能量的转化和转移

机械能守恒：能量转化和转移的原则一、能量守恒定律1.定义：能量守恒定律是指在一个封闭系统中，能量总量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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，在转化或转移的过程中，能量的总值保持不变。

2.表达式：ΔE = W + Q，其中ΔE表示系统内能的变化，W表示系统对外做的功，Q表示系统吸收的热量。

二、机械能的概念1.定义：机械能是指物体由于其位置或速度而具有的能量。

2.分类：动能（Kinetic Energy, KE）和势能（Potential Energy, PE）。

a)动能：物体由于运动而具有的能量，公式为KE = 1/2mv²，其中m为物体质量，v为物体速度。

b)势能：物体由于位置而具有的能量，包括重力势能和弹性势能。

•重力势能：物体在重力场中由于位置而具有的能量，公式为PE = mgh，其中m为物体质量，g为重力加速度，h为物体相对于参考点的高度。

•弹性势能：物体由于形变而具有的能量，公式为PE = 1/2kx²，其中k为弹簧系数，x为弹簧的形变量。

三、机械能守恒的条件1.定义：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，但总的机械能（动能加势能）保持不变。

a)系统内只有重力或弹力做功。

b)系统内没有非保守力做功，如摩擦力、空气阻力等。

四、机械能守恒的运用1.判断机械能是否守恒：分析物体在受力过程中，是否只有重力或弹力做功，如果没有其他非保守力做功，则机械能守恒。

2.计算物体在转化过程中的能量：根据物体所处的状态（静止、匀速直线运动、抛体运动等）和受力情况，运用动能和势能的公式，计算物体在转化过程中的能量。

五、能量转化和转移的原则1.能量守恒定律：能量不能被创造或消灭，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，在转化或转移的过程中，能量的总值保持不变。

2.能量转化和转移的方向性：能量转化和转移具有方向性，如热能自发地从高温物体传递到低温物体，而不会自发地反向传递。

源的利用。
水能
利用水流驱动水轮机或潮汐能 发电，实现水能的利用。
生物质能
利用生物质资源进行燃烧或发 酵，产生热能或生物燃料，实
现生物质能的利用。
核聚变能源的研究与应用
核聚变
通过高温高压条件下，将 两个较轻的原子核聚合成 一个或多个较重的原子核， 释放出巨大能量。
核聚变能源的优势
资源丰富、清洁、高效、 可持续。
电能还可以通过电磁感应原理转换为 热能。例如，当交变磁场中的线圈通 入电流时，会产生涡流效应，使线圈 发热，从而将电能转化为热能。
核能转化为热能
• 核能可以通过核裂变或核聚变反应转换为热能。在核裂变反应 中，重原子核分裂成两个较轻的原子核，同时释放出能量，这 些能量以热能的形式释放出来。在核聚变反应中，轻原子核聚 合成重原子核，同样释放出能量，这些能量也以热能的形式释 放出来。
能量的转移和转化
目录
• 能量转移和转化的基本概念 • 能量转移的方式 • 能量转化的方式 • 能量转移和转化的应用 • 未来能源的发展趋势
01
能量转移和转化的基本概念
能量定义
能量定义
能量是物体做功的能力，表示物体运动状态变化的能力。单位制中的能量单位是焦耳（J），常用的能量单位还有卡路里（cal）、千瓦 时（kWh）等。
热量不可能自发地从低温物体传 到高温物体而不引起其他变化， 也就是说，热量的传递具有方向
性。
02
能量转移的方式
热能转移
热传导
通过物体间的直接接触，热量从高温部分传到低温部 分。
热对流
由于流体（气体或液体）的运动，热量从高温部分传 到低温部分。
热辐射
通过电磁波的辐射和吸收，热量在不同温度的物体间 传递。

