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11.2 能量转化的方向性和效率
导学目标知识点：
1.知识与技能
（1）初步了解现实生活中能量的转化与转移有一定的方向性。
（2）了解能量转化效率
导学方法：观察法 讨论法
课 时：1课时
导学过程
课前导学
1.能量转化有 性。
2.如果能量转化或转移涉及 量，能量的转化（和转移）将是“覆水难收”，无法自发地沿反 发生，除非我们耗费额外的 提供帮助。
3.现实的宏观世界中，物体间一旦存在温度差，就会有热量的 ；摩擦无处不在，机械能会不断转化为 能。21世纪教育网版权所有
4.输入能量= 能量+ 能量。
能量转换效率η= 。在任何情况下，η都 1。
课堂导学
1.能量转化有 性。
2.如果能量转化或转移涉及 量，能量的转化（和转移）将是“覆水难收”，无法自发地沿反 发生，除非我们耗费额外的 提供帮助。
3.现实的宏观世界中，物体间一旦存在温度差，就会有热量的 ；摩擦无处不在，机械能会不断转化为 能。21教育网
4.我们对能量的利用，无法避免涉及 ( http: / / www.21cnjy.com ) 的生成与转移。于是，每一次能量的利用，都会减少这个世界上可 、便于 的能量的总量。21cnjy.com
5.输入能量= 能量+ 能量。
能量转换效率η= 。在任何情况下，η都 1。
6.提高能量利用中的转化效率是节能问题的 ，是可持续发展的重要 之一。21·cn·jy·com
教师引导、学生归纳小结
课堂练习
1. （2015资阳）如图所示，下列有关能源及能的转化的说法中错误的是
A．太阳能集热器的吸热板把太阳能转化为内能
B．太阳能汽车利用 ( http: / / www.21cnjy.com" \o "欢迎登陆21世纪教育网" \t "_blank )太阳能电池 ( http: / / www.21cnjy.com" \o "欢迎登陆21世纪教育网" \t "_blank )把太阳能直接转化成汽车动能
C．乐山大佛脸上出现的黑色条纹是人类消耗化石能源产生酸性气体形成酸雨腐蚀造成的
D．汽车散失的热不能收集起来再利用表明能量转化过程具有方向性
2．（2015 徐州）某太 ( http: / / www.21cnjy.com )阳能热水器能使100kg的水温度由室温升高50℃，那么这些水吸收的热量为 J，水的内能增加是通过 方式改变的[水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）]。www.21-cn-jy.com
3.用电能表测量消耗的电能、用温度计测 ( http: / / www.21cnjy.com )温度变化、测水的质量，求出烧水过程的能量转化效率。岳平同学用标有“600r/kW h”电能表测量电水壶烧水效率,在5min将质量为1kg的水从20℃加热到70℃，电能表转盘转了50 转。求出烧水过程的能量转化效率及电水壶的功率。2·1·c·n·j·y
课后反思
发烫的汽车发动机
变脸的乐山大佛
太阳能汽车
太阳能集热器
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11.2 能量转化方向性和效率
岳阳市第十中学 高文超
知识和技能
过程与方法
通过复习热机的效率及分析生活实例，认识能量在转化和转移中的效率。讨论提高能量转化效率的可能途径。
情感态度价值观
通过讨论交流 这些情形可能吗？让学生了解事物的发生和发展都有其自然规律，使学生形成尊重科学、尊重规律的意识。
（1）初步了解现实生活中能量的转化与转移有一定的方向性。
（2）了解能量转化效率
