(共46张PPT)
第14章 内能的利用
14.3 能量的转化和守恒
拉长的橡皮筋
你能说出下面物体都具有什么形式的能量吗？
山巅的危石
运动的足球
西藏羊八井地热池
食 物
太阳光
一.认识能量
(2)食物也具有化学能，人们的生活、工作所消耗的能量就来源于食物里储存的化学能.
化学能
(1)燃料的燃烧是一种化学变化，燃烧时产生的光和热就来源于燃料储存的化学能.
机械能、内能、电能、光能、太阳能、生物能、原子能等.
风能：地球表面大量空气流动所产生的动能
太阳能：一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电
生物能：太阳能通过绿色植物的光合作用转换成化学能，储存在生物体内部的能量
常见的能量形式
这些物体有什么能量？
内能
化学能
重力势能
电能
1.来回迅速摩擦双手.
2.用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后再靠近细小的纸片.
观察实验发生的现象，讨论发生了哪些能量转化？
你还能举出一些你认为发生了能量转化的例子吗？请说出你认为发生的能量转化.
想想做做
二.能量的转化
尝试一下，按图中给出的实例，你能做些补充吗？
各种形式的能可以互相转化
机械能转化为内能
机械能转化为电能
电能转化为机械能
电动机带动水泵把地下水送到地面
水电站里水轮机带动发电机发电
钻木取火
光能转化为电能
化学能转化为内能
光能转化为化学能
植物吸收太阳光
进行光合作用
燃料燃烧时发热
光太阳能电池
各种形式的能可以互相转化
电能转化为机械能
机械能转化为电能
化学能转化为电能
水果电池
太阳能转化为化学能
化学能转化为内能
机械能转化为电能
机械能转化为内能
电动机
电能转化为机械能
摩擦生电
光能转化为内能
内能转化机械能
光能转化为电能再转化为机械能
机械能转化为光能和内能
电能转化为光能和内能
电解池
电能转化为化学能
热机做功冲程
化学能转化为内能再转化为机械能
化学能转化为光能和内能
钻木取火
机械能转化为内能
内能转化为机械能再转化为电能
地球上的能量主要来自太阳
电灯发光时， 能转化为 能和 能
电
光
内
植物通过光合作用把＿_＿能转化为＿＿_能；植食性动物从植物中获取的能量，转化为＿＿能和__＿＿能；肉食性动物通过捕食植食性动物获取能量。
太阳
化学
内
化学
列举实例：内能，光能，机械能，电能，化学能任意两者之间的转化？
1.内能转化为光能:
物体高温下发光
2.内能转化为机械能:
热机的做功冲程
3.内能转化为电能:
热电站
7.光能转化为电能：
Ba(OH)2+NH4Cl的反应（吸热）
太阳热水器
太阳帆（光照产生压强）
太阳能电池板
4.内能转化为化学能:
5.光能转化为内能：
6.光能转化为机械能：
8.光能转化为化学能：
9.机械能转化为内能：
摩擦生热
10.机械能转化为光能：
（间接转化）
11.机械能转化为电能：
发电机
AgBa见光分解
电热毯
电灯泡
电动机
12.机械能转化为化学能：
（间接转化）
13.电能转化为内能：
14.电能转化为光能：
15.电能转化为机械能：
19.化学能转化为电能：
原电池
18.化学能转化为机械能：
人运动
17.化学能转化为光能、内能：
木炭燃烧
16.电能转化为化学能：
电流的化学效应 电解NaCl溶液
物体高温下发光
太阳热水器
AgBr见光分解
木炭燃烧
电解NaCl溶液
电动机
发电机
摩擦生热
做功冲程
热电站
太阳能电池板
木炭燃烧
吸热化学反应
太阳帆
填一填
原电池
（间接转化）
（间接转化）
人运动
练一练
指出下列各种现象中，能量是如何转化的？
电风扇工作：____能转化为____能.
点燃的蜡烛：____能转化为____能.
