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第十四章 内能的利用
第1节 能量的转化与守恒
1.了解能量及其存在的多种形式。
2.知道能量的转化和转移，能解释一些常见现象中的能量转化过程。
3.掌握能量守恒定律，并利用能量守恒定律解释“永动机”无法实现的原因。
牛顿摆
核电站
急速行驶的跑车
正午的太阳
食物
闪电
机械能
西藏羊八井地热池
光能
电能
化学能
内能
核能
你能说出下面物体都具有什么形式的能量吗？
完成下面一组小实验。观察实验中的现象，讨论发生了哪些能量转化。
1.来回迅速摩擦双手。
2.用黑塑料袋盛些水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下。
3.将太阳能电池连在小电扇上，并使太阳能电池对着阳光。
4.将塑料笔杆在头发或毛衣上摩擦后靠近细碎的纸片。
①来回迅速摩擦双手。
②黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下。
双手发热
转化
机械能
内能
转化
太阳能
内能
温度计的示数升高
③将太阳电池连在小电扇上，并使它对着阳光。
④将塑料杆在头发或毛衣上摩擦后靠近细碎的纸片。
小电扇会转动
转化
太阳能
电能
转化
机械能
吸引细碎的纸片
转化
机械能
电能
知识点一：能量的转化
自然界中的各种现象都是互相联系的。在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。
转化
机械能
内能
转化
化学能
内能
燃料燃烧
钻木取火
转化
机械能
电能
转化
电能
机械能
水轮机带动发动机发电
电动机抽水
自然界中的各种现象都是互相联系的。在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。
转化
光能
化学能
转化
化学能
光能
萤火虫发光
植物进行光合作用
自然界中的各种现象都是互相联系的。在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。
高温物体发光
太阳能热水器
光合作用
充电器充电
摩擦生热
呼吸作用
热机（发动机...）
电动机
发电机
地热发电
火药爆炸
压缩二氧化氮
电池供电
太阳能电池
燃料燃烧
吸热化学反应
太阳帆(光压）
敲击生火花
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观察以下现象，并分析原因。
小球在撞击的过程中
机械能可以发生转移
烧烤的过程中
内能从火转移到肉串上
不同能量形式之间可以_____，相同能量则可以______。
转化
转移
秋千会越摆越低；掉地上的弹性小球会越跳越低。为什么它们到达的高度会逐渐降低？是否能量减少了？
在秋千和小球的运动中，看似能量减少了，其实是在运动过程中，有一部分机械能转化成了内能。
知识点二：能量守恒定律
　　1. 能量守恒定律的内容：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。
　　2. 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。
　　3. 注意：能量的总量不变，不是某一种能量不变，也不是某一个物体具有的能量不变。
　　4. 延伸：一种能量的增加，总伴随着另一种形式的能量的减少（转化）或者另一个物体同种能量的减少（转移）。
如图是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，使叶片转动来对外做功，同时带动抽水机将水从低处抽到高处，从而循环工作。你能不能从能量守恒的角度说明它为什么不能一直工作下去
抽水机的动能
水的重力势能
叶轮的动能
对外做功
水流下落过程中会打磨工件消耗一部分能量转化为内能，因为内能在能量转化的过程中不可回收，因此这种机械最终会停止。
违背了能量守恒定律
1.能量的转化
2.能量守恒定律
能量的总量保持不变
永动机是不可能实现的
能量的_______：在一定条件下，一种形式的能量转化为另一种形式的能量
能量的_______：能量从一个物体转移到其他物体，或者由物体的一部分转移到另一部分
转化
转移
1. 用水发电时，水从高处流下冲击水轮机，水轮机转动并带动发电机发电。在这个过程中发生了哪些能量转化？
答：高处的水流下来时水的重力势能减小，动能增加，重力势能转化为动能，水冲击水轮机的叶轮，是水的动能转移为水轮机的动能，水轮机带动发电机发电，动能转化为电能。所以整个过程中，能量转化的顺序是重力势能→动能→电能。
2. 右图展示的是“风光互补”景观照明灯。它的最上端是一台风力发电机，灯柱上还配有太阳能电池板，底部的蓄电池可以储存电能。请说明这种景观照明灯在储能和照明时有哪些能量转化。
答：风光互补照明灯在储能时是太阳能和风能转化为电能，再将电能转化为蓄电池的化学能，在照明时主要是电能转化为光能。
3. 图甲是运动员在 2022 年北京冬奥会自由式滑雪大跳台训练的情景。运动员从 60 m 高的跳台上的 A 点自由滑下，从 B 点冲出如图乙所示。运动员在空中能否达到与 A 点高度相同的C 点？为什么？
答：运动员在空中不能达到与 A 点高度相同的 C 点. 由于运动员在运动过程中要克服空气阻力和摩擦力做功，一部分机械能转化为内能，而 C 点与 A 点高度相同，运动员在 C 点的机械能不低于其在 A 点的机械能，所以运动员不能达到 C 点。

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