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能量的转化和守恒
第3节
第十四章 内能的利用
导入新课
让我们思考下，以上都是哪些形式的能量？能量间如何转化呢？
导入新课
再让我们来想一下，自然界中存在着各种各样的能量，它们之间在一定条件下会发生相互转化，能量的转化遵循怎样的规律呢？
1.通过学习，知道各种形式的能可以相互转化，能举出日常生活中能量转化的例子。
2.通过学习，理解能量的转化和守恒定律，能用能量守恒观点分析自然现象。
学习目标
机械能
内能
化学能
光能
电能
思考：下面的物体都具有什么能？你还知道哪些能量？
机械能
太阳能
地热能
电能
化学能
核能
新课探究
实验1：快速摩擦双手。
实验2：用笔或尺与头发摩擦，再靠近碎纸片。
机械能转化为内能
机械能转化为电能
新课探究
蒸汽机
摩擦生热
太阳能电池
发电机
电动机
蓄电池
电池
光合作用
煤油灯
太阳能热水器
高温物体发光
吸热化学反应
放热化学反应
火药爆炸
加压使化学平衡移动
地热发电
太阳能汽车
敲击生火花
按照图中的例子，你能做些补充吗？
新课探究
机械能转化为内能
机械能转化为电能
电能转化为机械能
电动机带动水泵把地下水送到地面
水轮机带动发电机发电
钻木取火
分别说出下图中能量是如何转化的？
新课探究
光能转化为电能
化学能转化为内能
光能转化为化学能
光合作用
燃料燃烧时发热
光太阳能电池
分别说出下图中能量是如何转化的？
新课探究
二、能量守恒定律
思考：
手放入热水袋中，手的温度升高。这个过程中有能量的转化吗？热水袋的内能哪去了？
能量的转移和转化的区别在哪？
新课探究
思考：下面的过程中，发生了什么样的能量转化？这两个过程中有能量消失了吗？
能量并没有消失，而是转化成了内能。
在空气中运动、与地面的碰撞都会产生热量。
在空气中运动，绳子连接处会产生热量。
新课探究
大量事实表明，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其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。（自然界最普遍、最重要的定律之一）
能量守恒定律
思考：既然能量是守恒的，为什么我们要节约能源呢？
新课探究
有人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫永动机。
2.不能实现的永动机
新课探究
如图是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动用来对外做功，同时带动抽水器从低处将水抽到高处，从而循环工作。从能量守恒的角度说明它为什么不能一直工作下去？
讲授新知
2.不能实现的永动机
要使机器持续不断地做功，就要消耗能量把低处的水抽到高处，而做机械运动的各部件间有摩擦，会有部分机械能转化为内能，一部分能量用来对外做功抽水，使流下的水不能全部抽回。
想想议议：如图是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动用来对外做功，同时带动抽水器从低处将水抽到高处，从而循环工作。你认为这个方案可行吗？
不可行，水从高处落下的动能，即使全部通过抽水机转化为水的势能，但是由于能量守恒，不可能提供额外的能量对外做功。
新课探究
人们制作的“永动机”
变成了“不动机”
新课探究
知识总结
如图所示的四幅图中，仅发生能量转移的是( )
往饮料中加冰块
煤气炉将冷水烧热
卫星绕地球飞行
钻木取火
A
学以致用
1.下列关于能量转化转移现象的说法中，正确的是（　　）
A.蓄电池充电时，化学能转化为电能
B.暖瓶赛跳起时，机械能化为内能
C.用热水袋取暖时，内能发生了转移
D.电动机工作时，机械能转化为电能
C
课堂练习
2.下列四种现象中，只发生能的转移而不发生能的转化的过程是( )
A
A.冬天，用手摸户外的金属杆时手感觉到冷
B.闭合开关后，灯泡发光
C.烧水时，水蒸气顶起壶盖
D.给电动自行车的蓄电池充电
【解析】 冬天用手摸户外的金属杆时手感觉到冷，是通过热传递改变了手的内能，是能量的转移过程；闭合开关后，灯泡发光，是通过电流做功将电能转化为光能和内能，是能量的转化过程；水蒸气顶起壶盖，是内能转化为机械能；给电动自行车的蓄电池充电，是将电能转化为化学能储存起来，是能量的转化过程.
课堂练习
3.有关能量守恒定律，下列说法正确的是( )
D
A.能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化
B.能量守恒定律只适用于能量转化过程
C.“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律
D.按照能量守恒定律，宇宙中的能量总和永远不会增减
【解析】 能量守恒适用于所有情况,A、B错误；“摩擦生热”不是创造了热,而是通过做功将其他形式的能量转化为内能,C错误.
课堂练习
4.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，你认为不正确的是( )
B
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.燃气推动嫦娥五号探测器调整姿态发生了能量的转化
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
课堂练习
【解析】 做功过程是能量转化过程，做功改变物体的内能是不同形式的能的相互转化，故A正确；热传递是能量的转移过程，热传递改变物体的内能是同一形式的能在不同物体间或同一物体的不同部分间转移的过程，故B不正确；探测器通过喷气做功调整姿态，燃气的内能转化为其他形式的能，故C正确；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，故D正确.
课堂练习
5. 在某密闭隔热的房间内有一电冰箱，现接通电源使电冰箱开始工作，并打开电冰箱的门，则过段时间后室内的温度将（ ）
A．降低 B．不变
C．升高 D．无法判断
C
课堂练习
6．如图所示为生活中常用的热水瓶，其外壁采用镀银的双层玻璃，并将中间抽成真空，这是为了减少____________。注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，
软木塞会跳起来，这一过程中瓶内气体的
_______能转化为软木塞的机械能。汽油机
的_______冲程也发生同样的能量转化。
热量散失
内
做功
课堂练习
7.一个同学把乒乓球从1m高处自然放手，反弹后不能上升到高于1m的地方。
（1）这是不是违反了机械能转化和守恒规律？为什么？
（2）若要使乒乓球反弹的高度超过1m，你该怎么办？
解：（1）没有违反机械能转化和守恒规律；
因为乒乓球在下落的过程中和碰撞过程中，需要克服空气摩擦阻力来做功和能量损耗，消耗掉一部分能量，发生了能量的转化；
课堂练习
解：（2）用力向下打乒乓球，就给了乒乓球一个初速度，也就有了初动能，在碰撞过程中会有能量的损失，但如果你给的初动能大于这个能量损失，即能量补给大于能量损失，那么球弹到原先高度时（这时重力势能与下落时是相同的），球仍具有能量，所以还会向上运动，弹到高出原来的高度。
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