双手摩擦： ____能转化为____能
白炽灯发光：____能转化为____能
电
机械
化学
光
机械
内
电
光
流星穿过大气层时会变得炽热： ____能转化为____能
机械
内
将一块冰放在地面上拖，冰会熔化：____能转化为____能
机械
内
反复弯折一根铁丝，弯折部分温度会升高：____能转化为_____能
机械
内
机械
内
机械
电
内
机械
擦燃火柴 ： ____能转化为____能
水电站发电 ：____能转化为____能
水蒸气对活塞做功：____能转化为____能
停止用力，秋千会越摆越低；掉在地上的弹性小球会跳跃，但是越跳越低.
讨论秋千和小球在运动中的能量转化.
为什么它们的高度会逐渐降低？是否丢失了能量？
你认为减少的机械能到哪里去了？
想想议议
秋千和小球在运动过程中动能和重力势能相互转化，但由于克服摩擦做功，不断地有机械能转化为内能，所以它们的高度会逐渐降低.它们没有丢失能量，减少的机械能，转化成了秋千、小球、周围空气等的内能.
大量事实表明，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。
能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。
“消耗能量”“利用能量”“获得能
量”的实质是：能量相互转化或转移的过程。
三.能量守恒定律
当人造地球卫星从近地点向远地点运动时，它的高度________，重力势能_______，速度___________，动能________，机械能总量不变。
如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变，也就是说，机械能守恒。
想想议议
增加
增大
减小
减小
分析一下，想象中的永动机会实现吗？
据能量守恒定律可知，不会实现
想想议议
1．滑冰滑梯的过程中，能量是怎样转化的？遵守能量守恒定律吗？
讨 论
2．有人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫永动机。
这种机器有可能制成吗？
一种设想中的永动机
一定质量的水从箱中流出，冲击叶片做功，水对叶片做功为：mgh，但叶片叶片转动过程中要克服摩擦做功，使叶片得到的机械能 E叶片＜ mgh ；叶片的机械能传递给抽水机，同样，抽水机转动过程中克服摩擦要损失部分能量，搅动水的过程中也要损失能量，这样，抽水机抽起水的质量为 m′ ，抽水机对水做功为 m′gh＜E叶片＜ mgh ，则 m′＜ m ，说明这种“永动机”在工作过程中，水箱内的水在不断地减少，一段时间后，水箱中就会无水流出，从而停止工作。
动手动脑学物理
1. 一支向高空瞄准的步枪，扣动扳机后射出一颗子弹，子弹没有击中目标，最后下落陷在土地中.请你说出以上过程中发生了哪些能量转化.
扣动扳机时，火药的化学能转化为内能；子弹没出枪膛时，内能转化为子弹的机械能（动能）；子弹出枪口后的空中上升过程中，动能转化为重力势能，同时，子弹的部分机械能转化为内能；子弹在空中的下落过程中，重力势能转化为动能，同时，子弹的部分机械能转化为内能；子弹落地后陷入土地的过程中，子弹的机械能转化为内能.
2.请从能量转化的角度具体说明以下效率的意义.
⑴某太阳能电池工作时的效率是16％
⑵某电动机工作的效率是83％
⑶某锂电池充电时效率是99％
⑷某柴油机工作的效率是35％
⑸某电热水器工作的效率是87％
⑴ 某太阳能电池工作的效率是 16％，指太阳能电池得到的电能占吸收的太阳能的比例；
⑵ 某电动机工作的效率是 83％，指电动机输出的机械能占消耗电能的比例；
⑶ 某锂电池充电时的效率是 99％，指锂电池贮存的化学能占消耗电能的比例；
⑷ 某柴油机工作的效率是 35％，指柴油机输出的有用机械能占柴油完全燃烧放出热量的比例；
⑸ 某电热水器工作的效率是 87％，指电热水器提供给水的热量占消耗电能的比例；
3. 小华家使用的是天然气热水器，该热水器的铭牌标明了它的热效率，表示该热水器工作时，天然气完全燃烧所消耗的化学能，有多大比例转化为水的内能.小华尝试估测该热水器的热效率，以核对铭牌上的数值是否准确.他把家里自动洗衣机的“水量”设置为40L，用热水器输出的热水注入洗衣机，当注入水的体积达到40L时洗衣机便会自动停止注水.已知当时自来水的温度是15℃，热水器输出热水的温度是40℃，注水前天然气表的示数是2365.89m3，注水后变为2366.05m3 ，天然气的热值为3.2×107J/m3.请你估测该热水器的热效率.
