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第3節能量的轉化和守恒
第十四章 內能
學
習
目
標
1.了解能量及其存在的多種形式。
2.知道能量的轉移和轉化,能解釋一些常見現象中能量轉化的過程。
3.理解能量守恒定律,能用能量守恒的觀點分析物理現象。
能量的轉化和轉移
1.能量的存在形式
能量的常見存在形式
其他形式的能量
光能
化學能
電能
內能
機械能
風能、核能、潮汐能等
光所具有的能量
電以各種形式做功的能力
物質發生化學變化時釋放出的能量
物體內所有分子動能和分子勢能之和
物體具有的動能和勢能之和
能量的轉化和轉移
2.能量的轉化
能量的轉化和轉移
2.能量的轉化
發生了哪些能量轉化
答：1.機械能轉化為內能。
2.光能轉化為內能。
3.光能轉化為電能,再轉化為小電扇的機械能。
4.機械能轉化為電能,再轉化為紙片的機械能。
力現象與熱現象的聯系:汽車緊急剎車時,輪胎與地面摩擦,這是機械能轉化為內能;
力現象與電現象的聯系:發電機發電,將機械能轉化為電能;
電現象與熱現象的聯系:電飯鍋、電熨斗在工作時,將電能轉化為內能。
能量的轉化和轉移
2.能量的轉化
在一定條件下，一種形式的能量轉化成另一種形式的能量,這種現象叫做能量的轉化。自然界中各種形式的能,在一定條件下可以相互轉化,伴隨物體做功而表現出來。
能量的轉化和轉移
2.能量的轉化
自然界中的各種現象都是互相聯系的。科學家們經過長期探索，發現能量轉化是非常普遍的，在一定條件下，各種形式的能量是可以相互轉化的。
能量的轉化和轉移
2.能量的轉化
太陽能熱水器
白熾燈
蠟燭燃燒
光合作用
蓄電池充電
蓄電池放電
發電機
電動機
熱機
摩擦生熱
地熱發電
太陽能電池
燃燒
生命體活動
打火石
太陽帆
不同形式的能量可以在一定條件下相互轉化，圖中給出了兩個實例，你能做些補充嗎？
能量的轉化和轉移
3.能量的轉移
能量的轉移：同一種形式的能量,可以從一個物體轉移到另一個物體,或者從物體的一部分轉移到另一部分。
例如：在熱傳遞過程中,內能從高溫物體轉移到低溫物體或從物體的高溫部分轉移到低溫部分。
(1)能量轉化時能的形式發生了變化。例如蠟燭燃燒時,蠟燭的化學能轉化為光能和內能在能量轉化過程中,一種形式的能量增加,肯定有其他形式的能量減少.
(2)能量轉移時能量的形式并沒有發生變化。例如用熱水袋取暖時，內能從高溫的熱水袋轉移到人體。
能量的轉化和轉移
4.能量轉化和轉移的區別
例題1
1.下列能量轉化或轉移的情景中，屬于能量轉移的是（　　）
A．燃料燃燒時發熱
B．用熱水袋取暖
C．鉆木取火
D．電動機帶動水泵把地下水送到地面
B
解析：A．燃料燃燒時，將化學能轉化為內能，屬于能量的轉化，故A不符合題意；
B．用熱水袋取暖，是熱傳遞過程，內能從熱水袋轉移到其它物體向上，屬于能量的轉移，故B符合題意；
C．鉆木取火，是克服摩擦做功，將機械能轉化為內能，屬于能量的轉化，故C不符合題意；
D．電動機帶動水泵把地下水送到地面，電動機工作時將電能轉化為機械能，屬于能量的轉化，故D不符合題意。
故選B。
例題1
能量守恒定律
1.內容
高度逐漸降低，說明機械能減少了，但能量并沒有丟失。實際上是通過摩擦或碰撞把機械能轉化成了內能。
大量事實表明，能量既不會憑空消滅，也不會憑空產生，它只會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到其他物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。這就是能量守恒定律。
能量守恒定律
1.內容
被恩格斯稱為19世紀最偉大的三大發現之一（另外兩個是細胞學說、生物進化論。
①能量守恒定律的普遍性:能量守但定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，自然界中所有變化過程無一例外地嚴格遵守能量守恒定律。
