能量守恒定律
@
战战战
【场景导入】
A
E
观看图中小球动能和弹簧弹性势能有怎样的关系？由此你能得出什么结论？
2
战地
超
小本本
第1页（共15页）
【知识梳理】
1.功能关系
()能的概念：一个物体能对外
做功，这个物体就具有能量.
(2)功能关系
①功是能量转化的量度，即做了多少
功就有多少能量发生了转化.
②做功的过程一定伴随着能量的转化，
而且能量的转化必通过做功来实现.
(③)功与对应能量的变化关系
功
能量的变化
合外力做正功
动能增加
重力做正功
重力势能减少
弹簧弹力做正功
弹性势能减少
电场力做正功
电势能减少
其他力（除重力、弹力）做正功
机械能增加
2.能量守恒定律
(1)内容：能量既不会消灭，也不会创生.它只会从一种
形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个
物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变
(2)表达式：△E减=△E增
第2页（共15页）
常见的功能关系
功是能量转化的量度
做功
能量变化
重力做功Wc=mgh
W=△E,,重力势能变化△E,
弹力做功WN
W=-△区'，弹性势能变化△B
合外力做功W合=W:+W2+W3…
W合=△E
动能变化△E,
除弹力和重力之外其他力做功W意
W总=△E
机械能变化△E
滑动摩擦力与介质阻力做功Fx对
耳x湘对=△E内
系统内能变化△E纳
WAs=-△E
电场力做功WB二qUB
电势能变化△E。
除重力、弹力
合外力
机械能变化
动能变化
以外的力做功
做功
只有重力
机械能守恒
弹力做功
功能关系
能量守恒
男赞
重力势能
弹性势能
功能关系的选用技巧
1.在应用功能关系解决具体问题的过程中，若只涉及动能
的变化用动能定理分析
2.只涉及重力势能的变化用重力做功与重力势能变化的关
系分析
3.只涉及机械能变化用除重力和弹力之外的力做功与机械
能变化的关系分析，
4.只涉及电势能的变化用电场力做功与电势能变化的关系
分析.
第3页（共15页）
运用能量守恒定律解题的基本思路
选定研究
确定初、末态
的系统
过程
分析状态变化过程中
分解
哪种形式的能量减小，
哪种形式的能量增加
利用能量
能量的减小量与能量
守恒定律
的增加量一定相等即
列方程
△E成=△Ew
:摩擦力做功与机械能、内能之间的转化关系
:1.静摩擦力做功的特点
:(1)静摩擦力可以做正功，可以做负功，还可以不做功，
:(2)存在相互摩擦的系统内，一对静摩擦力所做的总功为零，
:(3)在静摩擦力做功的过程中，有机械能的转移，而没有机械能转
:化为内能
:2.滑动摩擦力做功的特点
:(1)滑动摩擦力可以对物体做正功，也可以做负功，还可以不做：
:功.
:(2)相互间存在滑动摩擦力的系统内，一对滑动摩擦力做功将产生：
:两种可能效果：①机械能全部转化为内能；②有一部分机
:械能在相互摩擦的物体间转移，另外部分转化为内能，
:(3)摩擦生热的计算：=l相对。
如果两物体同向运动，相对为两物体对地位移大小之差：如果两物体反向运：
:动，1相对为两物体对地位移大小之和；如果一个物体相对另一物体做往复运动，
:则L相对为两物体相对滑行路径的总长度.
