3.8 能量的轉化與守恒（原卷版）

3.8能量的轉化與守恒學習目錄學習目錄目錄模塊一知己知彼 1模塊二知識掌握 1知識點一、能量的相互轉化 1知識點二、能量的轉化與守恒定律 4知識點三、能量轉化和轉移的方向性 6模塊三鞏固提高 8知識重點知識重點模塊一知己知彼學習目標目標解讀1.通過生活實例，了解各種形式的能量之間的相互轉化，能解釋一些常見現(xiàn)象中的能量轉化過程。

2.理解能量守恒定律，能利用能量轉化與守恒的觀點分析問題。

3.知道能量轉化與轉移有一定的方向性。解讀1:理解能量的轉化與守恒，舉例說明能量的轉化與守恒、能量的轉化與傳遞的方向性，并能利用能量的轉化與守恒知識解釋簡單問題。常見題型為選擇題和填空題，難度較小。

解讀2:結合生活、生產中的現(xiàn)象，了解提高能量利用效率和節(jié)能關系，常見題型為選擇題和填空題，難度較小。模塊二知識掌握知識點一、能量的相互轉化（一）能量可以在兩個物體之間轉移，能量形式也可以轉化(1)太陽能的轉化

照射到植物葉片上植物的

照射到大氣層中空氣的

照射到太陽能熱水器--水的

照射到電池板上

(2)人體能量的來源及轉化:人體所需的能量都來自食物，食物被消化后且被分解的過程，是食物的轉化為人體的內能、電能、機械能等能量的過程。被吸收的營養(yǎng)物質由血液輸送到人體各處。

(3)火力發(fā)電廠的能量轉化:燃料燃燒將燃料的轉化為來加熱水，水沸騰后，產生的蒸汽驅動渦輪機轉動將內能轉化為，渦輪機帶動發(fā)電機發(fā)電將機械能轉化為。

（二）能量轉化的普遍性自然界中的能量有多種表現(xiàn)形式，如機械能、內能、化學能、電能、電磁能、核能等。自然界中各種形式的能量不是孤立的，它們可以在一定的條件下發(fā)生轉化，能量也可以在同一物體或不同的物體間相互轉移。能量轉化是普遍現(xiàn)象，自然界中物質運動形式的變化中伴隨著能量的相互轉化。（2023?鄞州區(qū)一模）如圖是太陽能電池路燈，白天太陽能電池板將太陽能轉化為電能，這種能量通過再次轉化儲存在大容量蓄電池內。夜晚蓄電池給路燈供電。下列說法正確的是（）A．路燈上的塑料燈罩和鋁合金燈柱都屬于有機合成材料 B．夜晚蓄電池給路燈供電時將光能轉化為電能 C．白天給蓄電池充電時將化學能轉化為電能 D．路燈的燈柱用合金材料制成是因為合金比純金屬具有更好的性能（2022?寧波）核酸檢測采樣時使用的“采樣拭子”，其頂端是如圖所示的植絨拭子，安全、無毒。有一種植絨方式是：植絨機產生數(shù)萬伏的高壓靜電，通過電子轉移讓噴頭中的絨毛帶上負電荷，然后在被植絨物體表面噴涂上膠粘劑，移動噴頭靠近被植絨物體，絨毛在高壓靜電作用下從噴頭中飛升到被植絨物體表面，呈垂直狀植在涂有膠粘劑的物體表面。上述植絨過程中蘊含了許多科學知識，下列描述不合理的是（）A．噴頭中的絨毛帶上負電荷，是由于絨毛得到了電子 B．以移動的噴頭為參照物，被植絨物體是運動的 C．絨毛能在高壓靜電作用下運動，是由于能量可以創(chuàng)生 D．絨毛從噴頭中飛升到被植絨物體表面，是由于力能改變物體的運動狀態(tài)（2022?龍灣區(qū)校級模擬）如圖為伽利略斜面實驗，如果沒有摩擦力，無論斜面緩陡，小球從A點靜止?jié)L下總會滾到與A處等高的B處或C處，小球好像“記住“了其起始高度。下列說法錯誤的是（）A．這是一種理想實驗 B．A到B過程中小球動能先減小后增大 C．小球運動到乙斜面的過程機械能守恒 D．小球“記住”的是與起始高度相聯(lián)系的能量（2023?桐廬縣二模）如圖所示，彈簧一端與小車相連，另一端固定在左側的墻壁上，小車放在光滑的水平木板上。小車位于A點時彈簧恰好為自然長度，用力壓縮彈簧使小車到達B點；松手后，小車由位置B運動至位置C，在位置C時速度為零。則小車從位置B運動至位置C的過程中，速度達到最大的位置在（選填“A點”、“A點的左側”或“A點的右側”），彈簧的彈性勢能的變化情況是（選填“減小”、“先減小后增大”、“先增大后減小”或“增大”）；小車從位置A運動到C點的過程中，能量轉化的情況為。知識點二、能量的轉化與守恒定律（一）內容能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式為另一種形式，或者從一個物體到另一個物體。而在轉化和轉移的過程中，能的總量。這就是能量轉化和守恒定律。