解：
天然气放出的热量：
Q放＝qV
＝3.2×107J/m3×(2366.05m3－ 2365.89)
＝5.12×106J
水吸收的热量：
Q吸＝cmΔt ＝cρVΔt
＝4.2×103J/(kg ·℃)×1.0×103kg/m3×
40×10－3m3×(40℃－ 15℃)
＝4.2×106J
该热水器的效率：
4. 释放化学能的过程不断地发生在你的体内.食物也是一种“燃料”，营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需的能量.这种过程没有火焰，但化学能同样可以转化为内能，因此人的体温保持在37℃左右.从能量守恒的角度说说，食物提供的化学能还转化为哪些能量？
人体摄入的能量过多或过少，都有损于健康.对于正在长身体的初中学生，每天应该摄入多少能量？应该如何调整饮食？查阅资料、进行调查，写一篇科学报告，并与同学交流.
食物提供的化学能还转化为人体运动的机械能；食物的化学能还转化为人体内生物电的电能.
小 结
一.认识能量
化学能、机械能、内能、电能、光能、太阳能、生物能、原子能等.
二.能量的转化
各种形式的能可以互相转化
大量事实表明，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。
“消耗能量”“利用能量”“获得能
量”的实质是：能量相互转化或转移的过程。
三.能量守恒定律
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《14.3 能量的转化和守恒》同步练习
一.选择题：(每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意， 请把符合题意的选项序号填入题后的括号内. )21cnjy.com
1.能量守恒是自然界的基本规律之一，下列能量转化过程中，属于内能的转移的是（ ）
A.用电灯照明 B.光合作用
C.用暖水袋取暖 D.天然气的燃烧
2.下列说法中正确的是（ ）
A.冬天对着手哈气，手变暖是机械能转化为内能
B.用酒精灯给水加热，是机械能转化为内能
C.高速行驶的汽车爆胎是很危险的，从能量角度来看，是机械能与内能的相互转化
D.滑冰时冰刀与冰之间相互摩擦，出现一道痕迹，是内能转化为机械能
3.在某密闭隔热的房间内有一电冰箱，现接通电源使电冰箱开始工作，并打开电冰箱的门，则过段时间后室内的温度将（ ）21教育网
A.升高 B.不变 C.降低 D.无法判断
4.自由运动的滚摆，每次上升的高度逐渐减小，下列说法正确的是（ ）
A.机械能守恒
B.能量正在消失
C.只存在动能和重力势能的相互转化
D.减少的那部分机械能转化为内能，但总的能量守恒
5.下列对能量转化分析错误的是（ ）
A.水电站主要将机械能转化为电能 B.核电站主要将核能转化为电能
C.太阳能热水器主要将太阳能转化为内能 D.热机主要将机械能转化为电能
6.如图所示，小明从滑梯上下滑，在这一过程中，他的（ ）
A.动能转化为重力势能
B.重力势能全部转化为动能
C.机械能保持不变
D.机械能一定减少
7.在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，你认为其中不正确的是（ ）21世纪教育网版权所有
A.做功可以改变物体的内能
B.热传递改变物体内能是不同形式的能量的相互转化
C.在一定条件下各种形式的能量都可以相互转化
D.能量在转移和转化的过程中总会有损耗，但能量的总量总保持不变
8.下列有关能量转化的说法中错误的是（ ）
A.核电站发电——核能转化为电能
B.太阳能电池——太阳能转化为电能
C.汽油机做功冲程——机械能转化为内能
D.电饭锅烧饭——电能转化为内能
二.填空题：(将答案直接写在横线上，不必写出解题过程.)