生命历程中的能量转换和转移在生命的历程中，能量的转换和转移是一个不断进行的过程。

能量对于生命的维持和发展具有至关重要的意义，是生命的一种本质属性。

由于生命过程是一个巨大而复杂的系统，因此能量的转换和转移也存在着不同的方式和形式。

一、能量的来源和转换生命过程中的能量主要来源于食物。

食物中的有机物质经过消化、吸收和代谢后，被转化成为能够被细胞利用的能量，形成了细胞的内能。

比如，葡萄糖通过细胞呼吸途径被氧化，释放出大量的能量，以三磷酸腺苷（ATP）的形式存在于细胞内，为细胞提供持续不断的能量供给，以维持正常的代谢功能。

在人体内，碳水化合物、脂肪和蛋白质是主要的能量来源。

碳水化合物主要是由糖类组成，糖类是体内最重要的能源和组织结构单元。

脂肪是生命过程中最高效的储能物质，它含有丰富的化学键，可提供大量的能量，是人体贮存能量最主要的途径。

蛋白质不仅是组成细胞结构的重要物质，也是能够被氧化分解产生能量的物质。

不同的营养成分在体内通过代谢途径进一步转化为能量，供给不同的生命过程，如生长、细胞分裂、运动和免疫等。

二、能量的转移和分配人体的内能不会存在大量的积累，需要时刻地供给细胞和组织结构，以维持身体正常的功能。

能量的转移和分配是由心血管系统和呼吸系统进行调节的。

心血管系统负责将血液从心脏输送到全身各处，供给组织和器官，呼吸系统则是将氧气从空气中吸入体内，送达不同的细胞，供给呼吸作用之需。

能量的转移和分配应当是一个有序和平衡的过程。

过多的能量转移会使身体负荷过大，导致过度肥胖、糖尿病等疾病的发生。

同时，能量分配的不均衡也可能导致身体的某些器官获得不足的供应，造成功能减退或疾病的发作。

因此，我们应该通过科学的饮食和运动方式，确保身体得到合适的营养和能量供应，保持身体的健康状态。

三、能量的转换与机体保护人体内部的自我调节机制能够确保能量的合理转换和分配。

为了避免过多的内能积累影响细胞和器官的正常运转，机体会将多余的能量转化为储存能量或热能。

能量的转化与转移达・芬奇是意大利著名的画家，他曾经设计了一个“永动机”，如图所示．他设计时认为右边的钢球比左边的钢球离轮心更远些，在两边不均衡的作用力下，轮子会沿箭头方向不停地转动，但实验的结果却是否定的．达・芬奇的“永动机”为什么不能“永动”呢?一、各种各样的能量能量的形式有机械能、内能、电能、光能、声能、磁能、化学能、核能等.（1）机械能：机械能又包括动能和势能．例如：绷紧的橡皮筋、山上的石头、水库中蓄积的水等，都具有势能．当松开绷紧的橡皮筋时，它会动；山崩时，石头会向下移动；水库泄洪时，水流急下等，这些物质的移动表现出动能；（2）内能：燃烧木柴，就是氧化分解木柴中的碳氢化学键，释放出能量，使周围的温度升高，这就是热能，又称内能；（3）电能：电流具有的能量．电能可以使电器用品产生作用，如电锅将电能转变为热能；电灯将电能转化为光能；电风扇将电能转化为机械能；（4）光能：燃料燃烧时，部分的能量会以光的形式来表现；阳光也有光能，可以使我们温暖，另外可以供植物进行光合作用；（5）声能：声音也有能量，例如声音可以震动耳膜，巨大的声响可以震破玻璃；（6）磁能：磁铁在吸引铁时所表现出的能就是磁能；（7）化学能：由于物质之间发生化学反应，物质的分子结构变化而产生的能量．例如：木材的燃烧是一种化学反应，燃烧时产生的光和热，就来源于木材里储存的化学能；（8）核能：是由于核反应，物质的原子核结构发生变化而产生的能量．例如：原子弹、氢弹爆炸时释放的能量就来源于原子核的反应；练习：自行车、电动自行车、普通汽车消耗的能量类型分别是（）①生物能②核能③电能④太阳能⑤化学能A．①④⑤B．①③⑤C．①②③D．①③④二、能量的转化和转移探究：在生活中，我们经常能见到如下现象：（1）来回迅速摩擦双手，手感到发热；（2）流动的水可以带动水轮机发电；（3）给小灯泡通电，它就会发光；（4）火柴头达到着火点以后，产生火焰；（5）冬季，手捧冒着热气的热水，一会儿就变凉了；（6）运动的小球去碰静止小球，静止的小球运动起来；（7）手握冰块，冰块很快溶化成水。

能量的相互转化【知识点1】各种形式的能量：1、能的存在形式：山顶的雪会发生雪崩，说明自然界存在着能，能有很多种形式，常见2、区分能量和能源两个概念：（1）能量：能量是能的一种量度和存在形式，包括机械能、化学能、电能、声能、风能、光能、内能等多种形式。

（2）能源：是为人类能提供能量的所有资源，它可以是一种能量形式，如电能、风能、大阳能；也可以是一种具体的含有能量的物质，如煤、石油、天然气、垃圾、木柴等。

3.能量的转化和转移：（1）能量的转化是伴随着物体做功而表现出来的，能量的形式发生改变，如打铁时铁块温度升高，内能增加，是通过做功（打铁）的过程使机械能转化成了内能，再如：电炉发热，是电流做功时使电能转化成了内能，一种形式的能量增加了，肯定有别的形式的能量减少。

（2）能量的转移是指同一种能量从一个物体转移到另一个物体或是从物体的一部分转移到另一部分，能量的形式并没有发生变化，如：热传递时内能从高温物体转移到低温物体，再如：流水推动水轮机，水的机械能转移到水轮机上。

典型例题例1．（1）公交车使用天然气做燃料的好处是。

文中涉及的节能环保、变废为宝的方法是利用发电。

（2）风力发电是将能转化为电能。

与火力发电相比，核能发电的优点是。

例2. 关于能源与环境，下列说法正确的是（）A. 光的应用不会造成环境污染，城市建筑可以随意使用玻璃幕墙B. 彩电、空调、手机等家用电器在使用中，对人和环境不会产生任何不利的影响C. 石油、煤、天然气的开采和使用不会造成环境污染和生态破坏D. 太阳能是一种既无污染，又取之不尽的新能源例3. 利用焚烧垃圾来发电，此过程中的能量如何转化A. 化学能→内能→电能B. 太阳能→内能→电能C. 核能→内能→电能D. 电能→太阳能→内能一、选择题*1. 为改善驻守在南沙某岛礁边防战士的工作、生活条件，今年在岛上安装了太阳能电池板。

白天，太阳能电池板给蓄电池充电；晚上，蓄电池为探照灯供电。

这样白天与晚上的能量转化形式是（）A. 白天：太阳能→内能→电能B. 白天：太阳能→电能→化学能C. 晚上：化学能→电能→太阳能D. 晚上：化学能→电能→化学能2. 下列设施或过程不属于利用太阳能的是（）A. 太阳能电池B. 太阳能热水器C. 核电站D. 植物的光合作用（双选）3. 开发新能源是本世纪人类关注的热点之一，除了开发新能源，我们还应该从节约身边的能源做起，下图中符合节约能源且安全的做法是（）A. 开门后关好B. 白天尽量采用自然光C. 用煤气灶取暖D. 每次只洗一件衣服*4. 能量转化是非常普遍的现象，下列关于能量转化的叙述中正确的是（）A. 洗衣机甩干衣服时，将内能转化为机械能B. 汽车加速起动时，将机械能转化为内能C. 炉灶中煤饼燃烧时，将内能转化为化学能D. 用电热水器烧水时，将电能转化为内能5. 一只垒球以某一速度飞向木栅栏，会被木栅栏弹回来，而一辆汽车以相同的速度撞向一木栅栏，木栅栏就会被汽车撞倒。