（二）意義能量轉化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。無論是機械運動，還是生命運動，無論是宇宙天體，還是微觀粒子，都遵循這個定律。（三）永動機一不可能成功所謂“永動機”是指不消耗任何能量和燃料,卻能源源不斷對外做功的機器。“永動機”不可能成功的事實告訴我們，違反能量轉化和守恒定律的事件是不可能發(fā)生的。能量是不可能憑空創(chuàng)造出來的。即所謂的“消耗能量”“利用能量”“獲得能量"的實質是能量相互轉化或轉移的過程。

（四）機械能守恒與能量守恒定律的區(qū)別

(1)機械能守恒是有條件的一沒有能量損失或額外的能量補充。

因為機械能守恒是指一個物體如果只存在著動能和勢能之間的轉化時，機械能的總量將保持不變。如果存在機械能與其他形式的能之間的轉化，機械能總量發(fā)生改變，機械能不再守恒，例如克服摩擦做功，產生內能，機械能的總量將減少，損失的機械能將轉化為其他形式的能。

(2)能量守恒定律的成立不需要條件。這是因為能量轉化形式是多樣的，可以在機械能、內能、化學能、電能、光能、聲能間相互轉化，不限于動能和勢能之間的轉化，在轉化過程中，一種形式的能減少，另一種形式的能必然增加，能的總量保持不變。

【能力拓展】能量的轉化可涉及兩種或兩種以上形式的能量;能量的轉移只是能量的載體發(fā)生了變化，而能量的轉化是能量的形式發(fā)生了變化。（2022秋?拱墅區(qū)校級期中）用手將一重為G的鐵球緩慢放在一彈簧上，放手后，鐵球從A位置開始向下運動，到達B位置速度達到最大，到達C位置小球的速度變?yōu)榱恪Ｒ阎狝C間的高度差為h，則從A位置到C位置彈簧的彈性勢能增加量為。B位置到C位置的過程中鐵球所受的重力（選填“大于”、“小于”、“等于”）彈簧所施加的彈力。（整個過程中不計能量損耗）（2021秋?仙居縣期末）能量轉化和守恒定律是許多科學家經過長期探索才建立起來的，是科學史上重大發(fā)現(xiàn)之一。材料一：十七至十八世紀，多位科學家對能量的量度提出了不同的觀點。1644年，笛卡爾用物體的質量（單位kg）和其速度（單位m/s）的乘積來表示“能量”；1686年，萊布尼茲用物體的質量和其速度平方的乘積來表示“能量”；1743年，達朗貝爾用“活力”（即物體受力作用通過一定距離）來表示“能量”。材料二：溫度計的不斷改進給熱與功研究的精確化提供了必要條件。材料三：焦耳通過400多次的實驗，為能量守恒定律的確立奠定了定量的實驗基礎。（1）材料一中，笛卡爾所表示的“能量”的單位是。（2）如圖所示是焦耳實驗的裝置，通過重物的上下運動，帶動葉片轉動，這個過程中（填能的一種形式）轉化為水的內能。（3）結合材料分析，以下觀點正確的是。（可多選）A.偉大科學家的觀點都是正確的B.測量工具的發(fā)展有助于科學理論的研究C.對科學的認識是一個不斷修正完善的過程知識點三、能量轉化和轉移的方向性（一）內能總是自發(fā)地從高溫物體轉移到低溫物體，而不能從低溫物體自發(fā)地轉移到高溫物體如燒杯中的熱水變冷等，是內能自發(fā)地從物體轉移到物體。電冰箱、空調制冷，都是從低溫物體的內部吸熱，向外面放熱，使內能從低溫物體轉移到高溫物體。這種轉移不是自發(fā)進行的，必須要有附加的條件:。

