能量的转化与转移

第三章 第1节 能量的相互转化
【本讲教育信息】
一、教学内容
能量的相互转化
二、考点清单
（一）学习目标：
1、理解能量的相互转化具有普遍意义。
2、知道消耗能量、利用能量或获得能量的过程就是能量的相互转化和转移的过程。
3、学会在具体情景中分析能量形式的转化。
（二）重难点分析：
重点：知道消耗能量、利用能量或获得能量的过程就是能量的相互转化和转移的过程。
难点：学会在具体情景中分析能量形式的转化。
三、全面突破
【知识点1】各种形式的能量：
1、能的存在形式：山顶的雪会发生雪崩，说明自然界存在着能，能有很多种形式，常见的有以下几种：


能量形式 定义
机械能 动能和势能统称为机械能（物体由于运动而具有的能叫动能；由于被举高或发生弹性形变而具有的能叫势能）
化学能 物质发生化学变化时所表现出来的能量叫化学能。食物、燃料等物质中储存有化学能。
电能 电具有的能叫做电能。
声能 声音具有的能称为声能
风能 流动的风具有的能量称为风能
光能 光具有的能量称为光能
内能 也即俗称的热能，是物体内部大量做热运动的粒子具有的能。
2、区分能量和能源两个概念：
（1）能量：能量是能的一种量度和存在形式，包括机械能、化学能、电能、声能、风能、光能、内能等多种形式。
（2）能源：是为人类能提供能量的所有资源，它可以是一种能量形式，如电能、风能、大阳能；也可以是一种具体的含有能量的物质，如煤、石油、天然气、垃圾、木柴等。
【典型例题】
例1. 请仔细阅读下文，并回答文后问题。
福州打造海西“多电型”能源基地
据2009年5月21日《福州晚报》报道，随着海交会开幕和一系列能源项目的开工建设，多种能源互补的能源发展和保障体系已使福州能源建设走在海西前头。
不久的将来，我市公交车将用上天然气做燃料，这种清洁能源能有效减少空气污染。随着红庙岭垃圾发电厂的建设，节能环保、替代型能源有了新的突破，目前焚烧1吨垃圾能发电220kW·h，可供普通家庭使用一个月。沿海的长乐、连江、福清、罗源已建和在建的多个火力发电厂，极大地满足了福州用电需求。平潭、福清、长乐的风力资源相当丰富，风力发电已成为海岛平潭重要的获取电能方式之一。福清核电站规划装机容量600万kW，它的建成必将大大缓解煤电使用的压力，与火力发电相比，核能发电只需消耗很少的核燃料，就能产生大量的电能。
（1）公交车使用天然气做燃料的好处是 。文中涉及的节能环保、变废为宝的方法是利用 发电。
（2）风力发电是将 能转化为电能。与火力发电相比，核能发电的优点是 。
解析：这是一道综合考查能量和能源分析的题，所给材料信息涉及到了风力发电、垃圾发电、常规火力发电、核电等多种发电途径和环保型的天然气汽车，可以说信息量大，我们同学在做题时要结合题意要求，将需要的信息及时运用到下面的问题解答中去，第（1）题有关天然气作为公交车燃料的好处很多，同学们只要从抑制环境污染的角度去答都应该是对的，文中涉及的节能环保、变废为宝的方法是利用垃圾发电；第（2）题风力发电肯定是将风能转化为电能，与火力发电相比，核能发电的优点也有很多，同学们可以从减少环境污染的角度回答，也可以从燃料的运输成本上考虑，所以答案不唯一，只要是符合题意的答案都可以给分。
答案：（1）减少公交车尾气对大气的污染（符合题意即可） 垃圾
（2）风 不会造成大气污染，大大减少了燃料的运输成本等（符合题意的答案都可以）。
例2. 关于能源与环境，下列说法正确的是 （ ）
A. 光的应用不会造成环境污染，城市建筑可以随意使用玻璃幕墙
B. 彩电、空调、手机等家用电器在使用中，对人和环境不会产生任何不利的影响
C. 石油、煤、天然气的开采和使用不会造成环境污染和生态破坏
D. 太阳能是一种既无污染，又取之不尽的新能源
解析：这是一道能源分析题，也是近几年来的一个考查热点，要求同学们会用自己所学的科学知识分析能源结构中的一些利害关系，A中所讲的光的应用不会造成环境污染，城市建筑可以随意使用玻璃幕墙是错误的，因为随意使用玻璃幕墙会给城市带来光污染；B中所讲的彩电、空调、手机等家用电器在使用中，对人和环境不会产生任何不利的影响也是错误的，因为这些电器的使用一方面会造成电磁污染，另一方面像空调的致冷剂氟里昂会造成臭氧层的破坏等等；C中所讲的石油、煤、天然气的开采和使用不会造成环境污染和生态破坏明显是错误的，因为矿物燃料的燃烧会造成大气污染，同时在开采这些燃料时也会造成生态破坏，最主要的是植被破坏；D中所述是正确的。
答案：D
例3. 如图是豆子生长过程的几个图片，不过次序已经打乱了，正确的顺序是 （填写字母序号），这说明能量的转化、能量的转移是有 的，