9.如图所示是古人在锻造铁器时的几个情景，其中属于能量转移过程的是____________；属于能量转化过程的是________. 21·cn·jy·com
10.能量的转化和转移具有__________.热量_________（填“能”或“不能”）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_________（填“能”或“不能”）自动地再次开动汽车.www.21-cn-jy.com
11.火山爆发是由于炽热的岩浆在极大的压力 ( http: / / www.21cnjy.com )下突破地壳，喷涌而出。这说明流出的岩浆具有动能，它是由______能转化来的.岩浆冲上山坡，又将其动能转化为___________能.
三.实验题：
12.如图所示，汽车的诞生改变了人类的生活 ( http: / / www.21cnjy.com )方式.事实上，人类很早就探寻着更好的代步工具，法国人居纽于1769年制造了世界上第一辆蒸汽驱动的三轮车。现在你看到的这副漫画，据说是牛顿所设计的蒸汽汽车原理图，试就该原理图回答下列问题：
(1)原理图中运用了哪些物理知识？（至少说三点）.
(2)该原理图中涉及哪几种形式的能量？请简述对应的能量转化过程.
(3)使汽车向前运动的力是怎样产生的？这个力的施力物体是谁？
( http: / / www.21cnjy.com )
13.小明看到运动员拉弓射箭时，弓拉得越弯，箭射得越远。小明猜想：弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关. 2·1·c·n·j·y
(1)为验证其猜想是否正确 ( http: / / www.21cnjy.com )，他设计了如下实验（弹簧被压缩后未超过其弹性限度）.如图所示，将同一个弹簧压缩_________（填“相同”或“不同”）的长度，将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，分析比较木块______________，从而比较弹性势能的大小. 【来源：21·世纪·教育·网】
(2)若水平面绝对光滑，本实验将__________（填“能”或“不能”）达到探究目的.
(3)小明根据实验现象认为：小球推动木 ( http: / / www.21cnjy.com )块移动一段距离后都要停下来，所以弹簧、小球和木块所具有的机械能最终都消灭了。你认为小明的观点是_________的（填“正确”或“错误”），理由是：_______________________________________________.
( http: / / www.21cnjy.com )
四.计算题：
14.从 2100m 处自由下落的 ( http: / / www.21cnjy.com )雨滴，如果下落过程中重力对它做功的 40％ 用来增加雨滴的内能，它落到地面时，温度升高了多少？（取 g＝10 N/kg）21·世纪*教育网
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《14.3 能量的转化和守恒》同步练习——答案与解析
一.选择题：(每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意， 请把符合题意的选项序号填入题后的括号内. )【来源：21·世纪·教育·网】
1.C
【解析】用电灯照明是电能转化为光能，光合作用是光能转化为化学能，用暖水袋取暖是热传递过程，天然气的燃烧是化学能转化为内能.故选C.www-2-1-cnjy-com
2.C
【解析】冬天对着手哈气，手变暖是热传 ( http: / / www.21cnjy.com )递，故A选项错误；用酒精灯给水加热，是化学能转化为内能，故B选项错误；高速行驶的汽车爆胎是很危险的，从能量角度来看，是机械能与内能的相互转化，故C选项正确；滑冰时冰刀与冰之间相互摩擦，出现一道痕迹，是机械能转化为内能，故D选项错误.故选C． 21*cnjy*com
3.A
【解析】冰箱只是把冰箱内的热量转移到外 ( http: / / www.21cnjy.com )面，但在密闭隔热的房间内，冰箱门打开，整个房间内的热量应该是不变的，由于整个过程只有电在做功，产生热量，电能转化为内能，由能量守恒定律可知室内温度升高了．故选A.2-1-c-n-j-y
