物理八年级上册知识讲义 2.4能量-能量转化的基本规律-教科版

初中物理 能量转化的基本规律
【考点精讲】
一、能量守恒定律
毛巾吸水实验
能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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，而在转化或转移的过程中，其总量保持不变，这就是能量守恒定律。
思考：火炉把自己的内能传递给房间里的空气，供人取暖，到了春天，能否把这些内能重新收集起来，来年再用呢？
二、能量转移和转化的方向性
能量的转移、转化都是有方向性的。我们是在能量的转化或转移过程中利用能量的，因此不是什么能量都可以利用的。能量的利用是有条件的，也是有代价的。
【典例精析】
例题1 （益阳中考）下列有关能量转化或转移的说法中正确的是（　　）
A. 电动机通过热传递的方式将电能转化为机械能
B. 古人钻木取火是通过做功将机械能转化为内能
C. 内燃机是通过做功的方式将机械能转化为内能
D. 冷天搓手感到手掌发热，这是通过热传递的方式将机械能转移为内能
思路导航：A. 电动机工作时，消耗了电能，得到了机械能，是通过做功将电能转化为机械能，故A说法错误；
B. 人钻木取火是消耗了机械能，得到了内能，是通过做功的方式将机械能转化为内能的，故B说法正确；
C. 内燃机工作时是将燃料燃烧释放出的内能通过燃气膨胀对外做功，转化成机械能，故C说法错误；
D. 冷天搓手感到手掌发热，是通过克服摩擦做功将机械能转化为内能，故D说法错误。
答案：B
点评：在自然界中，能量转化的现象很多，并且能量的转化也是有规律可循的，例如用电器都是将电能转化成了其它形式的能。在日常的学习中我们要注意总结归纳。
例题2 （淮安中考）汽车在刹车过程中，因摩擦将______能转化为地面、轮胎和空气的______。转化后，这些能将无法再自动转化为使汽车行驶所需要的能量，这种现象说明能量的转化具有______性，但在能量的转化或转移过程中，能的总量保持______。
思路导航：汽车在刹车过程中，因摩擦将机械能转化为地面、轮胎和空气的内能。转化后，这些能将无法再自动转化为使汽车行驶所需要的能量，这种现象说明能量的转化具有方向性，但在能量的转化或转移过程中，能的总量保持不变。
答案：机械 内能 方向 不变
点评：能量虽然是守恒的，但是由于能量的转化及转移具有方向性，故有些有用能量会越来越少的，所以我们要有节约能源的意识。
【总结提升】
1. 能量的消耗：在自然界中的宏观过程由于方向性，使得在能量转化中不可能使转化后的能量全部被利用，总会有一部分能量流散。
2. 能量的利用是有条件的：因为能量转移和转化具有一定的方向性，因此能量的利用是有条件的，不是什么能量都可以利用，高温物体能“自发地”将热量传递给低温物体，而低温物体必须依靠外界的辅助才能将热量传给高温物体。
试一试：
蒸汽机工作时将内能转化为机械能，电视机工作时将电能转化为光能、声能和内能，……任何机器都是能量的转移或转化设备。根据能量守恒定律，能量的转移或转化过程中，其总量保持不变。那么当前能源危机产生的根源是什么呢？
思路导航：能量转化是具有方向性的，如热量能自发地从高温物体传到低温物体，但人活动过程中消耗的生物质能，不可能重新自动回归身体。能量守恒定律告诉我们能量总量是不变的，但方向性告诉我们有些有用能量会越来越少的。
答案：能量的转移和转化具有方向性。
同步练习：
（答题时间：20分钟）
1. 下列现象中属于内能转化为机械能的是（ ）
A. 木柴燃烧发出光和热
B. 自由摆动的秋千，摆动的幅度越来越小
C. 用水冷却汽车发动机
D. 火药的燃气把子弹从枪膛发射出去
2. 用打桩机打桩，打桩锤从5 m高处自由落下时，锤与桩因冲击力作用表面温度升高，这说明（ ）
A. 机械能守恒 B. 动能守恒 C. 势能守恒 D. 能量守恒
3. 下列关于功、能和热量的描述中正确的是（ ）
A.“嫦娥一号”飞船在加速升空的过程中，机械能的总量保持不变
B. 地震形成的“堰塞湖”有潜在的危险性，是因为积蓄在高处的湖水有很大的重力势能
C. 物体的温度越高，具有的热量就越多
