14.3 能量的转化和守恒 巩固基础讲义-（无答案）2023-2024学年人教版九年级物理全一册

14.3 能量的转化和守恒
《2023年九年级物理暑假预习课程》
第一：知识清单
能量的转化和守恒
（1）各种形式的能量有：电能、热能、化学能、生物能，机械能（包括动能和势能）、光能、太阳能、水能、风能，原子核能、地热能、潮汐能等。
（2）能量的相互转化实质上是能量的转移和转化过程，包括“消耗能量”“利用能量”和“获得能量”。能量的转化普遍存在，如动能转化为势能，化学能转化为电能，生物能转化为势能，电能转化为光能和热能等。
（3）在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化和转移。在热传递过程中，高温物体的内能转移到低温物体。运动的甲钢球碰击静止的乙钢球，甲球的机械能转移到乙球。
（3）在自然界中能量的转化也是普遍存在的。小朋友滑滑梯，由于摩擦而使机械能转化为内能；在气体膨胀做功的现象中，内能转化为机械能；在水力发电中，水的机械能转化为电能；在火力发电厂，燃料燃烧释放的化学能，转化成电能；在核电站，核能转化为电能；电流通过电热器时，电能转化为内能；电流通过电动机，电能转化为机械能。
（4）能量守恒定律：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。
1.能量的转化实例：
实例 能量转化 实例 能量转化
摩擦生热 机械能→内能 光合作用 光能→化学能
发电机发电 机械能→电能 燃料燃烧 化学能→内能
电动机转动 电能→机械能 电池供电 化学能→电能
2.能量的转化和转移区分：
（1）能量的转化：一种能量形式转化为另一种能量形式，比如说光能转化为热能；
（2）能量的转移：是一个物体的能量转移到另一个物体上，能量性质不娈；
3.能量的转移与转化具有方向性：
能量转化和转移其实指的就是热传导，根据热力学第二定律的内容，热传导的过程是有方向性的。这个过程可以向一个方向自发地进行，但是向相反的方向却不能自发地进行，因此能量的的转化和转移具有方向性。
4.能量守恒定律：
能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，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其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
5.能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。
大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。
6.永动机：不需要动力就能源源不断地对外做功的机械；
永动机永远不可能实现，因为它违背了能量守恒定律。
实例----------------------------------------------------分析
钻木取火---------------------------------------机械能转化为内能
水电站里水轮机发电------------------------机械能转化为电能
电动机带动水泵把水送到高处-------------电能转化为机械能
电池放电----------------------------------------化学能转化为电能
植物吸收太阳光进行光合作用-------------光能转化为化学能
燃料燃烧发热-----------------------------------化学能转化为内能
电灯发光-----------------------------------------电能转化为光能和热能
电池充电------------------------------------------电能转化为化学能
结论：在一定条件下，各种形式的能量是可以______________的
课堂提问
【答案】 相互转化
1．能量的转化
能量从一种形式变为另一种形式，能量的形式发生了改变。
例如：搓手取暖，是通过做功使_______能转化成了_______能；电热锅煮饭，是_______能转化成了_______能。
【答案】 机械 内 电 内
2．典例分析
掉在地上的弹性小球会越跳越低；是因为小球在运动过程中要克服摩擦、空气阻力等做功，消耗的机械能转化为_______。
【答案】 内
3．能量的转移
能量从一个物体转移到另一个物体，或者从同一物体的某一部分转移到另一部分，能量的形式不变。
例如：热传递时，______能从高温物体转移到低温物体；流水推动水轮机转动时，水的______能转移到水轮机上。
【答案】 内 机械
知识要点二 能量守恒定律
内容：能量既不会凭空消灭，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，而在转化或转移的过程中，能量的总量____________。
【答案】 转化 转移 保持不变
永动机：不需要动力就能源源不断地对外做功的机器叫作永动机。永动机违反了__________________，是不可能实现的。
【答案】 能量守恒定律
第二：典型例题
1、日前，一颗陨石坠落在我省松原市附近，它像被点燃的“火柴棍”一样划过夜空。陨石下落过程中发生的能量转化是