。。a44。。。4。。。。4“ttt04
3
如图所示，光滑水平面OB与足够长粗糙斜面BC交于B点.轻弹簧左端固定于竖直墙面，现将质
量为m1的滑块压缩弹簧至D点，然后由静止释放，滑块脱离弹簧后经B点滑上斜面，上升到最大
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能量守恒，能源可持续发展
第I卷（选择题）
一、单选题
1．关于能量的转化与守恒，下列说法中正确的是（ ）
A．摩擦生热的过程是不可逆的
B．所有能量守恒的过程都是可逆的
C．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
D．由于能的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机
2．下列关于能源的说法中，正确的是
A．由于能量不会凭空消失，也不会凭空产生，总是守恒的，所以节约能源意义不大
B．煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能
C．节约能源只要提高节能意识就行，与科技进步无关
D．水能是不可再生能源
3．能源是社会发展的基础．下列关于能量守恒和能源的说法正确的是（ ）
A．能量是守恒的，能源是取之不尽．用之不竭的
B．能量的耗散反映了能量是不守恒的
C．开发新能源,是缓解能源危机的重要途径
D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减小，形成“能源危机”
4．关于能量和能源，下列说法中正确的是 ( )
A．能量在转化和转移过程中，其总量有可能增加
B．能量在转化和转移过程中，其总量会不断减少
C．能量在转化和转移过程中总量保持不变，故节约能源没有必要
D．能量的转化和转移具有方向性．且现有可利用的能源有限，故必须节约能源
5．关于能量，下列说法正确的是 （ ）
A．内能不能转化为动能
B．根据能量守恒定律，能量是取之不尽、用之不竭的
C．在热传递中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体
D．能量不能创造，但可以再生
6．关于能量转化与守恒的理解，下列说法中正确的是
A．凡是能量守恒的过程就一定会发生
B．摩擦生热的过程是不可逆过程
C．热传递的过程不存在方向性
D．由于能量的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机
7．低碳生活是一种绿色而又环保的新型生活方式，日常生活注意节电、节油、节气、节水，从点滴做起，保护环境，保护地球．下列关于能源与能量理解正确的是( )
A．能量是守恒，没有必要提倡节约能源
B．能量耗散表明自然界的能量在利用过程中正在不断地消失
C．自然界中石油、煤炭等能源取之不尽，用之不竭，只需不断开发
D．人类应积极开发与利用风能、太阳能、潮汐能等能再生的新能源
二、多选题
8．下列对能量耗散的理解正确的有
A．能量耗散说明能量在不断减少
B．能量耗散遵守能量守恒定律
C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失
D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性
9．2017年5月，我国首次海域“可燃冰”试采成功. 可燃冰是一种藏在深海海底的新型能源，1m3可燃冰可转化为164m3的天然气和0.8m3的水，下列关于可燃冰说法正确的是（ ）
A．“可燃冰”是不可再生能源
B．“可燃冰”属于可再生能源
C．1m3可燃冰比0.8m3的水质量小
D．相同体积的可燃冰和天然气完全燃烧后，可燃冰释放的热量多
10．石油、煤、天然气等是不可再生的能源．人类无节制地使用和开采这些能源，不但破坏环境，还会导致能源枯竭．下列措施有助于缓解能源危机、保证可持续发展的有
A．用木材代替煤，进行火力发电 B．将高能耗企业从发达地区转移到欠发达地区
C．少开汽车，多骑自行车或搭乘公共交通工具出行 D．大力开发风力发电，减少火力发电
11．关于能源的开发和节约，你认为以下观点正确的是( )
A．能源是有限的，无节制地利用常规能源，如石油之类，是一种盲目的短期行为
B．根据能量守恒定律，担心能源枯竭实在是一种杞人忧天的表现
C．能源的开发利用，必须要同时考虑对环境的影响
D．和平利用核能是目前开发新能源的一项有效途径
12．为了减缓大气中CO2浓度的增加，可以采取的措施有（ ）
A．禁止使用煤，石油和天然气
B．开发使用核能、太阳能
C．将汽车燃料由汽油改为液化石油气
D．植树造林
第II卷（非选择题）
请点击修改第II卷的文字说明
三、填空题
13．能量守恒定律