14.3《能量的转化和守恒》精选同步习题一、选择题1.关于能量的转化与转移，下列说法中不正确的是（）A. 内能可以从温度高的物体向温度低的物体转移，也可以从温度低的物体向温度高的物体转移B. 内能可以转化为机械能，机械能也可以转化为内能C. 内能在转化或转移过程中一定有能量损失D. 能量可以从一种形式转化为其他形式，也可以从一个物体转移到其他物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变2.下列关于能量的说法中，正确的是（）A. 洗衣机工作时是将机械能转化为电能B. 电水壶工作时是将内能转化为电能C. 用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明内能可以转移D. 能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少3.下列事例中，能表示能量转化或转移具有“方向性”的事例是（）A. 电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能B. 热量可以自发从高温物体传递给低温物体，却不能自发从低温物体传递到高温物体C. 动能可以和重力势能相互转化D. 机械能可以转化为内能，内能也可以转化为机械能4.下列过程，属于内能转化为机械能的是（）A. 从滑梯上滑下时臀部发热B. 电热水壶烧水C. 内燃机的做功冲程D. 向下压活塞引燃棉花5.前段时间，“加水就能跑的神车”事件一度成为舆论热点，该汽车实际是利用车内水解制氢技术获得氢气，通过氢燃料电池给车提供动力（该技术成本很高，目前仍处在试验阶段），但被曲解为“加水就能跑”。

下列对该事件的看法错误的是（）A. 氢燃料电池是将氢气的化学能转化为电能B. 水解技术制取氢气的过程一定要消耗其它能量C. 对于热点事件要遵从科学原理，不能盲从更不能以讹传讹D. 该车行驶的能量最终来源于水，水是一种能源6.现在流行一款鞋，穿上它走路时，鞋会发光，站着不动就不会发光。

则这款鞋发光的原理从能量转化的角度分析正确的是（）A. 电能转化为机械能，再转化为光能B. 机械能转化为电能，再转化为光能C. 机械能转化为光能，再转化为电能D. 光能转化为机械能，再转化为电能7.有一种利用玻璃纤维和碳纤维制成的“发热纸“，末端接上电池不久后就会发热，用它可以包装面包等小食品，这种“发热纸”中发生的能量转化是（）A. 内能转化为电能B. 电能转化为内能C. 化学能转化为电能D. 电能转化为化学能8.世界上还有许多欠发达地区至今用不上电．美国哈弗大学的学生设计制作了一种发电足球，球在被踢的过程中，其内部装置能够发电，并将产生的电能储存在蓄电池中，用来点亮LED灯，该过程中的能量转化形式是（）A. 动能→电能→化学能→光能B. 电能→动能→化学能→光能C. 动能→电能→光能→化学能D. 电能→动能→光能→化学能9.双响炮是一种爆竹，燃放时里面的火药发生爆炸并将它推动飞上高空。

能量改变的方法能量转化和转移一、能量转化：能量转化是指能量在不同形式之间相互转换的过程。

根据能量守恒定律，能量不会增加也不会减少，只会发生形式的转化。

下面列举了几种常见的能量转化过程：1. 动能和势能之间的转化：动能是物体由于运动而具有的能量，而势能是物体由于位置而具有的能量。

当物体运动时，动能增加，而势能减少；当物体停止运动时，动能减少，而势能增加。

例如，一个自由落体的物体在下落过程中，动能不断增加，而势能则不断减少。

2. 热能和机械能之间的转化：热能是物体由于温度而具有的能量，而机械能是物体由于运动和位置而具有的能量。

当物体的内能增加，热能增加；当物体的机械能增加，热能减少。

例如，蒸汽机将热能转化为机械能，而摩擦会将机械能转化为热能。

3. 光能和电能之间的转化：光能可以转化为电能，这是光伏效应的基础。

当光线照射到光伏电池上时，光能被光伏电池吸收，并转化为电能。

反过来，电能也可以通过光能转化为光信号，这是光电效应的基础。

例如，在太阳能发电中，将太阳能转化为电能供给家庭使用。

二、能量转移：能量转移是指能量从一个物体或系统传递到另一个物体或系统的过程。

能量转移可以通过几种方式进行：1. 热传导：热传导是指热能通过物体内部的分子振动和碰撞进行传递的过程。

当两个物体处于接触状态时，高温物体的分子振动能量会传递给低温物体，使其温度升高。

例如，炉子烧热锅底，底部的热量通过热传导传递给锅内的食物。

2. 热辐射：热辐射是指热能通过热辐射波（通常是红外线）的形式进行传递的过程。

热辐射可以在真空中传播，无需介质。

例如，太阳向地球发射的热能就是通过热辐射进行传递的。

3. 传导：传导是指能量通过物质的固体或液体部分进行传递的过程。

当物质的一部分受热时，其分子会通过振动和碰撞将能量传递给相邻的分子，使得整个物质的温度升高。

例如，将炉火底下的冷水加热，水的底部先受热，然后热能通过传导从底部传递到整个水体。

4. 辐射传输：辐射传输是指能量通过电磁辐射的形式进行传递的过程。

课时14.3能量的转化与守恒（帮课堂）（原卷版）【学习目标】1.认识生活中常见的能量；2.了解各种形式的能量是可以相互转化的；3.掌握在转化的过程中，能量的总量是保持不变的；4.能够举出日常生活中能量守恒的实例；5.具有用能量守恒的观点分析物理现象的意识。