解析：这是一道综合考查生物和能量的题，第一问要求对豆子的生长历程排序，豆子从种子萌发和生成直至开花结果的过程是：a e b d c；豆子的生成过程是把太阳能转化为化学能的过程，而不会把化学能转化为太阳能，所以说明能量的转化、能量的转移是有方向性的。
答案：a e b d c 方向性
例4. 威海新闻频道5月14日报道，世界最大非晶硅光伏建筑在威海市民活动中安装，仅次于楼顶部的非晶硅光伏电玻璃有效发电面积5500cm2，在光线充足的情况下，每4h可发电1000度，阴雨天也可以发电，用非晶硅光伏发电玻璃发电时的能量转化是 ，使用这种能源的优点是 。
解析：用非晶硅光伏发电玻璃发电其实就是把太阳能转化为电能，使用太阳能的优点就是清洁无污染（或节约不可再生能源）。
答案：太阳能转化为电能 清洁无污染（或节约不可再生能源）
【知识点2】能量的转化和转移：
1、讨论：（1）人造卫星在太空中工作所需的电能来自哪里？
太阳能（光能）——化学能——电能


（2）间歇泉能不断地向外面喷泉，能量从哪里来？
热能——机械能


（3）青蛙一跃去捕食害虫，如何获得能量？这些能量从哪里来？
化学能——机械能


小结：（1）自然界中各种形式的能量不是孤立的，不同形式的能量会发生相互转化，能量也会在不同的物体间相互转移。
（2）能量转化是个普遍现象，自然界中物质运动形式的变化总伴随着能量的相互转化。
2、能量的转化和转移：
（1）能量的转化是伴随着物体做功而表现出来的，能量的形式发生改变，如打铁时铁块温度升高，内能增加，是通过做功（打铁）的过程使机械能转化成了内能，再如：电炉发热，是电流做功时使电能转化成了内能，一种形式的能量增加了，肯定有别的形式的能量减少。
（2）能量的转移是指同一种能量从一个物体转移到另一个物体或是从物体的一部分转移到另一部分，能量的形式并没有发生变化，如：热传递时内能从高温物体转移到低温物体，再如：流水推动水轮机，水的机械能转移到水轮机上。
3、各种形式的能量在一定条件下的转化情况：
（1）胶片感光成像：光能转化为化学能
（2）特技跳伞：势能转化为动能和内能
（3）激光切割金属：光能转化为内能
（4）植物的光合作用：光能转化为化学能
（5）水电站工作时：机械能转化为电能
（6）燃料燃烧：化学能转化为内能和光能
【典型例题】
例1. 利用焚烧垃圾来发电，此过程中的能量如何转化
A. 化学能→内能→电能 B. 太阳能→内能→电能
C. 核能→内能→电能 D. 电能→太阳能→内能
解析：这是一道考查能量的转化题。首先要明确垃圾中含有化学能，当垃圾燃烧时其化学能会转化为内能，然后再通过汽轮机和发电机将内能转化为电能，所以答案应该选择A。
答案：A
例2. 如图所示，是一种在阳光下能不断摇摆的塑料小花。花盆表面的太阳能电板在光照下，产生电流驱动电动机，使小花左右摆动。下列有关该小花摆动过程中能量转化的描述正确的是（ ）


