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20.3 能量的转化与能量守恒
第二十章 能源与能量守恒
逐点
导讲练
课堂小结
作业提升
课时讲解
1
课时流程
2
能量的转移与转化
能量守恒定律
能量在转移和转化过程中的方向性
知识点
能量的转移与转化
知1－讲
1
1. 现象探究 能量的转移。
物理现象 用热水袋 取暖 一个球下降，另一 个球上升
发电站产生的电能，通过输电线送到用户
知1－讲
续表
现象分析 热水的内能转移到人体 下降的球的机械能转移到上升的球 发电站的电能转移到用户
能量特征 能量的形式保持不变 探究归纳 上面实例中能量的形式没有变化，能量只是从一个物体转移到另一个物体，此过程叫能量的转移
知1－讲
2. 现象探究 能量的转化。
物理现象 手机充电 蓄电池放电 核电站工作流程
现象分析 手机充电时，电能转化成化学能 蓄电池放电时，化学能转化成电能 核反应堆工作时，铀核裂变释放的核能，转化成蒸汽的内能，通过涡轮机蒸汽的内能转化成涡轮机的机械能，并带动发电机，使机械能转化成电能
知1－讲
续表
物理现象 手机充电 蓄电池放电 核电站工作流程
能量特征 能量的形式变化 探究归纳 上面实例中能量的形式发生变化，由此可知，各种形式的能量在一定条件下可以相互转化
知1－讲
3. 常见的各种形式的能量转化
物理现象 能量的转化
石块从空中落下 重力势能转化为动能
水力发电 机械能转化为电能
电动机工作 电能转化为机械能
用电炉烧水 电能转化为内能
电灯发光发热 电能转化为内能和光能
知1－讲
续表
物理现象 能量的转化
蜡烛燃烧 化学能转化为内能和光能
乒乓球从地板上弹起 弹性势能转化为动能和重力势能
来回迅速摩擦双手 机械能转化为内能
蒸汽轮机转动 内能转化为机械能
用煤烧水 化学能转化为内能
知1－讲
难点突破
抓住要点，理解新知：
(1)能量以不同的形式存在，一个物体可以同时具有多种能量。
(2)热传递实质上是能量转移的过程，做功实质上是能量转化的过程。
(3)任何能量形式间的相互转化都必须通过做功来完成，做了多少功就有多少能量发生了转化。
知1－讲
(4)发生能量的转移时能的形式不变，只是能量的载体发生了变化；能量的转化是伴随着物体做功而表现出来的，能量的形式发生了改变，一种形式的能量增加了，肯定有其他形式的能量减少了。
知1－讲
思想方法
利用对比法分析能量的转化和转移
能量的转移 能量的转化
定义 能量从一个物体转移到另一个物体， 或由物体的一部分转移到另一部分 能量在一定条件下，从一种形式转化为另一种形式
能的形式 保持不变 发生了改变
是否需要做功 不需要做功 需要伴随做功
知1－练
例 1
如图所示的四幅图中，仅发生能量转移的是( )
知1－练
解题秘方：理解能量转移的实质：在转移过程中，能量的形式不变。燃料燃烧是化学变化，是化学能转化为内能。
解析：A中发生的是热传递，能量发生转移；B中，化学能转化为内能，还有能量的转移(热传递)；C中，势能和动能相互转化；D中，机械能转化为内能。
答案：A
知1－练
方法点拨：用对比法区别能量的转移和转化。“转移”的特点是能量形式不变，而“转化”的特点则是能量的形式发生了改变。
知1－练
1. 镇江仑山湖抽水蓄能电站在用电低谷时利用多余的电能，将山下的水抽往山上的水库实现“蓄能”；在用电高峰时释放山上的水来发电。该电站可以实现“蓄能”主要是将多余的电能转化为水的( )
A. 重力势能 B. 内能
C. 动能 D. 化学能
A
知2－讲
知识点
能量守恒定律
2
1. 现象探究 能在转化过程中，能的总量会减少吗？
如图1所示，电动机在工作时消耗了电能，消耗的电能一部分转化为机械能，还有一
部分转化为内能。该过程中电能减
少了，但机械能和内能增加了。
知2－讲
科学家经过长期的研究发现，在一定量的某种形式的能减少的同时，总伴随着其他形式的能的增加，能的总量是守恒的，也就是说，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到其他物体，或者从一种形式转化为其他形式。
知2－讲
2. 能量守恒定律的内容 能量在转移和转化的过程中，总量保持不变。
知2－讲
3. 制作“永动机”必定失败 事实表明，能量在转化过程中，只要有运动就会产生热，摩擦是不可避免的，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，所以不消耗能量而能够永远运动的机器——永动机是不可能制成的，永动机失败的原因是因为违反了能量守恒定律，永动机的失败，从反面证明了能量守恒定律的正确性。
知2－讲
归纳对比
能量守恒定律与机械能守恒定律的区别
条件 特点
能量守恒定律 不需要条件 一种能量减小，另一种能量必然增加，而能的总量保持不变