【知识导图】【基础知识】知识点一、能量的转化与转移1.能量的存在形式2.能量的转化在一定条件下，能量可以从一种形式的能量转化为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。

自然界转化各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。

如图为能量转化示意图。

3.能量的转移能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。

例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体，或从物体的高温部分转移到低温部分，这属于能量的转移。

特别提醒：能量的“转化”和“转移”的区别（1）能量的转化：能量的转化时能的形式发生了改变。

在能量转化过程中，一种形式的能量增加了，必然其他形式的能量减少了。

（2）能量的转移：能量的转移是指能量从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，能量的形式没有改变。

【典例】“嫦娥一号”靠太阳能电池板提供电能，它能将多余的能量储存在蓄电池里，这种能量的转化和储存的方式是（）。

A．太阳能转化为电能，再转化为电能 B．太阳能转化为电能，再转化为化学能C．太阳能转化为内能，再转化为化学能 D．太阳能转化为电能，再转化为光能知识点二、能量守恒定律1.能量守恒定律（1）能量守恒定律内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会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，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。

（2）对能量守恒定律的理解：①能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。

大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。

②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。

能量的转移和转化能量是宇宙中存在的一种基本属性，也是构成宇宙的重要组成部分。

在我们的日常生活中，能量的转移和转化无处不在，它影响着我们的生活和环境。

本文将探讨能量的转移与转化，并讨论其在不同领域中的应用。

首先，让我们了解能量的转移是如何发生的。

能量转移指的是能量从一个物体或系统转移到另一个物体或系统的过程。

根据热力学第一定律，能量不会被创建也不会被销毁，只会转移到其他形式或其他物体。

例如，当我们将手放在热茶杯上时，身体失去能量，而热茶杯则获得了这部分能量。

这是因为热量会沿着温度梯度从高温物体流向低温物体。

能量的转移也可以通过其他方式实现，比如电流的传导、声波的传播等。

除了能量的转移，能量的转化也是非常重要的。

能量转化是指能量在不同形式之间的相互转换。

根据能量守恒定律，在一个封闭系统中，能量总量保持不变。

然而，能量可以从一种形式转化为另一种形式，比如机械能可以转化为电能或热能。

一个典型的案例是汽车引擎的工作原理。

汽车引擎将燃油的化学能转化为机械能，推动汽车行驶。

在这个过程中，部分能量会以热能的形式散失，从而给汽车冷却系统带来能量。

能量的转移和转化在生活中有着诸多应用。

一个典型的例子是太阳能的利用。

太阳能是一种可再生能源，通过太阳能电池板，太阳辐射的能量可以转化为电能。

这种电能可以用于供电、加热水或驱动电动车等等。

此外，能量的转移和转化也广泛应用于工业领域。

例如，燃料电池可以将化学能转化为电能，用于提供清洁的能源供应。

另外，计算机和手机等电子设备也需要能量转化以实现正常工作。

电压的转化、电能的转化为磁能等过程都是电子设备中能量转化的关键环节。

能量的转移和转化对于环境保护也至关重要。

现在我们正面临气候变化和能源短缺等严峻的问题。

通过提高能源转换效率和发展可再生能源，可以减少对有限资源的依赖并减少对环境的污染。

例如，智能电网的发展可以更好地管理电网中的能量转移和转化，提高能源利用效率。

此外，能源的储存技术也发挥了重要作用。

九年级物理第二十二章第四节能源与可持续发展文光初级中学吴莹华一、教学目标（一）知识与技能1．知道能量的转化和转移有一定的方向性。

2．了解我国和世界的能源状况和能源消耗的趋势。

3．了解未来理想能源的特征。

4、了解21世纪人类消耗能源的趋势，知道解决能源问题的重要性和主要出路。

（二）过程与方法通过收集信息、阅读材料、相互交流，认识能源的利用对环境的影响，能用辩证的观点来看待资源利用与环境保护的关系。

（三）情感态度和价值观认识伴随大量能源消耗所产生的环境问题，对于能源的开发和利用有可持续发展的意识。

初步认识科技给人类带来的负面效应，培养学生节能意识、环保意识。

二、教学重难点本节内容是由“能量转移和能量转化的方向性”、“能源消耗对环境的影响”、“能源与可持续发展”三部分内容组成的。

根据能量守恒定律可知，使用能量的过程中，能量的总量保持不变，那么还会出现能源危机吗？因为能量在转化和转移的过程中具有方向性，把能量转化或转移后，能量不能自动再转化到原来形式或转移到原来的物体，这部分内容学生不太容易理解，是本节教学的难点。

通过了解世界和我国使用能源状况，全世界对能源的需求量在不断增大，并且以不可再生能源为主，所以人类不得不面对能源危机，要实现能源与可持续发展，需要开发和探索各种新能源。

