声音可以震动耳膜，巨大的声响可以震破玻璃。
(6)磁能：磁铁在吸引铁时所表现出的能就是磁能。
(7)化学能：由于物质之间发生化学反应，物质的分子结构变化而产生的能量。例如：木柴的燃烧是一种化学反应，燃烧时产生的光和热就来源于木柴里储存的化学能。
(8)核能：物质的原子核结构发生变化而释放出来的能量。例如：原子弹、氢弹爆炸时释放的能量就来源于原子核的变化。
2.能量的转移和转化
(1)现象探究：能量的转移
物理现象 现象分析 特征
运动的球拍把球击飞 球拍的动能转移为球的动能 能量的形式保持不变
用冰块给发烧病人降温 人体的内能转移为冰块的内能
如图所示，定滑轮上用绳系住两个物体，松手后，重的物体下降，轻的物体上升 重的物体的机械能有一部分转移到了轻的物体上
探究归纳：像上面实例中能量的形式没有变化，能量只是从一个物体转移到另一个物体的过程，叫能量的转移。
(2)现象探究：能量的转化
物理现象 能的转化
石块从空中落下 重力势能转化为动能
水力发电 机械能转化为电能
电动机工作 电能转化为机械能
用电炉烧水 电能转化为内能
电灯发光 电能转化为内能和光能
蜡烛燃烧 化学能转化为内能和光能
乒乓球从地板上跳起来 弹性势能转化为动能和重力势能
来回迅速摩擦双手 机械能转化为内能
采集地热使蒸汽轮机转动 内能转化为机械能
用煤烧水 化学能转化为内能
探究归纳：像上面实例中能量的形式发生变化。由此可知，各种形式的能在一定条件下可以相互转化。
例1　各种形式的能之间可以在一定的条件下相互转化，请按表中示例完成表格。
能量转化 示例
化学能转化为电能 干电池对外供电
用电熨斗熨衣服
机械能转化为内能
解析：电熨斗是电热器，电熨斗工作时将电能转化为内能。摩擦生热、钻木取火等是把机械能转化为内能。
答案：电能转化为内能　钻木取火
知识点二　能量守恒定律 精练版P54
1.探究：能量守恒定律
物理现象：(1)停止用力，秋千会越摆越低，最后静止。
(2)如图所示，在A点释放小球，小球滚到B点后再往回滚，注意观察小球越滚越慢，最终静止，停留在O点。
(3)乒乓球在地板上弹起落下，落下又弹起，但是越跳越低，最终也会静止。
(4)在水平公路上行驶的汽车，发动机熄火后速度越来越小，最终会停下来。
现象分析：上面几个实例给人的错觉是能量会消失，其实，在整个运动过程中，秋千和小球的动能和重力势能是相互转化的，同时，秋千与空气之间、小球与空气和容器壁之间都有摩擦，克服摩擦做功都要消耗能量，机械能慢慢转化为内能，因而秋千和小球最后都静止。同样，运动的乒乓球、行驶的汽车也都是由于克服摩擦做功，慢慢地把机械能转化为内能，散失到周围环境中，但总能量不变。
探究归纳：一个物体能量减少，并不是能量消失了，一定是转移给了其他物体，或转化成了其他形式的能；一个物体能量增加，并不是凭空产生了能量，而是从其他物体获得，或从其他形式的能转化而来。
规律总结：科学家经过长期的研究发现，在一定量的某种形式的能减少的同时，总伴随着其他形式的能的增加，总的能量是守恒的。
2.能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到其他物体，或者从一种形式转化为其他形式。能量在转移和转化过程中，能的总量保持不变。对能量守恒定律的几点认识：
(1)自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应：物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷的运动具有电能、原子核内部的运动具有原子能等。
(2)不同形式的能量之间可以相互转化：摩擦生热是通过克服摩擦做功将机械能转化为内能；水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起，表明内能转化为机械能；电流通过电热丝做功可将电能转化为内能等。这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化，且是通过做功来完成的这一转化过程。