（二）機械能可自發(fā)地轉化為內能，但內能無法自發(fā)地轉化為機械能如汽車制動剎車時，由于摩擦，機械能轉變成地面、輪胎及空氣的內能，但是這些內能不能再次轉化為汽車的機械能而使汽車重新啟動?？梢姡芰康霓D移和轉化是有一定的方向性的。能量可以自發(fā)地朝一個方向進行，但不能自發(fā)地朝反方向進行。

【能力拓展】我們是在能量的轉化或轉移的過程中利用能量的，因此，不是什么能量都可以利用。化石能源、核能等現(xiàn)在開采得越多，留給子孫的就越少。有的能量如內能，一旦耗散，便不可再利用。正是由于能量轉化和轉移的方向性，我們要“節(jié)約能源”（2023?南潯區(qū)一模）能量的轉化是自然界普遍的現(xiàn)象。下列關于能量轉化的分析正確的是（）A．水果電池電能→化學能 B．瀑布傾瀉重力勢能→動能 C．電磁感應電能→機械能 D．鉆木取火內能→機械能（2022秋?西湖區(qū)期末）如圖是一種太陽能戶外滿天星LED掛燈，白天利用太陽能電板在光照下產生電流，給蓄電池供電，晚上自動亮燈。下列有關該戶外燈能量轉化的描述錯誤的是（）A．白天太陽能電板將太陽能轉化為化學能 B．白天蓄電池將電能轉化為化學能 C．晚上蓄電池將化學能轉化為電能 D．晚上LED燈將電能轉化為光能（2022秋?杭州期末）下列情形中，人對物體之間存在能量的轉化的是（）A．人踢球后球在空中運動過程中 B．超市顧客在水平地面上勻速推車前進中 C．運動員舉著杠鈴3秒鐘不動的過程中 D．小孩搬石頭但是沒有搬動（2022秋?杭州期末）在下列變化中，所發(fā)生的能的轉移或轉化說法正確的是（）A．實驗室中在鐵粉與硫粉反應的過程中，化學能轉化為熱能 B．農家自釀米酒時加入醇母菌，酵母菌主要進行有氧呼吸把熱能轉化為化學能儲存在酒精中 C．人在舉起重物的過程中，化學能全轉化為機械能 D．手機充電時，家庭電路中的電能轉移成為手機電池中的電能模塊三鞏固提高（2021?紹興）滑板是深受青少年喜歡的一項體育運動。如圖是U形滑臺和運動員姿勢的簡化示意圖。運動員在滑臺A處由靜止自由下滑，不計滑臺摩擦和空氣阻力，僅依靠滑行過程中運動員姿勢的自然（不用力）變化，最有可能滑到滑臺C處的是（）A． B． C． D．（2021?溫州一模）如圖所示是蕩秋千的簡化模型。擺球從A點由靜止釋放，到達D點后返回，B、C兩點等高。下列說法正確的是（）A．球在B、C兩點的動能相等 B．球在A、D兩點的機械能相等 C．球從B點到O點的過程中機械能減少 D．球從O點到C點的過程中重力勢能減少（2023?杭州三模）“嫦娥5號”探測器從月球上采樣并順利返回地球，如圖所示為兩種返回技術示意圖。下列分析正確的是（）A．