所以了解世界和我国的能源状况是本节的教学重点。

重点：了解世界和我国的能源状况、能源消耗对环境的影响。

难点：知道能量转化和转移的方向性。

三、教学策略提出能量转移和转化的方向性的问题，通过分析实例来说明能量转移和转化的方向性，如汽车散失的热不能收集起来，虽然能量守恒，但散失的能量无法再次被使用。

通过资料、图片、等介绍在能源使用过程中对环境造成的危害，通过一些触目惊心的图片，使学生认识到使用能源时要注意环境保护，要辩证地看待能源的使用与环境保护间的关系。

展示我国近年来消耗能源的结构和数量，了解地球上储存的不可再生能源是有限的，人类正面对着能源危机，需要开发和利用新能源来解决这个问题。

知识精讲
历史上的永动机
在一个轮子边缘等距安装
最 12根活动短杆，杆端套重
著 球。无论转到什么位置， 名
的 右边各个重球总比左边离
永 动
轴心远些。右边重球作用
机 在离轴较远的距离上，就
会使轮子永不停息转动下
去。
十三世纪 亨内考 法国
知识精讲
达芬奇的永动机
一种设想中的永动机
这种机器有可能制成吗？
知识精讲
能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。
知识精讲
例：小朋友从滑滑梯上匀速下滑试用能量 转化与守恒的观点分析能量的变化情况？
答：动能不变，重力势能减小，机械能 减小，内能增加，总能量不变。
分析：由于存在摩擦，一部分机械能转化 为内能，所以机械能不守恒，但机械能与 内能的总和保持不变，总能量守恒。
人们尝试设计各种各样的永动机，却都失败了。一些科学 家开始思考并提出：永动机设想破灭是否说明自然界存在 一条法则，它使我们不可能无中生有获得能量？ 各种形式的能量在相互转化时遵循某种基本规律。
知识精讲
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。
总能量既然守恒， 为什么还会有能源 危机？
知识精讲
瀑布中的水，它下落 的过程，是自发的过 程，水能否自发地从 低处流往高处？
知识精讲
一杯水静置一段时间后， 其中的一部分水自行从 另一部分水中吸取热量， 沸腾成水蒸气？另一部 分水则内能减少，凝结 成冰？这可能吗？
知识精讲
举出能量的转移和转化 有一定的方向性例子
化学能转化为内能
光能转化为电能

18.4 能量转化的基本规律教学目标知识与技能(1)知道能量是可以转移和转化的．(2)知道能量守恒定律，并能用它来解释有关简单的实际问题．(3)初步了解能量转移和能量转化的方向性．过程与方法(1)通过实验能运用能量守恒定律分析“永动机”失败的原因．(2)以思考、讨论为主体会能的转化有方向性．情感态度与价值观(1)学会用辩证唯物主义的观点看问题．(2)培养学生将所学知识服务于社会的意识和能力．教学重点难点重点：能量转化和守恒定律．难点：对能量转移和转化的方向性的认识．教学过程：导入新课回顾“机械能和内能”一章中机械能的转化问题．并请同学谈谈自己的认识．既然动能和势能可以互相转化，那么，自然界中不同形式的能量之间是否也可以互相转化呢?在转化过程中能量又遵循何种规律呢?这就是我们今天要研究的问题．历史上曾经有不少人企图发明一种可以不消耗能量，又能不断对外做功的机器，号称永动机如图18—4—1所示就是一种永动机的设计：上水池的水使水轮发电机发电，水轮发电机在给用电器供电的同时，还开动抽水机，把下水池中的水不断抽回上水池·设计者自作聪明地认为，有了这套装置，上水池的水便永远不会枯竭，用电器就能永同学们你们认为这种设计叮行吗?学生争议．这种设计最终以失败而告终，为什么?今天我们将研究这个问题．(设疑引入)乒乓球自南下落过程中，弹起高度越来越小；将单摆拉到适当高度放手后自由摆动过程中摆起的高度越来越小．乒乓球和单摆在运动过程中能量是如何转化的?学生回答．在转化的过程中，弹起高度越来越小，单摆摆起的高度越来越小，是不是岗为能量在转化过程中逐渐减少呢?(错误经验引入)解读探究1．能量的转化和转移想一想：自然界中各种形式的能之间是可以相互转化的．同学们能举出一些实例证明这个观点吗?说一说：汽轮机带动发电机发电(机械能一电能)电动机带动风扇转动(电能一机械能)光电池提供电压(光能一电能)白炽电灯发光(电能一内能一光能)燃料燃烧(化学能一内能)讨论交流：同一种形式的能量在物体中可以转移吗?(学生展开讨论交流)议一议：小孩在水平地面上弹玻璃小球，当甲球从手中弹出而撞击静止的乙球后，乙球即沿地面向前滚动．在此过程中，乙球获得的机械能从何而来?这个现象说明了什么?(学生各抒己见，充分发表自己的观点)点拨：乙球获得的机械能南甲球传递而来．说明同一种形式的能量可以在物体之间转移．讨论交流：如图18—4—2所示，是一些能量转移的实例，请同学说出各例中是什么能量发生转移?转移是怎样进行的?总结：草通过光合作用吸收太阳能，兔子吃草吸收草的能量，人或其他动物吃兔子吸收兔子的能量，人通过吸收食物的能量才能进行各种运动．自然界中的能量在不停地转移和转化，我们是在能的转移和转化过程中利用能量的．2．能量守恒定律看一看：引导学生看课本活动“水滴实验”．做一做：仿照课本图18一16(a)、(b)利用棉纱吸水提高水位．看一看什么情况下棉纱带能使杯中的水滴下?(a图中的水能滴下，b图不能)总结：“永动机”失败的原因说明自然界存在一条法则：我们不可能无中生有地获得能量科学家经过长期探索终于发现各种形式的能量在相互转化时遵循一种规律，即能量的转化和守恒定律巩固提高A级训练1．化石燃料燃烧使蒸汽温度升高的过程是能转化为能；高温蒸汽推动汽轮机带动发电机的过程是能转化为能再转化为能；电动机工作时把能转化为能．2．能量守恒定律：能量既不会凭空也不会凭空它只会从一种形式为另一种形式，或者从一个物体到另一个物体，而在和过程中，其保持不变．3．能量经转化后，要利用的能量只会而不会因此节能和如何有效地利用能源是当前重要的课题．4．写出下列现象中利用了什么能源?(1)太阳光促使植物生长(2)煤燃烧给水加热产生水蒸气(3)利用海水的涨落带动水轮机发电5．写出下列过程中能量转化或转移的情况(1)太阳光促使植物生长(2)电灯发光(3)地雷爆炸(4)木炭燃烧发出光和热(5)冬天双手互相摩擦感觉暖和(6)火箭升空(7)萤火虫夜晚发光(8)给蓄电池充电(9)风吹动帆船前进(10)人跑步时，身体发热出汗(11)一杯热水漫漫变凉(12)火力发电(13)原子能发电6．下列关于能量的说法中正确的是 ( )A．用砂轮磨刀时，有内能转化为动能B．陨石进入大气层后成为流星，此时内能转化为机械能C．壶中的水沸腾时壶盖不停地跳动，是水的势能转化为壶盖的动能D．用打气筒给轮胎打气，打气筒发热是机械能转化为内能7．解决人类对能源的需求的根本出路是 ( )A．加快开采地球上的化石能源B．寻找富含能源的星球供人类定居C．依靠科学技术，不断开发新能源D．尽可能节约能源8．下列几种现象中属于能的转化的是( )A．飞驰而过的流星拖着一条发光的尾 B．给电炉通电，电炉丝变红C．子弹从枪堂里射击 D．水沸腾时，水壶盖被顶起E．烧水时，水温逐渐升高，最后沸腾 F．在砂轮上磨刀时，会射出火星G．晒太阳感到暖和 H．冬天两手摩擦感到暖和9．在上题中属于利用热传递改变内能的是10．请在以下括号内填写能量转化的装置、器具．(1)机械能（）电能 (2)化学能（）内能(3)内能（）机械能 (4)光能（）电能11．下列关于能量转化的说法中正确的是 ( )A．发电机和电动机都是转化能量的机器B．在化学变化中，能量的转化是难以守恒的c．不同物体间内能不能转移D．不同物体间内能可以转化12．在观察滚摆的运动时发现，在经历几次上、下来回后，它能够上升的高度逐渐减小．下列关于此现象的解释正确的是 ( )A．这说明滚摆运动时能量是不守恒的B．因为摩擦而有部分机械能转化为内能C．因为摩擦而使部分机械能消失D．这说明并不是任何情况下能量都是定恒的13．如果电扇在一个与外界隔热的房间内，那么电扇工作一天后，房间温度将 ( )A．降低 B．升高 C．不变 D．无法判断14．下列不是以焦耳为单位的物理量是 ( )A．功率 B．热量 C．内能 D．机械能15．下面的例子中，有内能转化为机械能的是 ( )A．冬天在阳光下晒太阳 B．用酒精灯加热杯中冷水的过程c．热水中加进冷水的过程 D．点燃爆竹后，爆竹腾空而起16．能量守恒定律的意义是什么?17．跳伞运动员在空中下落时，具有动能和势能，当他落到地面上时，他具有的能量就消失了，这种说法对吗?为什么?18．煤炭燃烧时，化学能转化成内能，反过来．给燃烧过的煤渣加热，并不能增加煤渣的化学能，这种现象说明了能量转化具有什么特点?你能再列举两个事例吗?19．有人设想，如果在相距很远的两个城市间控一条弧开隧道，那么从一个城市出发的汽车，可以不需要动力就穿过隧道到达另一城市，如图所示，你认为这个设想是否有科学性呢?20．如图所示，巨型运载火箭将“神舟”六号飞船平地托起，直冲云天．(1)火箭上升时，燃料燃烧释放的转化为飞船的能；(2)“神舟”六号发射时，在发射台下部的大水池里冒出了大量的“白气”，它们是水蒸气遇冷形成的小水珠．(3)“神舟”六号船、箭成功分离前，载人飞船相对运载火箭是的；若以地面为参照物，载人飞船是的；(4)在太空中航天员感觉周围一片寂静，这是因为真空不能(5)在飞船返回大气层时，飞船与大气层发生剧烈摩擦，变成一个火球，将能转化为能．因此给飞船降温十分重要，一种重要的降低方式是“烧蚀防热”即在飞船表面设有一层高分子固体材料，让这些材料在发生物态变化时吸热．你认为可能发生的物态变化有、、2019-2020学年物理中考模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