D. 物体的内能越多，具有的功就越多
4. 有一种压电塑料薄膜，在压力作用下表面会产生电压，若将它用在微型扬声器或话筒上，可以将电信号转化为发声振动，或将发声振动转化为电信号；另外，当它受热时还会产生电流，可用来制作火警预警装置，以上信息中没有涉及的能量转化过程是（ ）
A. 机械能转化为电能 B. 电能转化为机械能
C. 内能转化为电能 D. 内能转化为化学能
5. （多选）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. 热传递改变物体的内能是不同形式的能的相互转化
C. 各种形式的能在一定条件下都可以相互转化
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
6. 下列各种现象中，发生了能的转移而没有发生能的转化的是（　　）
A. 钢筋在砂轮的摩擦下冒出火花
B. 火箭在“熊熊烈火”中冲天而起
C. 一盆热水慢慢地变冷
D. 锯木头时，锯条发热
7. 下列关于能量的转移和转化的方向性的说法中不正确的是（　　）
A. 自然界中不是所有能量都能利用
B. 能量的利用是有条件的，也是有代价的
C. 不同温度的物体发生热传递时，热量只能自发地从高温物体传到低温物体，不会相反
D. 汽车刹车时车的动能转化为内能，这些内能可收集起来，再作为车行驶的动力
8. 下列说法中正确的是（ ）
A. 随着科技的进步，豆子的生长过程的顺序可以颠倒，能量转化的方向同样可以控制
B. 能量转移和能量转化的方向不可逆转
C. 内能可以自动从低温物体转移到高温物体
D. 人类可以利用火山爆发释放的能量来发电
9. 下列过程中，能量转移和转化的方向正确的是（ ）
A. 内能可以自动从低温物体转移到高温物体
B. 汽车产生的废气中放出的热可以收集起来再利用
C. 天然气燃烧时放出的热可用来加热食物，使其内能增大
D. 火灾时释放的内能可以加以利用
10. 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”）。
答案：
1. D 解析：A项属于化学能转化为光能和内能；B项表明机械能在逐渐减少，分析可知，主要是克服摩擦力做了功，转化为内能；C项冷水变热，发动机变冷，发动机的内能转移到水中；D项属于燃气的内能转化为子弹的机械能。故本题应选D。
2. D 解析：打桩锤在自由下落的过程中，势能逐渐减小，动能逐渐增大，机械能是守恒的。当与桩发生撞击时，就有一部分机械能转化为内能，使锤、桩表面的温度升高，此时机械能减小，内能增加，但总能量是守恒的。
3. B 解析：机械能包括重力势能和动能，“嫦娥一号”飞船在加速升空的过程中，高度增加，重力势能增加，速度增加，动能增加，机械能增加，故A错误。“堰塞湖”使水位升高，重力势能增加，故B正确。热量是在热传递过程中改变的内能，是过程量，不能具有，故C错误。物体可以具有内能，但不能具有功，故D错误。
4. D 解析：由题意知“压力产生电压”是将机械能转化为电能，“电信号转化为振动”是将电能转化为机械能，“受热产生电流”是将内能转化为电能，故答案为D。
5. ACD 解析：做功是能量的转化，在转化过程中能量的种类发生了变化，而热传递是能量的转移，转移过程中能量的种类不变，所以A对，B错；能量在转移或转化过程中，某种形式的能在减小，必然另一种形式的能在增加，而能的总量保持不变，因此C、D均正确。
6. C 解析：选项A、D中，都是克服摩擦做功，把机械能转化为内能；火箭起飞时高温、高压的气体对物体做功，内能转化为机械能；一盆热水慢慢地变冷是内能在热水和空气之间转移。
7. D 解析：汽车刹车时车的动能转化为内能，这些内能就散失到空气中去了，即使收集起来也不能再作为车行驶的动力。
8. B 解析：能量转移和转化有方向性，顺序不能颠倒，故A、C错误；火山爆发的能量为失控的能量释放，人们无法利用它。
9. C 解析：能量转移和转化的方向是不可逆转的。
10. 方向性　不能　不能
解析：热量只能自发地从高温物体传给低温物体，汽车制动时由于摩擦动能转化为内能，这些内能不可能自动地再次开动汽车，能量的转化是有方向性的。