②能量守恒定律的確定性:能量轉化過程中,一種形式的能量減少多少,其他形式的能量就會增加多少;能量轉移過程中,一個物體的能量減少多少,其他物體的能量就會增加多少。在轉化或轉移前后,能量總量保持不變。
能量守恒定律
2.理解能量守恒定律
2.關于能量的轉化與守恒，下列說法中正確的是（　　）
A．能量守恒定律只適用于能量的轉化過程
B．給手機充電時是將電能轉化為化學能
C．“摩擦生熱”是創造了熱，它不符合能量守恒定律
D．由于能的轉化過程符合能量守恒定律，所以不會發生能源危機
例題2
B
解析：A．能量守恒定律也適用于能量轉移的情形。故A錯誤；
B．充電時，消耗電能，電池內部發生化學反應，是將電能轉化為化學能。故B正確；
C．摩擦生熱沒有創造熱，是將機械能轉化為內能，使物體溫度升高。故C錯誤；
D．能量的轉化和轉移是具有方向性的，不是所有的能量都可以利用。故D錯誤。
故選B。
例題2
機械能守恒 能量守恒
含義 轉化前、后機械能的總和不變 轉化和轉移前、后,各種形式的能量的總和不變
應用
條件 只有動能和勢能相互轉化,即沒有能量損失或額外的能量補充 任何能量轉化和轉移的過程
機械能不守恒時，能量仍守恒 能量守恒定律
3.能量守恒和機械能守恒的區別
不少人曾經設想制造一種不需要動力就能源源不斷地對外做功的機器，人們把這種機器叫做永動機。然而，在科學技術發展的歷史上，從來沒有一種永動機成功過。能量守恒定律的發現，使人們認識到：任何一部機器，只能使能量從一種形式轉化為另一種形式，而不能無中生有地制造能量。因此，根本不可能造出永動機。
能量守恒定律
4.“永動機”不可能存在
能量守恒定律
4.“永動機”不可能存在
答：要使機器持續不斷地做功,即要有水不斷地流下來,就要消耗能量把流到低處的水抽到高處,而做機械運動的各個部件之間有摩擦,會產生內能,機械能會逐漸減少,使流下的水不能全部被抽回。
能量守恒定律
4.“永動機”不可能存在
3．如圖所示，是設想中的“永動機”，它通過高處的水從A口流出時，水流沖擊葉片轉動，葉片的轉動帶動B處的砂輪轉動，打磨刀片，同時帶動C處的抽水器工作，將低處的水抽到高處從D口流出，從而循環工作。該“永動機”工作過程中，下列說法正確的是（　　）
A．水流沖擊葉片轉動，把機械能轉化為內能
B．砂輪打磨刀片時，刀片和砂輪的溫度都升高，說明“永動機”工作時制造了能量
C．相同時間內，A、D兩口流出水的質量相等
D．這款“永動機”違背了能量守恒定律
例題3
D
解析：
A．水流沖擊葉片轉動，是水的機械能轉化為砂輪的機械能，故A錯誤；
B．砂輪打磨刀片時，刀片和砂輪的溫度都升高，這是機械能轉化為內能，不是“永動機”工作時制造了能量，故B錯誤；
C．水在沖擊葉片的過程中，一部分水流失掉了，所以相同時間內，A、D兩口流出水的質量不相等，故C錯誤；
D．設想中的永動機不能一直工作下去，因為抽水器在工作過程中，有部分機械能會轉化為內能，即機械能會逐漸減少，根據能量守恒定律，最后會停止工作；永動機違背了能量守恒定律，故D正確。故選D。
例題3
課堂小結
14.3能量的守恒和轉化
能量的轉化
能量的轉化
能量守恒定律
內容：能量既不會憑空消滅，也不會憑空產生，它只會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到其他物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。
能量的轉移
在一定條件下，一種形式的能量轉化成另一種形式的能量
“永動機”不可能存在
同一種形式的能量,可以從一個物體轉移到另一個物體,或者從物體的一部分轉移到另一部分

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