动能和势能的转换是物理学中一个十分重要的概念，它描述了物体在运动过程中能量的转化和转移。

动能是物体由于运动而具有的能量，势能是物体由于位置而具有的能量。

在物体运动过程中，动能和势能可以相互转化，这种转化是物质运动的一个基本特征。

首先，我们来看动能的转化。

动能是由物体的质量和速度决定的。

当物体具有速度时，它就会具有动能。

动能的大小与物体的质量和速度平方成正比。

当物体的速度增加时，其动能也会增加；当速度减小时，其动能也会减小。

而当物体所受到的合力做功时，动能也会发生转化。

根据功的定义，功等于力乘以物体在力方向上的位移。

当物体受到的合力做正功时，物体的动能会增加；当物体受到的合力做负功时，物体的动能会减小。

例如，当一个力将一物体从静止推动到一定速度时，力对物体作正功，物体的动能就会增加。

其次，势能的转化也是重要的。

势能是物体由于其位置而具有的能量。

在地球重力场中，物体具有重力势能，大小等于物体的质量、重力加速度和物体离地面的高度之积。

当物体在重力场中由较高的位置下落时，其重力势能会转化为动能。

这个转化过程符合能量守恒定律，即势能和动能之和保持不变。

当物体下落到最低点时，其势能为零，而动能最大。

同样地，当物体由较低的位置上升时，其动能会转化为重力势能。

这个转化过程也符合能量守恒定律。

在弹性势能的转换中，物体在弹性体上沿着弹性轴向作振动时，它的弹性势能会转化为动能；当物体振动到最大偏离位移时，其动能为零，而弹性势能最大；当物体反向振动时，动能会再次转化为弹性势能。

动能和势能的转化在自然界中随处可见。

例如，当我们骑自行车时，将踩踏力转化为踏板的转动和车轮的旋转，进而将动能转化为车轮的动能；当我们走路时，将肌肉的功转化为人体的动能；当我们看电视时，电能被转化为画面和声音的动能。

