第二講 能量的相互轉(zhuǎn)化 2

能量的相互轉(zhuǎn)知識(shí)點(diǎn)精析中考中經(jīng)常出現(xiàn)的能量形式有：機(jī)械能、內(nèi)能、太陽能、風(fēng)能、化學(xué)能、光能、核能、電磁能等。這些能量之間都可以相互轉(zhuǎn)化，并且遵守能量守恒定律。能守—能量既不會(huì)消滅，也不會(huì)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變。這些能量中的重點(diǎn)是機(jī)械能和內(nèi)能：1．械=動(dòng)＋能（）能：運(yùn)物體的質(zhì)量大，速度越大，它的動(dòng)能就越大。（）能：分重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能．重力勢(shì)能：物體的重力越大，舉得越高，重力勢(shì)能就越大。彈性勢(shì)能：物體的彈形變?cè)酱?，彈性?shì)能就越大。2．能機(jī)能區(qū)內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子的分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，是從分子級(jí)別（微觀）的角度來看的。械能是由物體的整運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和相對(duì)于地面的位置等所決定的內(nèi)是由物內(nèi)子熱運(yùn)動(dòng)和分子間的相對(duì)位置所決定的。一切物體都具有內(nèi)能。但是一個(gè)物體不一定具有機(jī)械能。例如，停在水平地面上的汽車既沒有能，也沒有勢(shì)能，因此它不具有機(jī)械能，但它有內(nèi)能。一個(gè)物體溫度升高，物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)加快，內(nèi)能也就增大。所以，內(nèi)能與溫度有關(guān)。能量的相互轉(zhuǎn)化比較繁雜們通過例題來分析不同形式的能量及相互轉(zhuǎn)化話識(shí)見得多了，思考得多了，這類題目就非常簡(jiǎn)單了。常見的能量轉(zhuǎn)化1、人造衛(wèi)星：太陽能（光能）――化學(xué)能――電能2、間歇泉能：熱能―機(jī)械能3、青蛙捕食害蟲：化能――機(jī)械能4、光切割金屬：光能——熱能思考：氫氧化鈉、硝酸銨的溶解實(shí)驗(yàn)

實(shí)戰(zhàn)體驗(yàn)：例：傘運(yùn)動(dòng)員從空中勻速下落，人和傘的（）A．動(dòng)能增加，重力勢(shì)能減少，機(jī)械能不B．能不變重力勢(shì)能減少，機(jī)械能減少C．能減少，重力勢(shì)能增加，機(jī)械能增加．能不變，重力勢(shì)能不變，械能不變例2：我們看雜技演員從高處下落在繃床上，又被彈起的過程如下圖所示，請(qǐng)你寫出演員在表演時(shí)涉及到2個(gè)理知識(shí)。（）____________________________________（）____________________________________例3：雨通過學(xué)習(xí)了解到火力發(fā)電廠“吃”是煤的電，在整個(gè)發(fā)電過程中，能量轉(zhuǎn)化的情況如下，請(qǐng)你幫她在方框中填入相應(yīng)的能量形式：例4:一質(zhì)量均勻、不可伸長(zhǎng)的繩索，重為G，、兩固定在天花板上，如圖5—所?，F(xiàn)在最低處施加一豎直向下的力，將最低點(diǎn)緩慢拉至D點(diǎn)。在此過程中，繩的重心位置（）A.逐升高B.逐降低先降低后升高始終不變

A

BC圖5—66例5:隨著人類能量消耗的迅速增加何有效地提高能量利用率是人類所面臨的一項(xiàng)重要任務(wù)明珠線”某輕軌車站的設(shè)計(jì)方案將站臺(tái)抬高了一些，與站臺(tái)連接的軌道有一個(gè)小的坡度。請(qǐng)你從高能量利用效率的角度，分析這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。例6：圖所示，單擺在豎直平面內(nèi)左右擺動(dòng)，滾擺在直平面內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。請(qǐng)回答：⑴這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)可以說明的同一個(gè)物理問題是：；⑵在單擺左右擺動(dòng)和滾擺上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的過程中，你將會(huì)看到它們上升的高度逐漸降低。產(chǎn)生現(xiàn)象的原因是：

經(jīng)典練習(xí)能是人類社會(huì)活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。人類利用源大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期，依次是（）A.柴時(shí)期、煤炭時(shí)期、石時(shí)期B.柴時(shí)期、石油時(shí)期、煤炭時(shí)期煤炭時(shí)期、石油時(shí)期、電力時(shí)期D.畜時(shí)期、熱力時(shí)期、電力時(shí)期關(guān)能量耗散，下列說法中正確的是（）A.能耗散是指在一定條件，能量在轉(zhuǎn)化過程中總量減少了B.能量耗散表明，能量守恒定律具有一定局限性能量耗散表明，在能源的利用過程中，能量在數(shù)量上未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了能耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度，反映出自然界中宏觀過程的方向性下說法中正確的是（）A.不形式能量的轉(zhuǎn)化是通做功來實(shí)現(xiàn)的B.做功的過程總是伴隨著能量的變化某種形式的能量增加，一定有其他形式的能量減少10J某物體的能量減少，定有其他物體的能量增加下說法中正確的是（）A.彈的彈力做功10J，彈簧的彈性勢(shì)能就減少10JB.干電池中，化學(xué)力做功，就有10J的學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能電流通過電阻做功，就有10J的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電對(duì)電動(dòng)機(jī)做功，有10J的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能運(yùn)員把原來靜止的足球踢出去，使足球獲00J的能。則在運(yùn)動(dòng)員踢球的過程中，運(yùn)動(dòng)員消耗的體能（）A.等100J大100J小100JD.無確定將一物體豎直向拋出，不計(jì)空氣阻力，則物體的動(dòng)能—路程圖象應(yīng)是圖5—中（）A.(圖B.(b)圖C.c)d圖E