能量转化的方向性和能量的转化效率。
本节重点
本节难点
能量转化的方向性。
在常温下，哪一种过程可以自发进行？
在常温下，哪一种过程可以自发进行？
在常温下，冰可以吸热熔化成水。
在什么条件下，哪一种过程可以自发进行？
在0℃以下，水可以放热凝固成冰。
一、能量转化的方向性
讨论交流 这些情形可能吗
一杯水静置一段时间后，其中一部分水自行从另一部分水中吸收热量，沸腾成水蒸气，另一部分水内能减少，凝结成冰。
一、能量转化的方向性
讨论交流 这些情形可能吗
枯萎的花儿，自发从空气中吸收能量和水分，重焕青春。
一、能量转化的方向性
讨论交流 这些情形可能吗
山坡下的石头从周围环境中获取能量，滚向坡顶。
一、能量转化的方向性
讨论交流 这些情形可能吗
从北京开到天津的汽车，调转车头，汽车可以从空气中、已排放的尾气中吸收能量，不在消耗新燃料，返回北京。
一、能量转化的方向性
讨论交流 这些情形可能吗
以上的过程都是不可能实现的。如果能量转化或转移涉及热量，将是“覆水难收”，无法自发地沿反方向发生。
一、能量转化的方向性
讨论交流 这些情形可能吗
如果能量转化或转移涉及热量，将是“覆水难收”，无法自发地沿反方向发生。
物体间存在温度差，就会有热量传递；摩擦无处不在，机械能转化为内能。我们对能量的利用，无法避免涉及热量的转化或转移。每利用一次能量，都会减少“利用能量的总量”。
二、能量转化的效率
在实际工作和生活中，人们把一种能量转化为另一种能量总是为了某种目的。
利用燃气灶烧水的目的是把水烧热或烧开；使用电梯，是为了把人或物体提高到一定高度。
二、能量转化的效率
从节能角度来说，烧水时，希望燃烧的每升天然气产生的热量都全部传递给壶中的水，使之升温沸腾；使用电梯时，我们希望消耗的每一千瓦时电能完全转化为电梯中的人或物体的势能。
二、能量转化的效率
从节能角度来说，烧水时，希望燃烧的每升天然气产生的热量都全部传递给壶中的水，使之升温沸腾；使用电梯时，我们希望消耗的每一千瓦时电能完全转化为电梯中的人或物体的势能。骑自行车上学时，希望消耗的每一分体力全部转化为自行车和人的动能…
二、能量转化的效率
以烧水为例，有一定比例的热量会散发到大气、壶体中。如果把天然气完全燃烧释放的化学能称为输入总能量，而把水吸收的热量称为输出有效能量，把散发到大气、壶体中的能量称为输出无效能量。
二、能量转化的效率
以烧水为例，有一定比例的热量会散发到大气、壶体中。如果把天然气完全燃烧释放的化学能称为输入能量，而把水吸收的热量称为输出有效能量，把散发到大气、壶体中的能量称为输出无效能量。
输入能量=输出有效能量+输出无效能量。
能量转化效率
在任何情况下，η都小于1。
讨论交流 各种“效率”
1.机械效率
2.热机效率
3.能量转化效率更全面，包含重复利用，废水取暖。
在任何情况下，η都小于1。
提高能量的转化效率是节能的核心，是可持续发展的重要措施。
1.能量转化的方向性。对能量的利用，无法避免涉及热量的生成与转移。每利用一次能量，都会减少利用能量的总量。
学到了什么？
2.能量的转化效率。
输入能量=输出有效能量+输出无效能量
η都小于1。提高η是节能核心和持续发展重要措施。
P45 发展空间 家庭实验室
测量烧水过程中的能量转化率
用电能表测量消耗的电能、用温度计测温度变化、测水的质量，求出烧水过程的能量转化效率。
岳平同学用标有“600r/kW h”电能表测量电水壶烧水效率,在5min将质量为2kg的水从20℃加热到70℃，电能表转盘转了30 转。求出烧水过程的能量转化效率及电水壶的功率。
岳平同学用标有“600r/kW h”电能表测量电水壶烧水效率,在5min将质量为1kg的水从20℃加热到70℃，电能表转了40 转。求出烧水过程的能量转化效率及电水壶的功率。