采用“跳躍式返回”可使返回器著陸前的機械能轉化為內能更多 B．采用“跳躍式返回”可使返回器與大氣摩擦通過的距離更短 C．采用“直接進入返回”可使返回器著陸前的速度更小 D．采用“直接進入返回”可使返回器著陸前具有的機械能更?。?022秋?余姚市期末）北京時間2022年11月12日10時03分，搭載天舟五號貨運飛船的長征七號火箭，在我國文昌航天發(fā)射場點火發(fā)射（如圖甲所示），約10分鐘后，天舟五號貨運飛船與火箭成功分離并進入預定軌道，飛船太陽能帆板順利展開工作（如圖乙所示），發(fā)射取得圓滿成功。（1）火箭點火，燃料燃燒發(fā)生的是（選填：“物理”或“化學“）變化。（2）搭載在飛船上的補給物資送達我國空間站時，補給物資的質量將（選填：“變大”、“變小”或“不變”）。（3）飛船太陽能帆板順利展開工作，就是在太陽光照射下，能為飛船上的電器設備提供能量。太陽能帆板工作時是將能轉化為能。（2022秋?鎮(zhèn)海區(qū)期末）“鋁箔秋千”是一個U形鋁箔框，其兩端通過回形針與干電池兩端相連，置于磁鐵上方，如圖所示。通電時，鋁箔框就會朝一個方向擺動。（1）“鋁箔秋千”通電擺動時，電能轉化為能和內能。（2）要改變“鋁箔秋千”通電時的擺動方向，請寫出一種方法：。（2023?婺城區(qū)三模）“自熱火鍋”給我們的生活帶來一定的便利。小龍同學就某種自熱火鍋的“自熱”原理產生了興趣，查閱到的相關資料如下。?①自熱火鍋食用方法：下層底盒中倒入適量冷水，打開加熱包塑料膜，將加熱包放入涼水中，放上上層食材盒，倒入一定食用冷水，蓋上蓋子，15分鐘后，即可開蓋食用。（圖乙為自熱火鍋結構示意圖）、②加熱包內含有鐵粉、鋁粉、焦炭粉、生石灰等物質，其中的金屬粉末與炭粉在熱水中發(fā)生化學反應，可短時間放出大量的熱，后續(xù)緩慢放熱。③自熱火鍋工作時，下層加熱盒中空氣溫度隨時間變化的圖像如下圖丙所示。（1）自熱火鍋在加熱食物過程中的能量轉化：。（2）為解釋自熱火鍋的工作原理，請結合上述材料，對0a、ab、bc各段的溫度變化做出解釋。（2023春?西湖區(qū)校級月考）目前杭州垃圾發(fā)電有三張“大嘴”，杭州錦江環(huán)保能源有限公司“胃口”最大，可日吞800噸垃圾，日發(fā)電43萬千瓦時；杭州生活垃圾焚燒發(fā)電廠潛力最大，現(xiàn)在日吞垃圾600噸，日發(fā)電量10萬千瓦時；杭州余杭錦江環(huán)保能源有限公司日吞垃圾200噸，日發(fā)電14萬千瓦時。這意味著目前杭州每天3000多噸城市生活垃圾有一半被垃圾發(fā)電“吞吃”。據悉剩下的垃圾則全部拉到天子嶺垃圾填埋場進行填埋，并通過填埋產生的沼氣進行發(fā)電。填埋是目前全球