A．机械能转化为化学能
B．机械能转化为内能和光能
C．内能转化为机械能和光能
D．化学能转化为内能
【答案】B
【解析】陨石下落过程中在重力作用下克服与大气的摩擦做功，机械能转化为内能，机械能减小、内能增大，像被点燃的“火柴棍”，说明机械能转化为了光能；此过程能量转化是机械能转化为内能和光能，故选B。
2、目前长沙城区的老居民小区正在进行水路改造，改造中用到了一种打孔工具﹣﹣冲击钻，冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下不断地冲击墙壁，打出圆孔，如图所示，冲击钻在工作过程中，其能量转化关系是（　　）
A．内能转化为机械能
B．内能转化为电能
C．只有机械能和内能的转化
D．有电能、机械能和内能的转化
【答案】D
【解析】（1）当电流通过电动机时，电流做功，消耗电能转化为机械能和内能；
（2）钻头冲击墙壁，克服摩擦做功，将机械能转化为内能；
由此分析可知，在该过程中存在电能、机械能和内能的转化。
3、下列有关能量转化和守恒，说法正确的是（　　）
A．即使科技再发达也不可能制造出永动机
B．能量守恒定律只适用于能量的转化过程
C．“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律
D．根据能量守恒定律，机械能总和不变
【答案】A
【解析】解：A、根据能量守恒定律，能量的转移和转化具有方向性，机器运转过程中总有一部分机械能转化为内能，这部分内能不可能自动地再转化为机械能，如果没有能量的补充，最终会停止运动，所以不可能造出永动机，故A正确；
B、能量守恒定律既适用于能量转化过程，也适用于能量的转移过程，故B错误；
C、“摩擦生热”是将机械能转化为内能的过程，所以也符合能量守恒定律，故C错误；
D、根据能量守恒定律，自然界中能的总量保持不变，但是机械能不一定守恒，故D错误；
故选：A。
4、学习了内能及能量的转化和守恒后，同学们在一起梳理知识时交流了以下想法，你认为不正确的是（　　）
A．做功改变物体的内能是不同形式的能的相互转化
B．物体放出热量，发生了能量的转移，其温度一定降低
C．水电站主要将机械能转化为电能
D．能量在转化和转移的过程中总会有损耗，但能量的总量保持不变
【答案】B
【解析】解：A、做功过程是能量转化过程，做功改变物体的内能是不同形式的能的相互转化，故A正确；
B、晶体凝固过程中，放热，内能变小，但温度不变，故B错误；
C、水电站主要将水的机械能转化为电能，故C正确；
D、能量在转化和转移的过程中总会有损耗，但能量的总量保持不变，故D正确。
故选：B。
5、用水壶烧水时，壶中水蒸气将壶盖顶起，水蒸气的 转化为壶盖的 能。
【答案】内；机械能。
【解析】烧开水时，壶盖被水蒸气顶起，是水蒸气对壶盖做功的结果，这时水蒸气的内能转化为壶盖的机械能。
故答案为：内；机械能。
6、根据能量守恒定律，下列说法中仅发生能量转移的一组是（　　）
A．试管中的冷水放入热水中变热 B．煤气炉将冷水烧热
C．用打气筒打气，筒壁变热 D．小灯泡通电发光
【答案】A
【解析】解：A、试管中的冷水放入热水中吸收热量，内能增大，温度升高，仅发生了能量的转移，故A符合题意；
B、煤气炉将冷水烧热，煤气燃烧将化学能转化为内能，是能量的转化；冷水吸热，内能增大，属于热传递，是能量的转移，故B不符合题意；
C、用打气筒打气，活塞压缩空气做功，空气内能增大，是能量的转化；筒壁吸收热量，内能增大，属于热传递，是能量的转移，故C不符合题意；
D、小灯泡通电发光，将电能转化为光能和内能，是能量的转化，故D不符合题意。
故选：A。
第三：自主练习
1.根据能量守恒定律，下列情形可能发生的是（　　）
A．随着科学技术不断发展和提高，永动机是可以制成的
B．两个斜面相对连接，小球从左斜面滚下后冲上右斜面
C．电水壶里的水沸腾后断电，水的沸腾却一直持续下去
D．出枪膛的子弹射穿木板后，以更快的速度继续运动
2.如图所示的摆设，正常运行时，小轮在支架上来回滚动，每次到达的最大高度相同。小明发现摆设上有一电源，关掉电源后，小轮逐渐停下来（ ）
A．小轮滚动过程中没有力对其做功
B．正常运行时，小轮的速度一直不变
C．断电后小轮会停下，说明能量守恒定律不一定成立
D．正常运行时，小轮往返一次，摆动一定需要消耗电能
3．下列说法中正确的是（　　）
A．风力发电机可以将机械能转化为电能
B．太阳能电池可以将太阳能转化为电能
C．电暖气正常工作时，主要是将电能转化为机械能
D．电风扇正常工作时，主要是将电能转化为机械能
4.在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。摩擦生热是机械能转化为___能；水电站里水轮机带动发电机发电，是机械能转化为____能；电动机带动水泵把水送到高处，是电能转化为_______能；植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能；燃料燃烧时发热，化学能转化为内能，等等。
5.把一个薄壁金属管固定在桌上，里面放一些酒精，用塞子塞紧，拿一根绳子在管外绕几圈，并迅速地来回拉动绳子，过一会儿，你会看到塞子跳了起来，如图所示。从能量的角度分析,这个现象表明_______内能转化机械能__________________。