能量既不会凭空_______，也不会凭空_______，它只能从一种形式_______为其他形式，或者从一个物体_______到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量_______。
14．能源的开发与应用：
近年来，我国在能源开发方面取得了很大的成就：如：______发电、水力发电、______发电、______发电。
15．能量的分类：
（1）不可再生能源：煤炭、石油和天然气是目前人类生产、生活中使用的主要能源，这类能源又叫作______能源．化石能源无法在短时间内再生，所以这类能源叫作不可再生能源。
（2）可再生能源：水能、风能、潮汐能等能源，归根结底来源于太阳能。这些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源。
16．判断下列说法的正误
（1）由能量守恒定律知，能量是取之不尽用之不竭的，也不必要节约能源．( )
（2）热量可以自发地由高温物体传向低温物体，也可以自发地从低温物体传向高温物体．( )
（3）大量消耗常规能源会使环境恶化，故提倡开发利用新能源．( )
（4）能量耗散就是能量的总量在减少．( )
17．开发利用太阳能，将会满足人类长期对大量能源的需求。太阳能的光热转换是目前技术最为成熟、应用最广泛的形式。太阳能热水器的构造示意图如图甲所示，下方是日光灯管似的集热管，由导热性能良好的材料制成，在黑色管和外面透明管间有空隙，并抽成真空，集热管的下方是一块光亮的铝合金板子，做成凹凸状的曲面。
试分析下列有关太阳能的利用问题：
(1)说明太阳能热水器哪些结构与其功能相适应，水箱为何安装在顶部而非下部？( )
(2)图中A是集热器，B是储水容器，在阳光直射下水将沿________时针方向流动，这是因为________。C是辅助加热器，其作用是________。请在图中适当位置安上进水阀门和出水阀门，并说明选择位置的理由________。
四、解答题
18．除了常见的煤炭、石油外，可利用的能源还有哪些？
19．内能可以转化为电能，电能可以转化为光能、内能、机械能……既然能量是守恒的，不会凭空消失，为什么还要节约能源呢？
20．生活中的许多用品都可以看作能量转化器，它们把能量从一种形式转化为另一种形式。请观察你家中的各种生活用品，分别指出它们工作时进行了哪些能量转化。
21．图是某工程师的轻轨车站设计方案，与站台前后连接的轨道都有一个小坡度，列车进站时要上坡，出站时要下坡。假设站台高度比途中轨道高出，列车在途中轨道进站前的速度为。
(1)此时切断电源，不考虑阻力，列车能否“冲”上站台？如果能，到达站台上的速度是多大？取。
(2)你认为工程师这样设计的意图是什么？
22．某地区的风速为，空气的密度为。若使风力发电机转动的风通过的截面积为，且风能的可转化为电能，则发电功率是多少？
23．图是架在屋顶的太阳能热水器。已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量为。一台热水器的聚热面积为，若每天相当于太阳直射热水器，太阳能的可转化为水的内能，那么这个热水器一天内最多能利用的太阳能为多少？
24．三峡水力发电站是我国最大的水力发电站。三峡水库蓄水后，平均水位落差约为，水的流量约为。船只通航需要约的流量，其余流量可全部用来发电。水流冲击水轮机发电时，水流减少的机械能有转化为电能。
(1)按照以上数据估算，三峡发电站的发电功率最大是多少？
(2)根据你对家庭生活用电的调查来估算，如果三峡电站全部用于城市生活用电，它可以满足多少个百万人口城市的生活用电？
参考答案：
1．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．摩擦过程会自发地产生热量，但热量不能自发地产生摩擦，所以摩擦生热的过程是不可逆的，A正确；
B．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，B错误；
C．热传递存在方向性的含义是指热量可以自发地从高温物体传递到低温物体，而不能自发地从低温物体传递到高温物体，但若有其他影响也可以将热量从低温物体传递到高温物体，空调机制冷时必须通过压缩机做功才能实现热量从低温物体传递到高温物体，因此热传递仍然存在方向性，C错误；
D．能量的转化过程尽管符合能量守恒定律，但能量在利用的过程中产生能量耗散，所以会发生能源危机，D错误。
故选A。
2．B
【解析】
【详解】
A、能量都转化为不能利用或不易利用的能源，所以这样会减少可利用资源的数量，因此应该节约能源，故A错误；
B、煤、石油、天然气等是化石燃料，是由古代动植物的遗体转化来的，而动植物体内的能量最初都可以追溯到太阳能，故B正确；