A. 叶片将光能转化为化学能 B. 电动机将机械能转化为电能
C. 太阳能电板将太阳能转化为电能 D. 小花将动能转化为化学能
解析：这道题重在考查实际情况中的能量转化分析，首先要明确这朵小花是塑料制成的，不能进行光合作用，所以有关化学能的词肯定是错误的，排除A和D；而太阳能电板的作用是将太阳能转化为电能，所以C正确；电动机是将电能转化为机械能，B错误。
答案：C
例3. 台州的能源结构日趋多样化，其中利用化学能转化为电能的是（ ）
A. 临海括苍风力发电厂 B. 温岭江厦潮汐电站
C. 玉环华能火力发电厂 D. 仙居下岸水力电站
解析：这道题充分考查了实际发电过程中的能量转化分析，A中的临海括苍风力发电厂应该是把风能转化为化学能；B中的温岭江厦潮汐电站是把涌潮和退潮时的海水所蕴含的机械能转化为电能；C中的玉环华能火力发电厂是把燃料中的化学能转化为电能；D中的仙居下岸水力电站应该是把水的机械能转化为电能；所以答案选择C。
答案：C
例4. 根据规划，中国将在2010年发射“天宫一号”空间站，深入进行科学探索，空间站外部装有的太阳能电池板将__ _能转化为电能，以保证站内电能供应。
解析：这是一道简单的填空题，太阳能电池板应该是把太阳能转化为电能的装置。
答案：太阳
四、应考锦囊
能量的相互转化这一知识点是中考的必考内容，它可以和环境污染和保护一同考，也可以和化学中的质量计算一同考，还可以结合以后所学的具体能量之间的量度一同考，其形式可以以任何一种题型出现，所以明确这部分知识点的精髓对后续学习显得非常重要，相信同学们经过这节课的听讲和自己的努力思考已经对这部分知识有了一个精确的理解。
五、本讲小结
1. 明确能量的相互转化具有普遍意义。
2. 明确消耗能量、利用能量或获得能量的过程就是能量的相互转化和转移的过程。
3. 理解在具体情景中分析能量形式的转化。
六、超前思维
下次上课前请同学们做好以下准备：
能量转化的量度
（一）学习目标：
1. 理解功的概念，知道功的两个必要的因素。理解能的转化跟做功的关系
2. 知道功的计算公式，知道功的单位，初步掌握功的计算方法
3. 知道功率的概念，知道用功率来描述做功的快慢，知道功率的单位，初步掌握功率的计算方法
（二）阅读内容：课本73~77页
（三）带着问题上课堂：
1. 如何区分科学上的功和日常生活中的功？
2. 影响功率大小的因素有哪些？
（四）牛刀小试：
1. 功的两个必要条件： 和 。
2. 功的公式 ，在国际单位制中，功的单位 。
3. 做功的过程实质上是 的过程。能量的单位是 。
4. 叫功率，公式 ，单位 。
5. 功率是表示物体 的物理量。3瓦表示 。
6. 相同的力使相同的物体分别在光滑水平面和粗糙水平面上移动相同的距离，在两种情况中，力F对物体做的功（ ）
A. 一样多 B. 前者多 C. 后者多 D. 无法比较。
7. 下列哪种说法正确（ ）
A. 做的功越多，功率越大
B. 做功时间越长，功率越小
C. 在相同时间内，功率越大，做的功越多
D. 功率越大，做功越多，机械效率越高
8. 重机钢丝绳将2000N重的物体匀速提升5米后，又使物体在水平方向移动3米。物体提升过程中，钢丝绳拉力做了 焦的功，整个过程钢丝绳拉力共做了 焦的功。
【模拟试题】（答题时间：40分钟）
一、选择题
*1. 为改善驻守在南沙某岛礁边防战士的工作、生活条件，今年在岛上安装了太阳能电池板。白天，太阳能电池板给蓄电池充电；晚上，蓄电池为探照灯供电。这样白天与晚上的能量转化形式是（ ）
A. 白天：太阳能→内能→电能 B. 白天：太阳能→电能→化学能
C. 晚上：化学能→电能→太阳能 D. 晚上：化学能→电能→化学能
2. 下列设施或过程不属于利用太阳能的是（ ）
A. 太阳能电池 B. 太阳能热水器
C. 核电站 D. 植物的光合作用
（双选）3. 开发新能源是本世纪人类关注的热点之一，除了开发新能源，我们还应该从节约身边的能源做起，下图中符合节约能源且安全的做法是（ ）


A. 开门后关好 B. 白天尽量采用自然光 C. 用煤气灶取暖 D. 每次只洗一件衣服
*4. 能量转化是非常普遍的现象，下列关于能量转化的叙述中正确的是（ ）
A. 洗衣机甩干衣服时，将内能转化为机械能
B. 汽车加速起动时，将机械能转化为内能
C. 炉灶中煤饼燃烧时，将内能转化为化学能
D. 用电热水器烧水时，将电能转化为内能
5. 一只垒球以某一速度飞向木栅栏，会被木栅栏弹回来，而一辆汽车以相同的速度撞向一木栅栏，木栅栏就会被汽车撞倒。这是因为汽车具有（ ）
A. 较大的势能 B. 较大的动能 C. 较大的弹性 D. 较大的功率
**6. “神舟五号”飞船的返回舱曾在浙江省平湖市展出。据介绍，返回舱返回地面时，在距地面1.2米高处，反冲发动机向地面喷火，使飞船进一步减速；返回舱落地时，坚固的舱体发生了一些凹陷；落地处形成了一个很大的坑；舱体表面烧得红红的。下列对返回舱着落过程的一些说法，不合理的是（ ）