k

E

k

E

k

E

k

s

s

s

s()()(c)(d)圖—697.試說明下列現(xiàn)象中能量是怎樣轉(zhuǎn)化的：A.在平公路上行駛的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)熄火之后，速度越來越小，最后停止。B.電風(fēng)扇通電后開始轉(zhuǎn)動(dòng)，斷電后轉(zhuǎn)動(dòng)著的扇又慢慢停下來?；鹚幈óa(chǎn)生燃?xì)?，子彈在燃?xì)獾耐苿?dòng)下從槍膛發(fā)射出去，射穿一塊鋼板，速度減小。用油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，供給電動(dòng)水泵抽水，把水從低處抽到高處。

神舟號(hào)—們飛天2003年10月日9時(shí)火發(fā)動(dòng)機(jī)的轟鳴二F運(yùn)火將我國(guó)第一艘載人航天飛船“神舟五號(hào)”送入太空，實(shí)現(xiàn)了中華民族五千年的飛天夢(mèng)。小宇利用星期天到青島會(huì)展中心觀看了有關(guān)“神舟五號(hào)”的航天展搜了一些問題到中想要考考你：⑴長(zhǎng)征二號(hào)F火：它的發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)______能轉(zhuǎn)化_______能再轉(zhuǎn)化為______能它是利向后噴出氣流而使自身受力前進(jìn)的，這是運(yùn)用了力的作用_______的理。⑵飛船上的太陽能電池翼：是為飛船提供能源的裝置。它的作用是_______能轉(zhuǎn)化為_______能⑶飛船的運(yùn)行過程沿橢圓道圍繞地球運(yùn)行了1圈上離地面最近點(diǎn)200km點(diǎn)350km。從遠(yuǎn)地點(diǎn)到近地點(diǎn)運(yùn)行的過程中，飛船的速_______，勢(shì)能______。⑷太空生活與工作若穿太空只帶氧氣瓶航員能否走出艙外？運(yùn)用你所學(xué)的物理知識(shí)說出一條理由。答：________（填“”或“不能”）。因?yàn)榕揰__________________。⑸返回大氣層：這時(shí)飛船與大氣層發(fā)生劇烈摩擦，變成一個(gè)火球，能化為______能因此給飛船降溫十分重要。一種重要的降溫方式就是“燒蝕防熱”：在飛船表面涂有一層高分子固材料，讓這些材料在發(fā)生物態(tài)變化時(shí)吸收熱量。你認(rèn)為可能發(fā)生的物態(tài)變化_______、________、________，由是這些物態(tài)變化都______過。⑹降落：飛船距離地面15km時(shí)速度達(dá)到200m/s。不打開降落傘，則速度保持不變，飛船落到地面僅僅需要_______秒時(shí)間。