C、加强发展科技，提高能源的利用率，会更多的节约能源，与题意不符，故C错误；
D、水具有循环性，属于可再生能源，故D错误；
故选B．
【点睛】明确能源的利用与环境保护的意义，知道能量在利用过程中都会有一部分能源未被利用而损失掉，因此能源的利用率都会低于100%,所以应该大力发展科技,提高能源的利用率．
3．C
【解析】
【详解】
A．能量是守恒的，能源是能够提供可利用能量的物质并不是取之不尽．用之不竭的，所以A项错误；
B．能量的耗散是一种形式能转化为另一种形式的能量，能量守恒定律是自然界的规律之一，所以B项错误；
CD．对能源的过度消耗将形成“能源危机”，自然界的能量不变，所以D项错误，C项正确。
故选C。
4．D
【解析】
【详解】
能量在转化和转移过程中，总量是守恒的，故选项A、B错误；能量在转化和转移过程中总量保持不变，但我们要注意节约能源，选项C错误，D正确．
思路分析：能量在转化和转移过程中，总量是守恒的，能量在转化和转移过程中总量保持不变，但我们要注意节约能源，
试题点评：本题考查了对能量守恒定律得理解以及培养节能意识
5．C
【解析】
【详解】
内能也能转化为动能，例如内燃机，选项A错误；根据能量守恒定律，能量是取之不尽、用之不竭的，但是可用的能源越来越少，能量虽然守恒，但是有些能量耗散了不能再利用，所以要节约资源，故B错误．在热传递中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体，C正确；能量不能创造，也不可以再生，选项D错误.
6．B
【解析】
【详解】
能量守恒的过程在传递能量的时候也需要考虑能量传递的方向性，因此不一定发生，A错误；
摩擦生热的过程是不可逆的．例如钻木取火，不能用火得到木头．符合题意．热传递是有方向性的，B正确
热量从温度高的物体传向温度低的物体，或从温度高的部分传向温度低的部分．C错误；
由于能量转移或转化是有方向性的，虽然能量守恒，但是还会产生能源危机．D错误
7．D
【解析】
【详解】
A、在能源的利用过程中,虽然能量在数量上并未减少,但可利用率越来越小,故仍需节约能源.故A错误.
B、能量耗散表明自然界的能量在转化的过程中可利用率越来越小，但总量不会减小，故B错误；
C、自然界中石油、煤炭指的是亿万年前的大量生物经过地壳变化,被埋藏在地下,受地层压力和温度的影响,缓慢地形成的可以燃烧的矿物质,在短时间内不能再生,是不可再生能源,故C错误；
D、太阳能、风能是可再生能源,人类应多开发与利用,故D正确
故选D
点睛：能量的转化是有方向性的,故即使能量符合守恒定律,某些能量也是在短期内无法再生的;太阳能不但丰富而且无污染,如现在的太阳能电池就是将太阳能转化为电能的装置;煤、石油和天然气是目前使用的主要能源;
8．BD
【解析】
【详解】
考点：热力学第二定律；能源的开发和利用．
分析：正确理解能量耗散和能量的转化与守恒即可正确解答本题．
解答：解：能量耗散的过程中能量向品质低的大气内能转变过程，但是总的能量是守恒的，能量不能凭空产生，也不能凭空消失，故AC错误，B正确；
根据热力学定律可知，宏观自然过程自发进行是有其方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性，故D正确．
故选BD．
点评：本题考查了热力学第二定律的应用，要从多个角度来了理解该定律，可以通过加强练习来加深理解．
9．AD
【解析】
【详解】
可燃冰一次能源，属于不可再生能源，故A正确，B错误；1m3可燃冰可转化为164m3的天然气和0.8m3的水；故C错误D正确．故选AD．
【点睛】
根据属于不可再生能源进行分析；可燃冰存在于压强大、温度低的地方；可燃冰的热值大于天然气的热值，根据Q=qV比较放出热量的多少．
10．CD
【解析】
【详解】
将木材代替煤，进行火力发电，不能减少电能的消耗，也不能减少化石燃料的使用，不能做到节能减排，无助于缓解能源危机、保证可持续发展，故A错误；将高能耗企业从发达地区转移到欠发达地区，不能减少化石燃料的使用，也不能做到节能减排，无助于缓解能源危机、保证可持续发展，故B错误；少开汽车，采取骑自行车或做公交车，可减少污染物的排放，减少化石能源的使用，有助于缓解能源危机、保证可持续发展，故C正确；大力开发风力发电，减少火力发电，可减少污染物的排放，减少化石能源的使用，有助于缓解能源危机、保证可持续发展．故D正确．
11．ACD
【解析】
【详解】
能源是有限的，无节制地利用常规能源，如石油之类，是一种盲目的短期行为，选项A正确；能量都转化为不能利用或不易利用的能源，所以这样会减少可利用资源的数量，因此应该节约能源，所以B是错误．能源的开发和利用，必须同时考虑其对生态环境的影响，所以C是正确的．和平利用核能是目前开发新能源的一项有效途径，选项D正确；故选ACD.
