能量的转化与守恒 同步测控
我夯基 我达标
1.至今为止，第一类永动机从来没有成功过，其原因是（ ）
A.机械制造的技术没有过关 B.违反了牛顿运动定律
C.违反了机械能守恒定律 D.违反了能量守恒定律
解析：第一类永动机是不需消耗能量或消耗很少能量，而获得能量或得到更多能量，它违反了能量守恒定律，因此第一类永动机不会成功，选项D正确.
答案:D
2.在将物体竖直向上举起一定高度的过程中，若不计空气阻力，则（ ）
A.举力所做的功等于物体机械能的增加
B.克服重力所做的功等于动能的增加
C.举力和重力所做的功的代数和等于物体动能的增加
D.物体所受合外力所做的功等于物体机械能的增加
解析：物体在举力作用下向上举起一定的高度，物体的机械能增加，其增加量等于举力所做的功，所以选项A正确，D错误.根据动能定理物体所受到的合外力（即举力和重力）所做的功等于物体动能的变化量，所以选项B错误，C正确.
答案:AC
3.行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流.上述不同现象中所表现的相同物理过程是（ ）
A.物体克服阻力做功
B.物体的动能转化为其他形式的能
C.物体的势能转化为其他形式的能
D.物体的机械能在其中的某个过程中是守恒的
解析：题中所述的各种现象都受到阻力作用，阻力对物体做负功，物体的机械能转化为其他形式的能，所以选项A正确.
答案:A
4.骑自行车上坡前往往是加紧蹬几下，这样做是为了…（ ）
A.增大车的惯性 B.增大车的冲力
C.增大车的动能 D.增大车的势能
解析：骑自行车上坡，动能转化为重力势能，加紧蹬几下，是为了增加车的动能，所以选项C正确，B、D错误.车的惯性只与质量有关，所以A错误.
答案:C
5.用酒精灯加热试管中的水，水沸腾后，水蒸气会把原先塞住的软木塞冲开.从能的转化角度来看，加热水的过程是_________能转化为水的_________能；水蒸气把软木塞冲开，是_________能转化为_________能.
解析：加热水要燃烧酒精，消耗酒精的化学能，水的温度升高，水的内能增加，化学能转化为内能；水蒸气把软木塞冲开，水蒸气对外做功，消耗内能，软木塞的动能增加，内能转化为机械能.
答案:化学 内 内 机械
6.从10 m高空由静止下落的水滴，在下落过程中，水滴重力势能的40%转化为水的内能，使水的温度升高，则水滴落下后温度升高多少?〔水的比热容c=4.2×103 J/（kg·℃）〕
解析：水滴重力势能转化为水滴的内能，即mgh40%＝cmΔt，
Δt=℃=9.5×10-3 ℃.
答案:9.5×10-3 ℃
我综合 我发展
7.如图4-3-2所示，木块A放在木块B上左端，用恒力F拉A拉至B的右端.A第一次将B固定在地面上，F做功W1，生热Q1；第二次让B可以在光滑地面上自由滑动，这次F做功W2，生热Q2，则各量间大小的关系W1W2；Q1Q2.
图4-3-2
解析：摩擦生热Q应等于滑动摩擦力f与相对位移的乘积，两次的滑动摩擦力f和相对位移都相等，所以Q1=Q2；第一次由于B不动，A的位移较小，第二次由于B随着运动，A的对地位移较大，所以第二次力F所做的功较大，即W1＜W2.
答案:＜ =
8.太阳向地球表面每平方米辐射光能的功率为14 kW，如今利用凹面镜制成太阳灶烧水，使20 ℃、5 kg的水在20 min内沸腾，此太阳灶中凹面镜受光照面积的直径最小应该多大？〔不计能量损失，水的比热容c=4.2×103 J/（kg·℃）〕
解析：水由20 ℃加热至沸腾所吸收的热量Q＝cmΔt＝4.2×103×5×（100-20） J＝1.68×106 J，根据能量守恒定律得：Q=PSt，即S=m2=0.1 m2，所以πd2=0.1 m2，解得d＝0.36 m.
答案:0.36 m
9.三峡工程的主要数据如下表所示.
大坝
坝高（m）
185
坝长（m）
2 335
最高蓄水位（m）
175
水库
总库容（m3）
3.930×1010
防洪库容量（m3）
2.215×1010
平均年流量（m3）
4.510×1011
电站
总装机数（台）
26
总装机容量（kW）
1.820×107
平均发电量（kW·h）
8.468×1010
请根据表中有关数据完成下列问题.