解：（1）电水壶消耗的电能
（2）水吸收的热量Q吸= cmt
=4.2×103J/(kg ℃)×1kg×(70℃-20℃)
=2.1×105J
解：（1）电水壶消耗的电能
（2）水吸收的热量Q吸= cmt
=4.2×103J/(kg ℃)×1kg×(70℃-20℃)
=2.1×105J
（3）电水壶烧水的能量转化效率
（4）电水壶烧水的电功率
P45 发展空间 物理在线
能量的转化的方向性
能量的转化具有方向性。 如内能只能自发的由高温物体转移到低温物体 而不可能从低温物体传到低温物体；水从高处往低处流下后，无法自发地回到同一样的高处，等等。请查询相关书籍，进一步了解能量的转化方向性的内容。
课前导学
1.能量转化有 性。
2.如果能量转化或转移涉及 量，能量的转化（和转移）将是“覆水难收”，无法自发地沿反 发生，除非我们耗费额外的 提供帮助。
方向
热
方向
能量
3.现实的宏观世界中，物体间一旦存在温度差，就会有热量的 ；摩擦无处不在，机械能会不断转化为 能。
4.输入能量=
能量+ 能量。
能量转换效率η= 。在任何情况下，η都 1。
传递
内
输出有效
输出无效
输出有效能量与输入能量的比
小于
课堂导学
1.能量转化有 性。
2.如果能量转化或转移涉及 量，能量的转化（和转移）将是“覆水难收”，无法自发地沿反 发生，除非我们耗费额外的 提供帮助。
方向
热
方向
3.现实的宏观世界中，物体间一旦存在温度差，就会有热量的 ；摩擦无处不在，机械能会不断转化为 能。
4.我们对能量的利用，无法避免涉及 的生成与转移。于是，每一次能量的利用，都会减少这个世界上可 、便于 的能量的总量。
5.输入能量
= 能量+ 能量。
能量转换效率η= 。
在任何情况下，η都 1。
6.提高能量利用中的转化效率是节能问题的 ，是可持续发展的重要
之一。
输出有效
输出无效
输出有效能量与输入能量的比
小于
核心
措施
1.（2015资阳）如图所示，下列有关能源及能的转化的说法中错误的是（ ）
A．太阳能集热器的吸热板把太阳能转化为内能
B．太阳能汽车利用太阳能电池把太阳能直接转化成汽车动能
C．乐山大佛脸上出现的黑色条纹是人类消耗化石能源产生酸性气体形成酸雨腐蚀造成的
D．汽车散失的热不能收集起来再利用表明能量转化过程具有方向性
B
2．（2015 徐州）某太阳能热水器能使100kg的水温度由室温升高50℃，那么这些水吸收的热量为 J，水的内能增加是通过 方式改变的[水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）]。
解：水吸收的热量Q吸= cmt
=4.2×103J/(kg ℃)×100kg×(50℃
=2.1×107J
2.1×107
热传递
3.用电能表测量消耗的电能、用温度计测温度变化、测水的质量，求出烧水过程的能量转化效率。岳平同学用标有“600r/kW h”电能表测量电水壶烧水效率,在5min将质量为1kg的水从20℃加热到70℃，电能表转盘转了50 转。求出烧水过程的能量转化效率及电水壶的功率。
岳平同学用标有“600r/kW h”电能表测量电水壶烧水效率,在5min将质量为1kg的水从20℃加热到70℃，电能表转了50 转。求出烧水过程的能量转化效率及电水壶的功率。
解：（1）电水壶消耗的电能
（2）水吸收的热量Q吸= cmt
=4.2×103J/(kg ℃)×1kg×(70℃-20℃)
=2.1×105J
解：（1）电水壶消耗的电能
（2）水吸收的热量Q吸= cmt
=4.2×103J/(kg ℃)×1kg×(70℃-20℃)
=2.1×105J
（3）电水壶烧水的能量转化效率
（4）电水壶烧水的电功率
谢谢！