【点睛】
可再生能源是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源．化石能源是指煤、石油、天然气等资源；同时我们要注意节约能源，充分利用可再生能源．
12．BD
【解析】
【详解】
在利用核能和太阳能过程中没有CO2产生，同时植树造林可加大对CO2的吸收，明白煤，石油和天然气过程中产生CO2，并且目前为止不能完全禁止这些能源的使用，植树造林可加大对CO2的吸收。
故选BD。
13． 产生 消失 转化 转移 保持不变
【解析】
【分析】
【详解】
略
14． 太阳能 风能 核能
【解析】
【分析】
【详解】
略
15．化石
【解析】
【分析】
【详解】
略
16． 错误 错误 正确 错误
【解析】
【分析】
【详解】
略
17． 日光灯管似的集热管面积较大，便于吸收较多的太阳能；外有透明玻璃管，内有黑色管子，使阳光能直射入玻璃管而不易被反射；在黑色管和外面透明管间有空隙，并抽成真空，减少两管间因空气对流引起的热损失，减少热传导；集热管的下方是一块光亮的铝合金板子，做成凹凸一定的曲面，使周围及穿过管隙的阳光尽量聚集在水管内；水箱安装在顶部而非下部，便于水的对流。 顺 集热器中的水被太阳光晒热后密度变小，受浮力作用沿管向右上方运动 在阴天用电加热的方式使水温升高 在封闭的环形管道的左下方安上进水阀门，在贮水容器下方竖直管道上安上出水阀门，可使热水流出，冷水得以补充。
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1] 日光灯管似的集热管面积较大，便于吸收较多的太阳能；外有透明玻璃管，内有黑色管子，使阳光能直射入玻璃管而不易被反射；在黑色管和外面透明管间有空隙，并抽成真空，减少两管间因空气对流引起的热损失，减少热传导；集热管的下方是一块光亮的铝合金板子，做成凹凸一定的曲面，使周围及穿过管隙的阳光尽量聚集在水管内；水箱安装在顶部而非下部，便于水的对流。
（2）[2] 图中A是集热器，B是储水容器，在阳光直射下水将沿顺时针方向流动。
[3] 集热器中的水被太阳光晒热后密度变小，受浮力作用沿管向右上方运动。
[4] C是辅助加热器，其作用是在阴天用电加热的方式使水温升高。
[5] 在封闭的环形管道的左下方安上进水阀门，在贮水容器下方竖直管道上安上出水阀门，可使热水流出，冷水得以补充。
18．水能、风能、潮汐能、太阳能、核能等
【解析】
【分析】
【详解】
略
19．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
虽然能量的总量没有减少，但由于能量转化的方向性，使能量从便于利用的形式转化为不便于利用的形式，导致了可利用的能源减少，因此我们仍要节约能源．
20．见解析
【解析】
【详解】
电饭煲主要将电能转化为内能，洗衣机主要将电能转化为动能，微波炉主要将电能转化为微波的能量，电烤箱主要将电能转化为内能，等等。
21．(1)能冲上站台，5.07m/s；(2)见解析
【解析】
【详解】
解：(1)选地面是重力势能的参考平面，由机械能守恒定律有
解得
因为h＇=3.29m>2m，列车能冲上站台；设列车到达站台上的速度是v＇由机械能守恒定律有
(2)工程师的设计意图是：车到站要停车，车此时有很大动能，若刹车就会把车的动能转化成内能，若车利用上坡，就把车的动能转化成重力势能储存起来；车出站由静止开始运动，需要电能启动，若车利用下坡，则可以把重力势能转化成动能，便于启动，也节省了电能，起到节能的作用。
22．
【解析】
【详解】
在时间t内，风的质量为