課外讀物各種式量相轉(zhuǎn)現(xiàn)實(shí)生活的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，各種形式的能量是可以相互轉(zhuǎn)化的。例如：在摩擦生熱的現(xiàn)象中，服摩擦力做多少功，就有多少機(jī)械能轉(zhuǎn)化成等量的內(nèi)能；通過電流的導(dǎo)線變熱，電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能；料燃燒生熱，化學(xué)能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能；灼熱的燈絲發(fā)光，內(nèi)能轉(zhuǎn)化成光能。實(shí)驗(yàn)證明，在這些轉(zhuǎn)化過程中，量都是守恒的?？茖W(xué)對(duì)量恒探對(duì)于能量守恒，科學(xué)家進(jìn)行了長(zhǎng)期的探索年戴維發(fā)現(xiàn)了電流的化學(xué)效應(yīng)1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)年塞貝克發(fā)現(xiàn)了溫差電現(xiàn)象1831年法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象1840年，焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)1842年，邁爾表述了能量守恒定律，并計(jì)算出熱功當(dāng)量的數(shù)年，焦耳測(cè)定了熱功當(dāng)量的數(shù)值從確了電化學(xué)和磁和熱力和熱等自然現(xiàn)象之間的聯(lián)年，亥姆霍茲在理論上概括和總結(jié)了能量守恒定律。??發(fā)現(xiàn)能量守恒定律的歷史表明量守恒定律的發(fā)現(xiàn)不是偶然的它是人類對(duì)自然認(rèn)識(shí)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物；除了物理學(xué)外，別的學(xué)科對(duì)能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)也有貢獻(xiàn)。于量恒律能量既不會(huì)消滅，也不會(huì)創(chuàng)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。這就是能量守恒定律。能量守恒定律是經(jīng)過人類的長(zhǎng)期探索在19世紀(jì)確立的。恩格斯曾經(jīng)把這一定律稱“偉大的運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律為的發(fā)現(xiàn)是世連同細(xì)胞學(xué)說、達(dá)爾文的生物進(jìn)化論在內(nèi)的自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)之一。能量守恒定律自建立以來，就是人們認(rèn)識(shí)自然、改造自然的有力武器。這個(gè)定律把廣泛的自然學(xué)技術(shù)領(lǐng)域聯(lián)系起來使不同領(lǐng)域的科學(xué)工作者具有了一系列的共同語言，并取得了許多重大成就。在，能量守恒定律仍然是我們研究自然科學(xué)的強(qiáng)有力的武器之一。為什要約源教材在本節(jié)“思考與討論”欄目中提出了這樣的問題然能量是守恒的，不可能消滅，為什我們還要節(jié)約能源？”這一問題值得討論。其實(shí)，節(jié)約能源主要是出于以下兩方面的考慮：①能短缺在二三百年以，人類相繼發(fā)明了蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)等動(dòng)力機(jī)械，使生產(chǎn)力得到了飛速發(fā)展。但是，能源的消耗也急劇增長(zhǎng)。研究人員估計(jì)，按照目前的石油開采和消耗度，地球上的石油儲(chǔ)藏將在百年內(nèi)用盡；煤的儲(chǔ)量稍多一些，但也將在二百多年的時(shí)間內(nèi)采完?？梢韵?，如果沒有了石油和煤炭，汽車、飛機(jī)、輪船和鐵路上的內(nèi)燃機(jī)車都不能開動(dòng)，火力發(fā)電廠將停止發(fā)電人類的社會(huì)生活將會(huì)癱瘓。②能耗散宏過程具有一的方向性，例如：兩種氣體放在一個(gè)容器內(nèi)，總會(huì)均勻地混合到一起，但不會(huì)再自發(fā)地分離開來。在能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中也是如此，例如：摩擦力做功的過，要損耗機(jī)械能而生熱，產(chǎn)生的熱不可能全部用來做機(jī)械功；熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體而不可能從低溫物體傳向高溫物體又不產(chǎn)生其他影響；燃料燃燒時(shí)一旦把自己的熱量釋放出去，它就不再次自動(dòng)聚集起來供人類重新利用；電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，它又通過燈泡轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能，我也無法把這些內(nèi)能收集起來重新利用。這些實(shí)例說明，在能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量是守恒，但能量的品質(zhì)卻降低了，可被人類直接利用的能量在逐漸減少，這就是能量耗散現(xiàn)象。所以。能量雖守恒，但我們還要節(jié)約能源。

發(fā)展級(jí)能量化能轉(zhuǎn)方性進(jìn)一說在物理學(xué)中，能量轉(zhuǎn)化和能量轉(zhuǎn)移的方向性是用熱力學(xué)第二定律來表述的。熱力學(xué)第二定律有種表述，兩種最常見的表述形式是：開爾文表述——不可能從單一熱吸熱，使之完全變成有用的功，而不引起其他變化。克勞修斯表述——不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化。熱力學(xué)第二定律使人們認(rèn)識(shí)到，自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。可見，消耗任何能量而能不斷做功，或者少消耗能量而能做更多功的機(jī)器（第一類永動(dòng)機(jī)）是不可能的；單一熱源吸熱，使之完全變成有用的功而不產(chǎn)生其他影響的機(jī)器（第二類永動(dòng)機(jī)）也是不可能的。前者背了能量守恒定律，后者盡管不違背能量守恒定律，但是卻違背反映能量轉(zhuǎn)化和能量轉(zhuǎn)移方向性的規(guī)律—熱力學(xué)第二定律。對(duì)于熱力學(xué)第二定律，以及反映功、熱量跟內(nèi)能變化之間定量關(guān)系的熱力學(xué)第一定律，我們將物理選修模塊中深入研究。能源開和用目前，對(duì)能源的開發(fā)和利用已越來越受到人們的極大關(guān)注。我們不僅要注意節(jié)約能源，還要重能源的合理開發(fā)。節(jié)約能源的辦法有：采用高效鍋爐，節(jié)約燃料；采用高溫高壓蒸汽輪機(jī)，提高熱機(jī)效率；充分用廢氣余熱，提高燃料利用率；從能源直接得到電能，提高發(fā)電效率；等等。在合理開發(fā)和節(jié)約使用煤、石油、天然氣等常規(guī)能源的同時(shí)，要大力開發(fā)核能、太陽能、風(fēng)能地?zé)崮?、海洋能等新能源。?duì)功能轉(zhuǎn)的度再識(shí)能量轉(zhuǎn)化是與做功緊密地聯(lián)系在一起的。力做功時(shí)，必然伴隨著