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第三节 能量的转化和守恒

发布时间:2013-12-21 14:47:53  

第三节 能量的转化和守恒

一、学习目标

1.知道能量守恒定律。

2.能举出日常生活中能量守恒的实例。

3.有用能量守恒的观点分析物理现象的意识。

二、知识点

1.能的转化

(1)能量的形式多种多样

自然界中存在着各种各样的物质运动,如机械运动、分子热运动、电磁运动等,每一种运动都有一种能跟它相对应,因此能的形式有很多种。跟机械运动对应的是机械能,跟分子热运动对应的是内能。此外,其他形式的能还有电能、光能、化学能、核能等。

(2)

(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。

例1.“神州”八号载人飞船完成各项任务后,在返回的过程中,返回舱进入大气层将通过一段黑障区,这一段时间飞船将“烧成”一个大火球,而飞船内的航天员合设备却安然无恙。下列说法正确的是( )

A.飞船“燃烧”是由于高速运动的飞船与大气层摩擦内能转化为机械能

B.飞船“燃烧”是由于高速运动的飞船与大气层摩擦机械能转化为内能

C.飞船“燃烧”是航天员为消除太空细菌采取的高温消毒措施

D.飞船外壳上的烧蚀层先熔化后汽化,从而放出了大量的热保护了飞船

例2.火山爆发是由于炽热的岩浆在极大的压力下突破地壳,喷涌而出。这说明流出的岩浆具有动能,它是由_____能转化来的。岩浆冲上山坡,又将其东能转化为_______能。

2.能量守恒定律

(1)能量守恒定律

①科学工作者经过长期的探索,发现自然界的各种现象不是孤立的,而是互相联系的,用能量的观点可以反映这种联系。

②能量守恒定律:大量事实证明,任何一种形式的能再转化为其他形式的能的过程中,能的总量保持不变。也就是说,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另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变,这就

是能量守恒定律。

③能量守恒的普遍性:能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。这个定律与细胞的发现、进化论一起被恩格斯誉为19世纪自然科学的三大发现。大到天体,小到原子核,也无论是物理学的问题还是化学、生物学、天文学的问题,所有能量转化的过程都服从能量守恒定律。能量守恒定律是人类认识自然、利用自然、保护自然的有力武器。

④能量守恒定律是我们认识自然的重要依据,它可以使我们进一步了解自然界各种现象之间的联系。能量守恒定律对于科学研究、工程技术工作有着重要的指导意义。

(2)正确理解能量的“转化”和“转移”

①能量的转化:能量的转化是伴随着物体做功而表现出来的,能的形式发生了改变。一种形式的能增加了,肯定有其他形式的能减少了。

②能量的转移:能的转移指同一种能量从一个物体转移到另一个物体上,或者从物体的一部分转移到另一部分,能的形势并没有变化。例如热传递时内能从高温物体转移到低温物体。

(3)机械能守恒与能量守恒的区别

①机械能的守恒是有条件的——没有能量损失或额外的能量补充。因为机械能守恒是指一个物体如果只存在着动能和势能之间的转化时,机械能的总量将保持不变。如果除此之外还存在能量的转化过程,则说明有机械能与其他形式的能之间的转化,机械能总量发生改变,机械能不在守恒。 ②能量守恒定律的成立不需要条件。这是因为能量转化形式是多样的,可以在机械能、内能、化学能、电能、光能、原子能间相互转化,不限于动能和势能之间。在转化过程中,一种形式的能减少,另一种形式的能必然增加,能量的总量保持不变。

(4)“永动机”研制为何失败

不消耗能量,能够永远运动下去的机器,就是所谓的“永动机”。而事实证明,能量在转化过程中只要有运动,摩擦就是不可避免的,就会产生热,这样运动的能量就会减少,如果不补充能量,运动最终会停止,所以永动机是不可能实现的。只是有很多不懂科学的人羡慕永动机的魅力,而热衷于永动机的研究,他们最终只能以失败告终。

例1.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,你认为其中错误的是( )

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

3.题型一:能量的转化 题型二:能量的转移 题型三:能量的守恒

课后巩固:

例1.下列实例中属于机械能转化为内能的是( )

A.内燃机的活塞在燃气推动下运动 B.点燃的火箭飞向太空

C.夏天,广场上的石凳被晒得发烫 D.陨石坠入地球大气层成为流星

例2.下列四种过程中,发生能量转移的是( )

A.植物吸收太阳光,进行光合作用 B.水蒸气会把壶盖顶起来

C.冬天用手摸户外的金属时感到冷 D.闭合开关,电灯会发光

例3.学习了“能量的转化和守恒”的知识后,同学们提出了下面一些关于利用和开发能源的建议,其中不可行的是( )

A.我国应研究如何让燃料充分燃烧,以减少热量损失

B.电力部门应加快进行将内能充分转化为电能的研究,以减少内能在多次转化过程中的损失

C.我国应进一步开发利用江河水力资源

D.随着资源的不断消耗,应研究出一种既可以不消耗或减少消耗能量,又能不断对外做功的机器 例4.在密闭的房间里有一个开着门的电冰箱,给电冰箱通电,过一段时间后,房间内的温度将( )

A.升高 B.不变 C.降低 D.无法确定

例5.利用太阳能的方式之一是用太阳能电池把______能转化成_______能;另一种方式是用集热器加热。从而改变物体内能的途径来看,太阳能热水器是通过_______的方式来增加水的内能的。一台太阳能热水器储有300kg的水,若水温从20℃升高到70℃,这些水吸收了________J能量。

[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]

例6.下列对能量转化分析错误的是( )

A.水电站主要将机械能转化为电能 B.核电站主要将核能转化为电能

C.太阳能热水器主要将太阳能转化为内能 D.热机主要将机械能转化为电能

例7.下列说法错误的是( )

A.将菜炒热的过程中,分子热运动加剧,香味越来越浓

B.将活塞迅速压下时,筒内空气的温度升高,蘸了乙醚的棉花燃烧

C.1kg汽油在气缸内燃烧放出的热量,数值上等于汽油的热值

D.由于沙石的比热容比海水的小,导致沙漠地区的昼夜温差比沿海地区大

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