这些转化的能量过程都遵循能量守恒定律。

总之，动能和势能的转化是物体在运动过程中的能量转化和转移。

动能和势能之间的转化是能量守恒定律的具体体现。

第三章能量的转化与守恒【第1学时】第1节能量的相互转化一、能量的转化与转移1、多种形式的能量：机械能（动能和势能）、势能（弹性势能和重力势能）、内能、化学能、电能、光能、太阳能、核能【能量是多种形式存在的，但要注意一个物体可以同时具有多种形式的能】（1）机械能：存在于运动的物体（动能）或具有一定高度的物体（重力势能）或发生弹性形变的物体（弹性势能）中；（2）内能：物体内部分子动能和分子势能的总和；任何物体都具有内能，又叫热能；（3）光能：能发光的物体具有的能量，太阳能属于光能；2、能量的转化与转移（1）能量的转化：从一种形式转化为另一种形式的能；★分析某过程中能量转化的步骤：①明确研究对象和所要研究的过程；②物体在起始位置所具有的能量的形式；③物体在最终位置所具有的能量的形式；（2）能量的转移：从一个物体转移到另一个物体；（3）能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从一种形式转化为另一种形式；（4）要获得一种能量必须以消耗另一种能量为代价，所谓“消耗能量”、“利用能量”或者“获得能量”，实质上就是能量相互转化或转移的过程；【第2学时】第2节能量转化的量度一、功1、做功的两个必要因素：缺一不可（同时性、同向性、同体性）（1）作用在物体上的力；（2）物体在力的方向上通过的距离；2、力对物体没有做功的三种情况：“有劳无功”（1）没有力，但有距离：“无劳无功”如：物体没有受到力的作用，但因为惯性通过一段距离，也就没有什么力做功；（2）有力的作用，但没有距离的移动：也就在力的方向上没有通过距离，力对物体不做功；“有劳无功”如：一个静止的汽车，一个人用了很大的力推他，但不动，因此推力对汽车没有做功；（3）物体受到力的作用，也运动了一段距离，但在力的方向上没有距离的移动，这个力对物体没有做功；“劳动无功”如：手提着水桶在水平面上运动了一段距离，水桶虽然受到提力的作用，但是由于力的方向始终竖直向上，且移动的是水平距离，不在同一方向上，故而提力对水桶没有做功；3、做功的表示说法：力对受力物体做功、施力物体对受力物体做功、施力物体做功、力做功；二、功的计算1、计算公式：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积；W=Fs （F的单位是牛N，s的单位是米m，功W的单位是焦J）【明确】①要明确是哪个力对哪个物体做功，或者是哪个施力物体对哪个受力物体做功；②公式中的F是作用在物体上的力，公式中的s是物体在力F作用下通过的距离；“在力方向上通过的距离”要引起重视；③W=Fs中的F是使物体沿着F方向移动s距离过程中始终作用在物体上的力，其大小和方向是不变的；2、功的单位：焦耳，简称“焦”1J=1N·m3、把一只鸡蛋举高2m所做的功大约是1J；4、【思维逆向】将举高物体时F所做的功可以视为：克服阻力（重力）G做的功，即W=Gh；5、物体具有做功的本领，是因为它具有能；做功的过程实质上就是能量转化的过程，即力对物体做多少功，就有多少能量发生了转化，因此用功来量度能量转化的多少，能量的单位与功的单位一样；6、能量转化越多，做功越大；能量转化越少，做功越小；三、功率1、比较做功的快慢（1）相同的功，比较做功的时间，所用的时间越少做功越快，所用的时间越多做功越慢；（2）相同的时间，比较做功的多少，做功越多，做功越快；做功越少，做功越慢；（3）比较做功的多少与时间的比值，比值越大，做功越快；比值越小，做功越慢；2、功率（1）定义：单位时间内物体所做的功；（2）功率大小反映了做功的快慢，做功越快，功率越大；做功越慢，功率越小；能量转化的越快，功率越大；能量转化的越慢，功率越小；【小贴士】①功率只反映做功的快慢，不能表示做功的多少，如功率大做功就多，这句话不对，还的看时间，由此可得，功率的大小决定于做功的时间和做功的多少两个因素决定的；②功率与机械效率是完全不相关的两个物理量，不要混淆；（3）功率的公式：P=W/t 【功W的单位J；功率P的单位是瓦W；时间t的单位是秒s】【思维拓展】①功率公式P=W/t是指平均功率，即在时间t内的平均功率，而不是某一时刻的瞬时功率；②当物体在力F的作用下，以速度v做匀速直线运动时，由W=Fs、v=s/t、P=W/t可得P=Fv；例：汽车上坡时，需要一定的功率，减慢速度就是为了增大上坡的牵引力，这样有利于上坡；3、功率的单位：瓦特，简称“瓦”，W1W=1J/s 1KW=1000W 1MW=1000KW=106W4、常见的功率：韶山型电力机车4200千瓦汽车约为50—100千瓦喷气式飞机约11万千瓦人步行约70瓦，短时间快速运动可达1千瓦5、1000W=1000J/s的意义：物体在每秒内所做的功为1000J；物体在1秒内有1000J的能量发生转化；【第3学时】第3节认识简单机械一、杠杆1、定义：一根硬棒，如果再力的作用下，能绕固定点转动，这根硬棒就叫杠杆；（1）一根硬棒能成为杠杆，应具备2个条件：要有2个力的作用，一个能使它转动，另一个阻碍它转动，且能绕固定点转动；如：瓶盖起子在没有使用时就是不能称为杠杆；（2）杠杆的形状可以是直的，也可以是弯的，但必须是硬的。