A. 发动机向地面喷火使舱体减速，说明力能改变物体的运动状态
B. 坚固的舱体发生凹陷，说明了速度越大惯性越大
C. 落地处形成的大坑说明了力能使物体发生形变
D. 舱体表面烧得红红的，是因为摩擦生热
7. 目前，地球上的能源主要来自于（ ）
A. 煤和石油 B. 流水和风
C. 太阳辐射 D. 地球上的各种生物
8. 电流通过下列装置时，能将电能转化为机械能的是 （ ）


A B C D
9. 光合作用过程是一个（ ）
A. 合成有机物，贮存能量的过程 B. 分解有机物，贮存能量的过程
C. 合成有机物，释放能量的过程 D. 分解有机物，释放能量的过程
*10. 下列过程中，化学能减少的是（ ）
A. 有机物沿食物链传递 B. 蓄电池充电
C. 光合作用 D. 用太阳能制取氢气
*11.“能源（资源）危机”和“环境污染”已成为当今世界发展的两大难题。下列各项资源的开发生产过程中，利用了物质的化学能，同时又有利于解决上述两大难题的是（ ）
A. 开发液氢作为汽车燃料 B. 用焦炭和铁矿石冶炼钢铁
C. 发展火力发电 D. 采伐森林生产纸张和一次性木筷
12. 国家级风景区——雁荡山的大龙漱瀑布被誉为“中国第一高瀑”，瀑布的落差达197米。水在下落的过程中（ ）
A. 只有动能 B. 既有动能，又有势能
C. 只有势能 D. 既没有动能，也没有势能
*13. 近日，一种新型太阳能公共卫生间落户北京东郊民巷，该卫生间的能源全部由位于顶部的太阳能电池板提供，它还能将多余的能量储存在蓄电池里。这里的能量转化方式是（ ）
A. 太阳能转化为电能
B. 太阳能转化为电能，再转化为化学能
C. 太阳能转化为内能，再转化为化学能
D. 大阳能转化为电能，再转化为光能
**14. 2004年1月4日，美国的“勇气号”火星探测器成功登陆火星表面。为了使“勇气号”能安全着陆，需从进入火星大气层时约12000公里/小时的速度减速到安全着陆速度。为此它经历了展开降落伞，展开安全气囊等过程（如图所示）。则下列有关说法正确的是（ ）


①展开降落伞后增大了阻力；
②安全气囊增大了探测器着陆时对火星的作用力；
③展开降落伞后势能转化为动能；
④展开降落伞后机械能转化为热能
A. ①③ B. ②③ C. ①④ D. ②④
*15. 如图是跳水运动员从跳板起跳后至入水前的三个瞬间状态（Ⅰ是往上起跳，Ⅱ是到达最高点，Ⅲ是下落中）。在Ⅰ→Ⅱ和Ⅱ→Ⅲ两个过程中发生的能量转化分别是（ ）


A. 势能→动能，势能→动能 B. 势能→动能，动能→势能
C. 动能→势能，势能→动能 D. 动能→势能，动能→势能
二、填空简答题
1. 把一段底部封闭的薄金属管固定在桌面上，里面放一些乙醚，用塞子塞紧。用一根绳子绕在管外并迅速来回拉绳子，我们会看到橡皮塞向上跳起。当橡皮塞向上跳起时，是
能转化成机械能。
2. 试判断下列能量转化的实例。
（1）雪崩：_____能转化为_____能；
（2）太阳能电池：_____能转化为_____能；
（3）热泉水喷发：_____能转化为_____能；
（4）青蛙跳跃：_____能转化为_____能；
（5）核电站发电：_____能转化为_____能；
（6）燃料燃烧：______能转化为_____能；
（7）手机电池充电时， 能转化为 能；
（8）水电站发电， 能转化为 能。
3. 建水电站，需修建拦河大坝，这是为了提高上游水位，使上游水位具有更大的 ，而流下来能转化为更大的 。
4. 一物体从光滑的斜面下滑，动能 ，势能 ，机械能总量 。
5. 一物体用力从斜面的底端匀速推到顶端，动能 ，势能 ，机械能总量 。
【试题答案】
一、选择题：
1. B 2.C 3. AB 4. D 5. B 6. B 7. C 8. D 9. A 10. A
11. A 12. B 13. B 14. C 15. C
二、填空简答题：
1. 内
2. （1）势 动
（2）太阳 电
（3）内 机械
（4）化学 机械
（5）核 电
（6）化学 内
（7）电 化学
（8）机械 电
3. 势能 动能
4. 增大 减小 不变
5. 不变 增大 增大