机械能守恒定律 只有动能和势 能转化 在转化的过程中，机械能的总量保持不变
知2－练
如图2所示，掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳 越低。
例 2
知2－练
下列说法正确的是(　　)
A. 弹性小球反复跳起落下过程中，小球的机械能总量保持不变
B. 小球越跳越低，说明小球的一部分机械能转化为其他形式的能量
C. 小球越跳越低，说明能量不可能是守恒的
D. 小球越跳越低，最终会停止跳动，说明小球的机械能凭空消失
知2－练
解题秘方：机械能不守恒，往往是因为克服阻力做功，将
部分机械能转化为内能，减少的机械能并没有消失；机械能不守恒，并不代表能量不守恒。
知2－练
答案：B
解析：由图可知，小球运动过程中弹起的高度越来越小，这说明小球的机械能减少；机械能减少的原因是克服与空气摩擦做功，与地面撞击做功，将部分机械能转化成了内能，但能量的总量是守恒的；能量既不会凭空消失，也不会凭空产生；根据能量守恒定律可知，所有能量转化的过程，都遵循能量守恒定律。
知2－练
2. 图甲是高转筒车，下方转轮安装在河道中， 流水驱动轮子转动， 系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断输送到上方农田中；图乙是水电站，流水冲击水轮， 带动发电机发电。
知2－练
下列说法正确的是( )
A. 图甲是一台“永动机”
B. 图甲中竹筒将水从河里输送到上方
农田中，增加了水的内能
C. 高转筒车和水电站在工作过程中，能量的总量保持不变
D. 图乙中流水冲击水轮，带动发电机发电，减少的水能等于发电机产生的电能
C
知3－讲
知识点
能量在转移和转化过程中的方向性
3
物理现象 现象分析 结论
能 量 的 转 移 热水加热牛奶，内能从热水转移到牛奶 内能自动地从高 温的水转移至低 温的牛奶 内能可以无条件(自动)地从高温物体转移到低温物体，但内能不能自动地从低温物体转移到高温物体。即：能量的转移具有方向性
夏天，通电的空调可以将热量从低温的室内转移到高温的室外 在消耗电能的前 提下，内能可以 从低温的室内转 移到高温的室外
知3－讲
续表
物理现象 现象分析 结论
能 量 的 转化 草坪上滚动的足球最终停下来，机械能自发地转化为内能 其他形式的能可以自发地转化为内能 其他形式的能量可以自发地转化为内能，但内能不能自动地转化为其他形式的能量。即：能量的转化具有方向性
烧开水时，燃烧的煤、天然气的化学能转化为水的内能 阳光照射沙滩，光能自发地转化为沙滩的内能
知3－讲
续表
物理现象 现象分析 结论
能 量 的 转化 内能转化为机械能时，需要借助热机 ① 在一定条件下(借助热机、发电机等)，内能可以转化为其他形式的能量； ② 许多散失到自然界中的内能无法再利用 其他形式的能量可以自发地转化为内能，但内能不能自动地转化为其他形式的能量。即：能量的转化具有方向性
内能转化为电能时，需要借助发电机来完成 物体与地面、空气摩擦产生的内能都散失在自然界中，无法利用
知3－讲
延伸拓展
钟表上紧发条工作，最终会停下，机械能完全转变为内能，不需要任何外界的干预，不需要满足任何的条件。而钟表要从周围环境吸热，使这部分内能转变为发条的弹性势能是万万做不到的。内能并非不可能转化为其他形式的能量，而是必须满足一定的条件。
知3－讲
自我反思
能量的转化和转移过程是有方向性的。不是所有的能量都可以利用，能量的利用既有条件，也有代价。正是由于能量转移和转化的方向性存在，节约能源才显得特别重要。
知3－练
各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的，图3中几幅图按能量转化的顺序，排列正确的是( )
A. ①②③④ B. ②③④① C. ②①③④ D. ①③④②
例 3
知3－练
解题秘方：紧抓能量转化方向性的内在含义。
解析：空调工作所需的电能由电厂提供，电厂所需的煤是由上亿年前的植物经过漫长的地质年代转变而来的，植物生长过程中进行光合作用，将太阳能转化为化学能。
答案：C
知3－练
方法指导：运用综合分析法，即先确定非常明确实例的排序，再结合具体的能量转化情况完成所有实例的排序。
知3－练
3. [中考·山东]2025年1月， 中国“ 人造太阳”—全超导托卡马克核聚变实验装置实现1 亿摄氏度高温下1 066 秒的稳态运行。在核聚变过程中核能转化为内能， 但内能却不能自发地转化为核能。说明能量的转化具有______性；在能量转化和转移的过程中， 能量的总量保持________。
方向
不变
能量的转化与能量守恒
能量
能量形式不变
转移
转化
能量形式改变
守恒
方向性

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