4.D
【解析】自由运动的滚摆，是动能 ( http: / / www.21cnjy.com )和势能的相互转化，但在运动过程中会受到重力及空气的阻力等因素的影响，所以每次上升的高度逐渐减小，而减少的那部分机械能转化为内能，但总的能量守恒.故选D．【来源：21cnj*y.co*m】
5.D
【解析】水电站主要将水的机械能 ( http: / / www.21cnjy.com )转化为电能，故A选项正确；核电站主要将核能转化为电能，故B选项正确；太阳能热水器主要将太阳能转化为内能，故C选项正确；热机主要将内能能转化为机械能，故D选项错误．故选D.【出处：21教育名师】
6.D
【解析】小明从滑梯上下滑，在这一过程中，他 ( http: / / www.21cnjy.com )的高度减小，速度越来越快，重力势能转化为动能，同时臀部发热，一部分机械能转化成了内能，总的机械能减少，故A、B、C选项错误，D选项正确. 故选D.2·1·c·n·j·y
7.B
【解析】做功可以改变物体的内 ( http: / / www.21cnjy.com )能，A选项正确；热传递改变物体内能是内能的转移，B选项错误；在一定条件下各种形式的能量都可以相互转化，C选项正确；能量在转移和转化的过程中总会有损耗，但能量的总量总保持不变，D选项正确.故选B．
8.C
【解析】核电站发电——核能转化为电能， ( http: / / www.21cnjy.com )A选项正确；太阳能电池——太阳能转化为电能，B选项正确；汽油机做功冲程——内能转化为机械能，C选项错误；电饭锅烧饭——电能转化为内能，D选项正确．故选C.21教育网
二.填空题：(将答案直接写在横线上，不必写出解题过程.)
9.加温、淬火 锻打
【解析】古人在锻造铁器时，加温、淬火主要是应用了热传递，是内能的转移，而锻打过程是机械能转化为内能.21cnjy.com
10.方向性 不能 不能
【解析】能量的转化和转移具有方向性.热 ( http: / / www.21cnjy.com )量不能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，这些内能不能自动地再次开动汽车.
11.内 重力势
【解析】火山爆发是由于炽热的岩浆在极大的 ( http: / / www.21cnjy.com )压力下突破地壳，喷涌而出。这说明流出的岩浆具有动能，它是由内能转化来的.岩浆冲上山坡，又将其动能转化为重力势能.
三.实验题：
12. (1) 力的作用是相互的；滚动摩擦代替滑动摩擦；沸腾产生蒸汽（或液体的沸腾）；不同形式的能量可以相互转化等.www.21-cn-jy.com
(2)化学能、内能、机械能（动能）.通过燃料燃烧，化学能转化为内能，蒸汽向后喷出，将内能转化为机械能.21·世纪*教育网
(3)力的作用是相互的，向后喷出的蒸汽反过来给汽车一个向前的推力.喷出的蒸汽是施力物体.
【解析】(1)由“蒸汽驱动”可考虑液体的沸腾 ( http: / / www.21cnjy.com )、力的相互作用，同时可考虑能量的相互转化；(2) 该原理图中涉及化学能、内能、机械能（动能）.通过燃料燃烧，化学能转化为内能，蒸汽向后喷出，将内能转化为机械能； (3) 力的作用是相互的，向后喷出的蒸汽反过来给汽车一个向前的推力.喷出的蒸汽是施力物体.
13. (1)不同 移动距离的大小
(2)不能
(3)错误 木块克服摩擦力做功，机械能转化为内能
【解析】(1) 因为小明的猜想是“弹 ( http: / / www.21cnjy.com )性势能的大小可能与物体的弹性形变有关”，所以应控制弹簧的形变程度不同，观察小球被弹开时推开木块移动距离的大小； (2) 若水平面绝对光滑，由惯性定律可知，物体将始终保持匀速直线运动状态，本实验将不能达到探究目的；(3) 小球推动木块移动一段距离后都要停下来，是因为木块克服摩擦力做功，机械能转化为内能，所以小明的观点是错误的.21世纪教育网版权所有
四.计算题：
14.解：2℃
【解析】W＝Gh＝mgh，Q吸＝40%W＝0.4mgh，由Q吸＝cmΔt，可得Δt＝＝＝＝＝2℃.21·cn·jy·com
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