（1）年平均消耗水能E＝_________J，转化为电能的百分比η＝_________.
（2）若26台发电机组全部建成并同时发电，则按设计要求年发电时间为__________天.
解析：年平均消耗水能E水＝mgh＝4.51×1011×103×10×175 J＝7.893×1017 J
获得的电能E电＝8.468×1010 kW·h＝8.468×1010×3.6×106 J=3.048×1017 J
转化为电能的百分比η=×100%=38.6%.
（2）年发电时间t=h=4.663×103 h≈194 d.
答案:（1）7.893×1017 J 38.6% （2）194天
10.(经典回放)（1）1791年，米被定义为：在经过巴黎的子午线上，取从赤道到北极长度的一千万分之一.请由此估算地球的半径R.（答案保留两位有效数字）
（2）太阳与地球的距离为1.5×1011 m，太阳光以平行光束入射到地面.地球表面2/3的面积被水面所覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量 W约为1.87×1024 J.设水面对太阳辐射的平均反射率为7％，而且将吸收到的35％能量重新辐射出去.太阳辐射可将水面的水蒸发（设在常温、常压下蒸发1 kg水需要2.2×106 J的能量），而后凝结成雨滴降落到地面.
（a）估算整个地球表面的年平均降雨量（以毫米表示，球面积为4πR2）；
（b）太阳辐射到地球的能量中只有约50％到达地面，W只是其中的一部分.太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面，这是为什么？请说明两个理由.
解析：（1）2πR×1/4＝1.00×107
R＝6.37×106 m.
（2）（a）设太阳在一年中辐射到地球水面部分的总能量为W，W＝1.87×1024 J
凝结成雨滴年降落到地面水的总质量为m
m＝W×0.93×0.65/(2.2×106)＝5.14×1017 kg
使地球表面覆盖一层水的厚度为h
h＝m/ρS地球
h＝1.01×103 mm
整个地球表面年平均降雨量约为1.01×103 mm.
（b）大气层的吸收，大气层的散射或反射，云层遮挡等.
答案:（1）6.37×106 m （2）（a）约1.01×103 mm （b）大气层的吸收，大气层的散射或反射，云层遮挡等.
能量的转化与守恒 同步练习
1.能量既不能______也不能______，它只能从一种形式______为别的形式，或从一个物体______到别的物体，而能的______保持不变.这个规律叫做______定律.
答案：凭空产生
凭空消失
转化
转移
总量
能量转化和守恒
2.第一类永动机不可能成功，最根本的原因是__________.
答案：违反能量转化和守恒定律
3.用酒精灯加热试管中的水，水沸腾后，水蒸气会把原先塞住的软木塞冲开，从能的转化角度来看，加热水的过程是______转化为水的______能；水蒸气把软木塞冲开，是______能转化为______能.
答案：酒精的化学能 内 内 木塞的机械
4.太阳向地球表面每平方米辐射光能的功率为14 kW，如今利用凹面镜制成太阳灶烧水，使20 ℃、5 kg的水在20 min内沸腾，此太阳灶中凹镜受光照面积的直径最少应该多大？(不计能量损失)
答案：d=0.36 m
课件19张PPT。能量的转化与守恒一、本章概述：1、教材地位：①从编排体系看②从内容标准看③从课程目标看 2、内容特点：①综合性：能量——初中科学最基本的概念之一能量转化（转移）——自然界最常见的现象之一能量的转化和守恒定律——自然科学最基本、最重要的定律之一②抽象性：重视学生生活经验注重观察和实验充分调动学生思维③社会性：密切联系学生生活实际适当渗透STS教育统一的科学概念和原理：物质运动与相互作用能量信息系统结构与功能演化平衡守恒返回STS教育内容：机械使用的历史发展过程内能的利用在人类社会发展史中的重要意义核能的和平利用及我国在这方面的成就核反应堆、原子弹、氢弹发明史放射性发现史能量的转化与守恒定律的发现史3、知识结构：4、单元划分：5、重点难点：1、能量的相互转化列举贴近学生学习
和生活实际的事例所谓“消耗能量”、“利用能量”