风能为
电功率为
解得
23．
【解析】
【详解】
这个热水器一天内最多能利用的太阳能为
24．(1)；(2)20个
【解析】
【详解】
(1)单位时间内用来发电的水的质量是
则单位时间内转化成的电能即发电功率为
(2)三口之家一月大约用电200度，所以一个百万人口的城市一个月用电大约
一个月三峡发电站发出的总电能为
可以满足城市数目为
个
答案第1页，共2页
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能量守恒定律
0
战战战
【场景导入】
A
。
E
观看图中小球动能和弹簧弹性势能有怎样的关系？由此你能得出什么结论？
教法备注
【试题来源】原创
【难度】
【知识点】
【场景】非题目
【环节名称】场景导入
【授课时长】5分钟
【教法备注】
第一步：以趣味图片导入，让学生观看图片，然后提问趣味导入中的问题；
第二步：讲述功能关系：做功的过程就是能量转化的过程，做多少功就有多少某种形式的能
转化为其它形式的能。功是能量转化的量度，这就是功能关系的普遍意义；
第1页（共35页）
第三步：以问答形式讲解常见力做功与能量转化的对应关系
(1)重力做功：重力势能和其它形式能相互转化：
(2)弹簧弹力做功：动能和弹性势能相互转化：
(3)滑动摩擦力做功：机械能转化为内能；
(4)分子力做功：动能和分子势能相互转化：
(5)电场力做功：电势能和其它形式能相互转化；
(6)安培力做功：电能和机械能相互转化。
本节课我们将学校功能间关系及如何应用功能关系解决问题
答案
无
解析
无
地
小木本
【知识梳理】
1.功能关系
()能的概念：一个物体能对外
做功，这个物体就具有能量.
(2)功能关系
①功是能量转化的量度，即做了多少
功就有多少能量发生了转化.
②做功的过程一定伴随着能量的转化，
而且能量的转化必通过做功来实现，
第2页（共35页）
(3)功与对应能量的变化关系
功
能量的变化
合外力做正功
动能增加
重力做正功
重力势能减少
弹簧弹力做正功
弹性势能减少
电场力做正功
电势能减少
其他力（除重力、弹力）做正功
机械能增加
2.能量守恒定律
(1)内容：能量既不会消灭，也不会创生.它只会从一种
形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个
物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变
(2)表达式：△E减=△E增
常见的功能关系
做功
功是能量转化的量度
能量变化
重力做功Wc=mgh
W=-△E。,重力势能变化△E,
弹力做功W
WN=-△E'f
弹性势能变化△E。'
合外力做功W合=W1+W2+W3…
W合=△E
动能变化△E,
除弹力和重力之外其他力做功W意
W总=△E
机械能变化△E
滑动摩擦力与介质阻力做功Fx相对
Ex和对=△E响
系统内能变化△E内
电场力做功WAB-qUAB
WAB=-△E
电势能变化△E。
第3页（共35页）
0
除重力、弹力
合外力
机械能变化
动能变化
以外的力做功
做功
只有重力
机械能守恒
弹力做功
功能关系
能量守恒
弹做
历
重力势能
弹性势能
功能关系的选用技巧
1.在应用功能关系解决具体问题的过程中，若只涉及动能
的变化用动能定理分析.
2.只涉及重力势能的变化用重力做功与重力势能变化的关
系分析.
3.只涉及机械能变化用除重力和弹力之外的力做功与机械
能变化的关系分析.
4.只涉及电势能的变化用电场力做功与电势能变化的关系
分析.
第4页（共35页）