燃料燃烧时发热
光太阳能电池
光能转化为 化学能
化学能转化为 内能
光能转化为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。
阿基米德螺旋永动机 1681年，英国有一位著名的医生弗拉德 提出一个建议，利用阿基米德螺旋（如 图）把水池的水提到高处，再让升高的 水推动水轮机，水轮机除了带动水磨做 功以外，还可使阿基米德螺旋不断提水 ，如此周而复始，不就可以无需担心天 旱水枯了吗？
问题一：能量的转化 第三小组
合作探究
二、能量的转化和转移
问题一：能量的转化 第四小组
合作探究
二、能量的转化和转移
合作探究
结论一：
不同形式的能量在一定条件下可以相互转化
二、能量的转化和转移
问题二：能量的转移 你知道哪些能量转移的例子？
二、能量的转化和转移
问题二：能量的转移
机械能在一定条件下也可以发生转移
一、能量
这些形式多样的能量之间有联系吗？
二、能量的转化和转移
合作探究
问题一：能量的转化
请各小组利用已有的实验器材，合理设计实验。 注意观察实验现象，探究其中的能量转化。
二、能量的转化和转移
问题一：能量的转化 第一小组
合作探究
二、能量的转化和转移
问题一：能量的转化 第二小组
合作探究
二、能量的转化和转移
二、能量的转化和转移
结论二： 同种形式的能量在一定条件下可以发生转移
三、能量守恒定律
问题三：遵循规律
小球会永远摆动下去吗？ 减少的能量去了哪里？
结合球在地面弹跳的频闪照片，分析球的能 量变化。
三、能量守恒定律
结论三： 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。

自然界的一切物质
电能
电能是与 电 有关的能量
工作中的发电机、电池等
电磁能
电磁场 所具有的能量
无线电波、可见光、紫外 线、红外线等
通过核反应(裂变或聚变)由_原__子__核__ 核能
释放的能量
原子弹、氢弹等
化学能 发生 化学 变化时释放出来的能量 石油、煤、天然气等
2.能量的转化和转移 不同形式的能量可以相互转化： ①水力发电→水的机械能转化为 电 能. ②化学电池充电→电能转化为 化学 能；化学电池使用→化学能转化为 电 能. ③光合作用→光能转化为化学能；木材燃烧→化学能转化为 光 能和 内 能.
答案 2.1×1013 J 2.4×103 t
设可节省的电能为E，则E＝8×6%×60×20×104 kW·h＝5.76×106 kW·h ≈2.1×1013 J， 设1年内节约的标准煤的质量为m，则由能量守恒定律有2.92×107 J/kg ×m×30%＝E， 解得m≈2.4×106 kg≈2.4×103 t.
知识深化
2.能量守恒的两种表达 (1)某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加，且减少 量和增加量一定相等. (2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减 少量和增加量一定相等.
知识深化
3.应用能量转化与守恒解题的步骤 (1)首先分析研究对象的受力情况、做功情况、能量的转化方向 及初、末状态能量的具体形式. (2)分别列出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式. (3)依据ΔE减＝ΔE增列式求解.
二、能量守恒定律
能量既不会凭空 产生 ，也不会凭空 消失 ，它只能从一种形式 转化 为 其他形式，或者从一个物体 转移 到别的物体，在转化或转移的过程中其 总量 不变 .

能量的转化与守恒知识点归纳第1节能量及其形式(一)认识能量1.物体能够对外作用，就说它具有能量。

能量也简称能。

2.一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大(二)能量的形式自然界中任何物体都具有能量，能量是以多种形式存在的，根据能量的特点大致可以分为机械能、电磁能、内能、化学能、光能、核能、声能等第2节机械能(一)动能1.定义：物体由于运动而具有的能量2.决定其大小的因素：物体的速度越大，质量越大，动能就越大(二)势能A.重力势能1.定义：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能2.决定其大小的因素：物体的质量越大、位置越高，重力势能就越大B.弹性势能1.定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能2.决定其大小的因素：对于同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大(三)动能和势能的转化A.机械能：动能和势能（重力势能、弹性势能）统称为机械能B.机械能的转化1.动能和势能可以相互转化2.机械能也可以转化为其他形式的能量C.机械能守恒：如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总量就保持不变，或者说机械能守恒第3节能量转化的亮度(一)功1.定义：如果一个力作用在物体上，且物体在这个力的方向上通过了一段距离，就说这个力对物体做了功2.力对物体做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在这个力的方向上通过了距离(二)功的计算1.功的计算：功等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积2.公式：用F表示力，s表示在力的方向上通过的距离，W表示功，则W = Fs3.单位：在国际单位制中，力的单位是牛，距离的单位是米，功的单位是焦耳，简称焦（J）。

1J=1N×1m=1N∙m4.应用W = Fs计算功时，力与物体通过的距离方向必须一致，且对应同一物体、同一段时间(三)做功的实质做功的过程实质上就是能量转化的过程，力对物体做了多少功，就有多少能量发生了转化。

因此，可以用功来量度能量转化的多少。

能量的单位与功的单位一样，也是焦耳(四)功率1.定义：功与做功所用时间之比叫功率，它在数值上等于单位时间内所做的功2.物理意义：功率是表示物体做功快慢的物理量3.公式：如果用P表示功率，用W表示功，用t表示做功所用的时间，功率的计算公式为P=W t4.单位：在国际单位制中，功的单位是焦，时间的单位是秒，功率的单位是焦耳每秒（J/s），它有一个专门名称叫瓦特，简称瓦（W）工程技术上还常用千瓦（kW）、兆瓦（MW）作为功率的单位，1kW = 1000W，1MW = 106W5.功率表示做功的快慢，不表示做功的多少，一个力做功的多少由功率和时间两个因素决定。