或者“获取能量”，实质上就是
能量相互转化和转移的过程分析得出引 导学生本章学习的基础二、教学建议：深刻认识功各种
形式
的
能量
相互
转化进一步提出量度能
量转化
的多少描述能
量转化
的快慢引入引入功率渗透能量转化的概念概念计算概念计算加深理解能是物体所具有的
做功的本领；做功
的过程实质就是能
量转化的过程；功
是能量转化的量度能
量
的
转
化
和
守
恒理 解 功 和 能 的 关 系定 量 分 析 能 量 转 化 过 程，提 出 “守 恒” 思 想 的 基 础2、能量转化的量度铺垫简
单
机
械杠杆滑轮斜面渗透使用简单机械
时的能量转化问题特点原理特点原理特点原理定滑轮动滑轮特点原理滑轮组实例分析引入有用功
额外功
机械效率能量转化效率应 用3、认识简单机械1、杠杆：①什么是杠杆：a、观察：杠杆转动过程的演示或动画。 b、分析：物体在哪一个力作用下？产生了怎样的效果？转动时哪一点是固定不动的？ c、比较：在力的作用下会转动；转动时有一点是固定不动的。（杠杆的基本特征）d、概括：杠杆的定义。 e、巩固：准备各种不同的杠杆实例，让学生辨认可称为杠杆的部件，并找出杠杆的特征。②杠杆的五要素： 易错点：找错支点；画反阻力方向；误将力的作用点到支点的距离当成力臂。 关键：理解含义；在杠杆转动过程中找；注重学生体验，通过实验、演示或动画，结合板画，引导学生观察、分析；用假设法，结合画图进行分析。 示例：力臂的作法：确定支点——确定并作出动力和阻力（作用线）的图示——用三角板作出支点到力的作用线的垂线。 杠杆模型的建立对学生是一个难点，教学中要注意让学生理解从实物到模型的抽象过程，引导学生抓住”点、线、距离”等本质特征，略去次要的差别，引导学生从表面不同的事物中找出它们的共同点，这样也有利于发展学生的抽象思维能力。动能势能功和能的关系概念大小决定因素概念大小决定因素动能和势能
的转化其它形式能量
的转化守恒方向性4、动能和势能分子
热运动生活中的
常见事例引出内能讨论改变内能的
两种方法功和能的关系做功热传递能量转化的方向性引出燃料的热值渗透化学能5、物体的内能铺垫电能转化
实例分析考察电能转化快慢电能转化多少引出引出电功率电功渗透能量转化概念介绍电能表
及其使用6、电能的利用概念计算测量概念计算测量2、对几对概念、公式的处理：（1）P=W/t和P=UI： 通过讨论，使学生明确： P=W/t是功率的定义式，适用于一切功率的计算。它决定了电功率描述的是电流做功的快慢。而P=UI仅适用于计算电功率，它反映了电功率的大小跟哪些因素有关，即电路消耗的电功率由电路两端的电压与通过电路的电流决定。（2）额定功率和实际功率及其计算： 在介绍额定功率和实际功率概念的基础上，通过练习、结合教师的分析讲解使学生理解两者的区别，并掌握电功率的计算方法。 ① 电路中只有一个用电器的情况：理解两者的区别，熟悉电功率的计算公式及变形 a、额定功率是用电器在额定电压（或额定电流）下工作时的电功率，它一旦确定，就不会改变；实际功率是用电器在实际状态下消耗的电功率，它等于实际电压和实际电流的乘积，当改变用电器两端的实际电压时，通过该用电器的实际电流和它消耗的实际功率都会随之发生改变。 b、当用电器两端的实际电压（或实际电流）小于它的额定电压（或额定电流），用电器消耗的实际功率就小于它的额定功率，如果是灯泡，它的发光亮度就要比正常工作时暗；当用电器两端的实际电压（或实际电流）大于它的额定电压（或额定电流），用电器消耗的实际功率就大于它的额定功率，如果是灯泡，它的发光亮度就要比正常工作时亮。这两种情况下，用电器都无法正常工作。但如果不考虑温度对导体电阻的影响，可以认为用电器的电阻大小不变。只有当用电器两端的实际电压（或实际电流）等于它的额定电压（或额定电流），用电器才会正常工作，它消耗的实际功率也恰好等于它的额定功率。②电路中有两个用电器的情况：综合分析、解决问题的能力a、两个都是定值电阻b、一个是定值电阻，另一个是滑动变阻器电流的热效应定义实质应用计算常用电热器焦耳定律7、电热器能量的转化与守恒-例题思考
能量的转化和守恒定律是自然界中的普遍规律之一，它的发现和应用，为不同学科的沟通与联系提供了桥梁.我们通过对能量转化和守恒定律的学习，能够分析物理过程中能量的转化情况，并能够应用它对生活中的实例进行分析.