(3)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等。某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等。
3.制作“永动机”必定失败
事实表明，能量在转化过程中只要有运动就会产生热，摩擦是不可避免的，这样运动的能量就会减少，如果不补充能量，运动最终会停止，所以不消耗能量，能够永远运动的机器，就是所谓的永动机是不可能制成的。永动机失败的原因是因为违反了能量在转化、转移中的守恒定律。“永动机”的失败，从反面证明了能量守恒定律的正确。
例2　根据能量守恒定律，以下情形可能发生的是(　　)
A.出膛的子弹射穿木板，以更快的速度继续前进
B.电水壶里的水沸腾了，给该电水壶断电，水的沸腾却永远不会停止
C.两个斜面相对接，小球从左斜面滚下后，继续冲上右斜面
D.孤岛上被人们遗忘的一只机械表，默默地走了几十年
解析：子弹射穿木板时，由于摩擦生热会使一部分动能转化为内能，故子弹运动的速度会变慢，故A选项错误。液体沸腾的条件是达到沸点继续吸热。在电水壶的使用过程中，消耗了电能，而水的温度升高，水的内能增加。断电后，水不再吸收热量，内能不再增加，水的沸腾会停止，故B选项错误。两个斜面相对接，小球从左斜面滚下后，重力势能转化为动能，到达最低点动能达到最大值，由于具有动能，会继续冲上右斜面将动能转化为重力势能，故C选项正确。机械表工作靠表内弹簧的弹性势能转化为动能，几天后弹性势能就会消耗完毕，不会默默地走了几十年，故D选项错误。
答案：C
知识点三　能在转移和转化过程中的方向性 精练版P54
方向性在热传递过程中，内能总是自动地从高温物体向低温物体转移，在没有外加条件时，内能不可能从低温物体传到高温物体；烧水时，燃烧的煤或天然气的化学能转化为水的内能，而当水渐渐凉下来时，水减少的内能不可能全部复原为煤或天然气的化学能；行驶中的汽车克服摩擦，使地面和车轮变热，汽车的机械能转化为内能，但地面和车轮的内能却不可能推动汽车前进。
尽管能量是守恒的，但总有相当一部分的能量是不能被有效利用的，而且能量的转化和转移是有方向性的。
例3　下列关于能量的转移和转化的方向性的说法中不正确的是(　　)
A.自然界中不是所有能量都能被利用
B.能量的利用是有条件的，也是有代价的
C.不同温度的物体发生热传递时，内能总是自发地从高温物体向低温物体转移
D.汽车刹车时车的动能转化为内能，这些内能可以收集起来，再作为车行驶的动力
解析：能量的转移和转化有方向性，不是所有的能量都可以被利用。能量的利用既有条件又有代价，有些物体的运动可以成为有用能量，有些物体的运动产生的能量可能其有很强的破坏性。不同温度的物体发生热传递时，内能总是自发地从高温物体向低温物体转移。汽车刹车时车的动能转化为内能，这些内能散失到空气中去了，即使收集起来也不能再作为车行驶的动力。
答案：D
易错点　将能量的转移与转化混淆
在分析有关能量的转移与转化具体实例时，容易将能量的转移与能量的转化混淆。防止混淆的关键是把握实质，认真分析。具体如下：在能的转移过程中，能量从一个物体转移到另一个物体，能的形式并没有发生变化，如热传递就是内能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的高温部分转移到低温部分；而在能量转化的过程中，能量从一种形式转化为另一种形式，能量的形式发生了变化。如煤炭燃烧，是由化学能转化为内能。可见，判断是否发生能量转化的依据是看在此过程中，能量的形式是否发生了变化，若能量的形式发生了变化，则是能量的转化。
例4　下列过程中，只有能量的转移而没有发生能量的转化的是(　　)
A.水蒸气会把壶盖顶起来
B.洗衣机工作
C.用锤子打铁件，铁件发热
D.冬天用手摸户外的东西时感到凉
解析：能量的转移和转化的重要区别在于在转移过程中能量的形式没有发生变化，而转化过程中能量的形式发生了变化。A选项中水蒸气的内能转化为壶盖的机械能；B选项中洗衣机工作时将电能转化为机械能；C选项中锤子的机械能转化为铁件的内能；D选项中用手摸户外的东西时，手的内能转移到了别的物体上。以上四个选项中只有D选项中能量的形式没有发生变化，只是内能从手转移到了户外的东西上。
答案：D