2.能量转化的方向性和效率
一、教学目标
（一）知识与技能
1、通过能量转化和转移，认识效率。
2、了解现实生活中能量的转化和转移有一定的方向性。
（二）过程与方法
通过讨论交流，知道能量转化有方向性。
（三）情感态度与价值观
有用能量转化与守恒的观点分析物理现象的意识。
二、教学重难点
（一）教学重点
能量转化和转移，认识效率。
（二）教学难点
会用能量转化效率计算。
三、课时安排
1课时
四、教学过程
新课导入：
能量的转化和转移无处不在。然而，许多情况虽然并不违背能量守恒定律，但在实际情形中却不会发生。
新课讲解：
一、能量转化的方向性
讨论下面的问题：
1）能量是否能重复使用？
2）耗散的能量能否回收？
4）能量在转移和转化过程中，具有什么规律性？
5）从能量在转移和转化过程中的规律性，你认为节约能源的意义和价值在哪里？
组织学生交流讨论上述问题。
能量的流向不是随意的，能量的转化具有方向性。
二、能量转化中的效率
能量转换是指，能量从一个物体转移到另一个物体；或者能量从一种形式转化为另一种形式。一般情况下，能量转化需要一定的设备，由于设备本身的限制，能量不可能全部转化为人们需要的能量。
转化前消耗总能量是总功，转化后是有用功，热量损失为额外功。所谓能量转换的效率就是人们需要得到的能量（有用能量）与消耗总能量的比值。
能量转化效率=输出有效能量/输入能量2.能量转化的方向性和效率 习题
一、选择题
1．下列物理过程，哪些是可能发生的 ( )。
A．制冷系统能够把冰箱里的热量传给外界温度较高的空气
B．一个在粗糙的水平地面上运动的物体最后要停下来，物体的动能可以全部转化为内能
C．理想的热机因为没有摩擦，也没有漏气，它的效率可以达到100%
D．在两个连通容器A、B内都充满气体以后，气体会自发地从容器A流向容器B，使容器A内成为真空
2．下列哪些物理过程是不可逆的 ( )。
A．在一绝热容器内盛有液体，通过不停地搅动使液体的温度升高
B．在一个传热的容器内盛有液体，容器放在一恒温的大水池内，不停地搅动
液体，但液体的温度不变
C．用一条不可伸长的细轻绳悬挂一个小球，上端固定，把小球拉离平衡位置
由静止释放(不计阻力)
D．在一绝热容器内，不同温度的气体进行混合
3．下列说法中错误的是 ( )。
A．热量只能自发地从高温物体传给低温物体而不能自发地从低温物体传给高温物体
B．内能不能转化为动能
C．内能不能自发地转化为动能
D．自然界中涉及热现象的宏观过程都有方向性
4．地球上有大量的海水，若使海水温度降低0.1 ℃就能释放出5.8×1023 J的热量。有人设想用一热机将海水放出的热量完全转化为机械能，但这种使内能转化成机械能的机器是不能实现的，其原因是 ( )。
A．内能不能转化成机械能
B．内能转化成机械能不满足能量守恒定律
C．只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能而不引起其他变化的机器不满足能量转化和转移的方向性
D．上述三种原因都不正确
二、填空题
5.冬天，火炉把自己的 能传递给房间里的空气，供人们取暖；到了春天，我们不能把这些能量重新收集起来供来年再用，一般情况下， 能只能从高温物体转移到低温物体，不能相反，上述事例说明：能量的转化、能量的转移，都是有 性的。
6．汽车刹车时，由于摩擦，汽车的动能转化为地面、空气的 能，这些能量不能自动地用来再次开动汽车，这说明能量的转化、转移具有 。
7．能量的转化和转移具有 。热量 自发地从低温物体传给高温物体；汽车制动时，由于摩擦动能转化为内能，这些内能 自动地再次开动汽车（后两空选填“能”或“不能”）。热量与热值典型例题
现代火箭用液态氢作为燃料，这是因为氢具有（ ）
A．较大的比较 B．较小的质量
C．较小的密度 D．较大的燃烧值
分析和答案：液态氢具有很大的燃烧值，所以用相同质量的燃料，可以产生很大的能量，提高火箭的效率。所以本题答案是D。温度、热量的区别和联系
从定义上看，温度是指一个物体在某一时刻的冷热程度，它是一个表示冷热程度的物理量；从分子热运动理论的角度看它是表示热运动状态的物理量；而热量是指几个物体或物体内的几个部分之间在某一段时间内进行热传递过程中，物体（或物体的某一部分）转移内能的多少。它是反映热运动过程的物理量，由此出发比较两个概念，就不难看出它们之间的区别有以下两个方面：
（1）相关的时间是某一时刻还是某段时间。我们可以说某个时刻的温度是多少度，而一个物体吸收或放出热量总是需要一定的时间才能完成。
（2）反映一个状态还是反映一个过程。温度表示物体的冷热程度，也就是一个热运动的状态量。而热量总是伴随着一个吸热或放热的过程，它是一个热运动的过程量。
温度和热量的联系主要有以下两个方面：
（1）两上物体之间要发生热传递时一个物体吸收热量，另一个物体要放出热量的条件必须 二者有温度差存在。
（2）一个物体在热传递过程中吸收（或放出）热量将产生两个效果：其一是物体的温度将升高（或降低），其二是物体的状态将发生变化。例如，晶体熔化时，吸收热量但温度不变，状态由固态变为液态。
一个物体在热传递过程中，正在发生物态变化，非晶体吸热（或放热）时，温度要升高（或降低）。但有些特殊情况温度保持不变，需要大家记忆的有：晶体熔化时，吸热不升温，晶体溶液凝固时，放热不降温；液体沸腾吸热不升温。