【例1】 最近一段时间，一位家住“河南郑州二七区齐礼阎乡”，自称是“新加坡籍华人”“博士、院士、专家委员”，名为“梁星人”的人成为网上名人，原因是他声称建成了“宇宙引力能永动机”，获得了中国专利(实际上只是申请了专利，还未获批准)，而且还有一家“海南星人永动机发电厂有限公司”正在生产用该永动机装备的车辆.你认为这则报道中提到的“宇宙引力能永动机”是真的吗？请你解释一下.
思路：此题考查应用能量转化和守恒定律来分析现实生活中实例的能力.
解析：根据能量转化和守恒定律知道，自然界中能量即不会凭空地产生，也不会凭空地消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，并且总量保持不变.所以绝对不会有人研制出只能对外做功，而不消耗能量的机器.因此，报道中所述“宇宙引力能永动机”一定是一个骗局，不可能是真的.
【例2】 设想在一间与外界绝热的房间里，有一台正在工作的电冰箱，冰箱的门是开着的，那么室内的温度将
A.升高 B.降低
C.不变 D.都有可能
思路：本题考查的是能量转化和守恒定律的应用，要充分分析冰箱在工作时的能量转化方向.
解析：冰箱在正常工作时，要消耗电能，冰箱门是打开的，说明冰箱内外能够进行热交换，但是因为房子是绝热的，因此冰箱消耗的电能转化为内能，使房子中的温度升高.
答案：A
能量的转化与守恒-知识探讨
合作与讨论
1.根据前面的学习我们知道，自然界中的能量除了动能、重力势能、弹性势能以外还有许多其他形式的能量，例如：内能、化学能、电能……这些不同形式的能量之间是可以转化的，你分析下列实例中能量是怎样转化的呢？
(1)现在许多的家庭都用太阳能热水器进行生活用水的加热，你能分析一下，太阳能热水器在工作时，能量是如何转化的吗？
(2)卡车在满载货物前进的过程中，消耗能量吗？你能分析一下能量是怎么转化的吗？
(3)随着环境保护的重要性逐步被大家认同，清洁高效的电动自行车已进入寻常百姓家，那么你能分析一下，电动自行车在前进的过程中能量是如何转化的吗？
(4)跑步是一种方便、高效的健身运动，你能分析一下人在跑步的过程中能量是如何转化的吗？
2.经过迈尔、焦耳、亥姆霍兹等科学家的不懈努力，经过对大量实验的分析和研究，终于发现了自然界中的普遍规律之一的能量转化和守恒定律：自然界中能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化和转移的过程中其总量保持不变.你能根据能量转化和守恒定律分析下列实例吗？
(1)小朋友在荡秋千的过程中，如果让秋千从一定高度开始自由摆动，就会发现它摆动的幅度越来越小，这是为什么呢？
(2)历史上有很多人想发明一种不消耗能量，却能不断对外做功的机器——永动机.如左下图就是一种永动机的设计方案，你认为它一旦转动起来就能永远的转动下去吗？
(3)有人设计了一个这样的装置：在一辆车的前端固定一块铁块，然后让坐在车上的人手里举着一根固定着磁铁的长杆，当把磁铁放在车的正前方时，由于磁铁对铁块有吸引力，所以车就能够跑起来了.你觉得合理吗？为什么？
我的思路:1.(1)太阳能热水器是把太阳能转化为内能的装置，通过吸收太阳能来增加水的内能，来提供生活用的温水.(2)卡车在运送货物的过程中，要消耗能量.汽油的化学能一部分增加了汽车和货物的机械能，另一部分转化为内能.(3)电动自行车在前进的过程中能量是由电能转化为机械能，另一部分转化为内能.(4)人在跑步时，化学能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能.
2.(1)在荡秋千的过程中，由于空气阻力和摩擦阻力的作用，其机械能会不断转化为内能而耗散，所以其振幅不断减小.(2)不可能，此类永动机的设计方案，违背了能量的转化和守恒定律.(3)不合理，磁铁与铁块之间的引力属于内力，铁块与磁铁不断靠近，当二者接触时，系统中损失的磁场能转化为内能，系统机械能不增加.
知识总结
通过本节的学习，要在学生的头脑中建立能量守恒的观念，培养学生的物理思想，提高学生的综合素质.能量的转化和守恒定律是自然界中普遍存在的规律之一，要理解它的物理意义，并且能用来分析生活中的实例.
