第一节 能量的转化与守恒 导学案（含答案）

第一节
能量的转化与守恒
名师讲堂
学习目标
1．了解能量及其存在的不同形式．
2．理解能量守恒定律，知道永动机是不可能制成的．
3．能利用能量守恒定律分析有关问题．（重点）
4．能解释一些常见的能量转化过程．（难点）
【典例精讲】
能量守恒定律是自然界基本定律之一，下列有关该定律的理解正确的是（　　）
A．根据该定律可知：某个人具有的能量总是保持不变
B．“摩擦生热”是创造热能的过程，说明能量可以从无到有创造出来
C．自然界任何制造永动机的设想，无论它多么巧妙，都是徒劳
D．一个单摆在来回摆动多次后总会停下来，说明能量是不守恒的
【解析】A、在自然界中能量的总量保持守恒，而个人具有的能量是时刻发生变化的，故A错误；
B、“摩擦生热”是将机械能转化为内能，不是创造热能的过程，故B错误；
C、自然界任何制造永动机的设想，无论它多么巧妙，都是徒劳，因为它违背了能量守恒定律，故C正确；
D、一个单摆在来回摆动多次后总会停下来，是因为一部分机械能转化为了内能，并不能说明能量是不守恒的，故D错误．
【答案】C．
【名师点拨】课时内容本题主要考查了对能量守恒定律的认识，属基础知识的考查，解答时注意用词的准确性．
自主预习
1．能量及存在的不同形式：自然界中能量展现的形式虽然形形色色、多种多样，但根据其特点，大致可分为：
能、
能、
能、
能和
能．
2．能量的相互转化：电热器工作时电能转化为
能；电动机工作时
能转化为
能；太阳能电池板将
能转化为
能；电灯将
能转化为
能．
3．能量守恒定律：能量既不会
，也不会
，它只会从一种形式
为其他形式，或者从一个物体
到另一个物体，而在转化和转移过程中，
的总量保持不变．这就是能量守恒定律．
4．能量转移与转化的方向性：能量的转化和转移具有
．热量
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
自动地再次开动汽车（后两空选填“能”或“不能”）．
预习后思考
郑州地铁2号线于2016年5月16日正式开通试运行，地铁进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡．从能量利用的角度看，这种设计的优点是什么？
课时训练
基础巩固
知识点1
能量及存在的不同形式
1．说明下列物体具有哪种形式的能量．
（1）运动场上奔跑的运动员主要具有
能；（2）原子弹、氢弹具有
能．
知识点2
能量的相互转化
2．小明从滑梯上滑下，从机械能的角度来看，是
能转化为
能；下滑的过程中，小明臀部有灼热的感觉，原因是有部分的
能转化为
能．
知识点3
能量守恒定律
如图是科学家设计的“永动机”．各种各样的“永动机”都以失败而告终，因为它们都违反了
．我国发射的第一颗人造地球卫星在近地点的速度为7.2km/s，它在远地点的速度一定
7.2km/s．（填“大于”、“小于”或“等于”）
知识点4
能量转移与转化的方向性
4．汽车刹车时，由于摩擦，汽车的动能转化为地面、空气的
能，这些能量不能自动地用来再次开动汽车，这说明能量的转化、转移具有
．
能力提升
选择题
1．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
2．如图，小华坐在充满空气的房间里，突然这些空气自行聚拢到某一个角落，使人窒息．关于这个情境下列说法合理的是（　　）
A．它违反了能量守恒定律，但可能发生
B．它不违反能量守恒定律，但不可能发生
C．它违反了能量守恒定律，但不可能发生
D．它不违反能量守恒定律，但可能发生
3．关于能量的转化和守恒，下列说法正确的是（　　）
A．植物吸收太阳光进行光合作用，是光能转化为化学能
B．水电站里水轮机带动发电机发电，是电能转化为机械能
C．能量可以凭空产生
D．永动机是可以制成的
4．如图所示是“风能太阳能互补”节能灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板，“腰插”蓄电池．关于节能灯的设计解释不合理的是（　　）
A．太阳能电池板是将太阳能转化电能
B．蓄电池储存能量的过程是将机械能和太阳能转化成电能
C．节能灯工作时是将电能转化成光能和内能
D．小风扇工作时将机械能转化为电能
5．（双选）下列关于能量的说法，不正确的是（　　）
A．能量的形式单一
B．能量是与物体运动有关的物理量
C．我们生活中的大部分能量来自太阳
D．利用能量的过程，就是能量转移和转化的过程
二、填空题
6．运动场上奔跑的运动员具有能量、雷电具有能量、太阳光具有能量、龙卷风具有能量，其中
　　
　　　和　　　
　具有相同形式的能量．
世界上很多发明都是受到生活现象的启发而蒙生的创意，比如：蒸汽机和汽油机，它们工作时，能的转化过程是　　　　　
　．图中
是汽油机的工作原理图．
8．内燃机是用燃料燃烧的内能来做功的．图甲中问号部分的能量是表示　　　　　　热量．如图所示的设计是上面水箱里的水冲到叶轮上，带动水泵旋转把下面水箱的水又抽到上面水箱中，从而实现了能量的转化和守恒．这样的设计　　　　　　实现（填“能”或“不能”）．
9．今年校运动会上，我班小明同学参加的比赛有1000米跑项目．小明跑得满头大汗，这时小明体内的化学能有一部分会转化为内能，使体温升高，而相反的现象并不会自发地发生，这表明能量的转化具有　　　　　　性．
10．（在火电站内，燃料的化学能经锅炉、蒸汽轮机和发电机最终转化为电能．蒸汽轮机的作用是将　　　　　　能转化为机械能．若锅炉、蒸汽轮机和发电机的效率分别为50%、70%和80%，则火电站的效率为　　　　　　．
三、解答题
11．如图所示，是“蹦极”的示意图，a点是跳台的位置，b点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，c点是蹦极者下降的最低点．请分析蹦极者从a点到c点下降的过程中的能量转化情况．
12．在农村，电动自行车（如图所示）已是生活中最重要的交通工具之一．下表是某种型号电动自行车主要的技术参数．一个体重为700N的人骑着电动车在水平路面匀速行驶，已知电动自行车受到的阻力是人与车总重的0.02倍，在额定功率下行驶了5min，通过了2.4km距离．
整
车
重
量
300N
电动机
额定电压
36V
额定功率
200W
（1）电动自行车充电过程把能转化为　　　　　　能；电动自行车行驶放电过程把能转化为　　　　　　能在转化为电动自行车的　　　　　　能．
（2）求电动车的牵引力及正常工作的额定电流．
（3）求牵引力所做的功及电动车的效率．
培优选做
如图所示为汽车正式投产前的为检测汽车性能而进行的碰撞试验，在撞墙后，汽车的动能到哪去了？这项试验的意义是什么？
第一节
能量的转化与守恒
自主预习
机械
太阳
化学
内
核
（合理即可）
2．电
内
电
机械
太阳
电
电
光
3．消灭
创生
转化
转移
能量
4．方向性
能
不能
预习后思考
车进站时的部分动能转化为重力势能，减少因刹车损耗的机械能；车出站时储存的重力势能又转化为动能，起到节能作用．
基础巩固
（1）动（或机械）
（2）核
2．重力势
动
机械
内
3．能量守恒定律
小于
4．内
方向性
能力提升
D
2．B
3．A
4．B
5．AB
奔跑的运动员
龙卷风
7．内能转化为机械能
乙
高温废气带走的
不能
9．方向性
10．内
28%
11．从a到b的过程中，质量不变，高度降低，速度越来越大，重力势转化为动能．
从b到c的过程中，重力势能转化为动能和弹性势能，当动能达到最大时，动能和重力势能再共同转化为弹性势能．
12．解：（1）电动车自行车的电池为蓄电池，因此电动自行车充电过程把电能转化为化学能；
电动自行车行驶放电过程把化学能转化为电能，再转化为电动自行车的机械能；
（2）①电动车的牵引力F=f=0.02G=0.02×（700N+300N）=20N；
②由P=UI得，电动自行车以额定功率行驶时的工作电流：
I==≈5.56A．
（2）牵引力做的功为W动=Fs=20N×2400m=48000J；
消耗的电能为：W=Pt=200W×300s=60000J；
电动车的效率为：η=×100%=×100%=80%．
答：（1）电；化学；化学；电；机械；
（2）电动车的牵引力为20N；正常工作的额定电流为5.56A．
（3）牵引力所做的功为48000J；电动车的效率为80%．
培优选做
汽车撞墙时，将发生形变，并产生热量，因此汽车的动能转化成了内能和弹性势能．
试验的意义：试验用来检验汽车在发生碰撞时，驾驶员和乘客的安全情况．