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第十四章 内能的利用
第1节 能量的转化与守恒
水能
地热能
光能
核能
电能
风能
　 火能驱散寒冷和黑暗，带来温暖和光明。摩擦生火第一次使人支配了一种自然力量，而蒸汽机的发明则给人类带来了巨大的动力。你知道我们有利用了哪些能量？
通过做功将其他形式的能量转化为内能。
摩擦生火
生活中的风能、太阳能、电能、水能、化学能等，也可以相互转化吗
滑滑梯
下列现象中内能是如何改变的
手会感觉到热
来回迅速摩擦双手时，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，导致手部温度升高 。
摩擦生热，机械能转化为内能。
来回迅速摩擦双手。
实验1
实验现象：
实验原理：
分析现象：
用黑塑料袋盛些水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下。
过一会儿，可以观察到温度计的示数增加，即袋内水温升高。
太阳光使塑料袋内水温升高，将太阳能转化为内能 。
光能转化为内能
实验2
实验现象：
实验原理：
分析现象：
实验3
实验现象：
实验原理：
分析现象：
将太阳能电池连在小电扇上，并使太阳能电池对着阳光。
过一会儿，小电扇会转动起来。
①太阳能电池板受到阳光照射时，光子激发半导体材料中的电子，产生电流，将太阳能转化为电能。
太阳能被有效地转化为机械能，驱动小电扇工作。
②通过电动机将产生的电能转化为机械能，驱动小电扇转动。
　　自然界中的各种现象都有着密切联系。科学家们经过长期探索，发现能量转化是非常普遍的。
在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。
电能转化为内能
电能转化为化学能
光能转化为内能
光能转化为化学能
化学能转化为光能
内能转化为光能
能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从物体的一部分转移到其他部分。
我们知道了各种形式的能量是可以相互转化的，那么同种能量是否可以转移呢？
牛顿摆
　　摆动的秋千，在停止用力后会越摆越低；掉在地上的弹性小球会跳起，但越跳越低。讨论秋于和小球在运动中的能量转化。
小球在地面弹跳的频闪照片
荡秋千
1.为什么它们到达的高度会逐渐降低？
秋千和小球在运动中高度逐渐降低的原因是机械能转化为内能 。
　　秋千和小球在运动过程中会受到空气阻力的影响，这些阻力会使机械能逐渐转化为内能，导致它们的动能和势能减少，而使得秋千摆动的高度和小球弹跳的高度逐渐降低。
2.是否丢失了能量？你认为减少的机械能到哪里去了 ？
①秋千越荡越低，小球弹起的高度比原来低，说明在这个过程中机械能是减少的，机械能不守恒；
②秋千和小球在运动的过程中，不可避免的要克服空气阻力做功，一部分机械能转化为内能；
小球在地面弹跳的频闪照片
荡秋千
1.定义：
2.能量守恒定律理解：
能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。
大到天体，小到原子核，无论是物理学的问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都服从能量守恒定律。
能量既不会凭空消失，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，能量的总最保持不变。 这就是能量守恒定律。
　　在行驶的燃油汽车中，燃料的化学能通过燃烧转化为燃气的内能，再通过发动机做功把内能转化为机械能。在这个过程中，燃料的化学能一部分转化为机械能，一部分转化为发动机和周围环境的内能，能量的总量不变。
从日常生活到科学研究、工程技术，这一定律都发挥着重要的作用 。
3.运用能量守恒定律分析问题
克服摩擦消耗的能量W1
废气排出带走的能量W2
机械传热损失一部分能量W3
驱动有用
机械能W有用
燃料的化学能
W化学=W有用+W1+W2+ W3
设想制造一种不需要动力就可以源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫作永动机。
能量守恒定律的发现，使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。
因此，根本不可能造出永动机，违背了能量守恒定律。
　　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？
　　由于水轮机各部件间存在摩擦，在转动时会有部分机械能转化为内能W内能，一部分能量W抽水用来抽水做功。根据能量守恒定律可知： W总=W内能+W抽水，最后抽水的能量小于原来水的总能量，结果会是流下的水不能全部抽回。
1.如图所示是鄂尔多斯市的“风光互补”照明灯，它头“顶”小风扇，肩“扛”光电池板，腰“挎”照明灯，脚“踩”蓄电池，下列解释合理的是（　　）
A.光电池板将电能转化为光能
B.小风扇利用风力发电，将电能转化为机械能
C.照明灯将电能转化为光能和内能
D.蓄电池夜晚放电，将电能转化为化学能
C
2.为了实现国家的可持续发展，我国采用了“西电东送，西气东输，北煤南运”的战略，从物理学的角度其实质就是输送______。从2007年开始国家就采取“关停小火电”措施节能减排，减少二氧化碳的排放，这样做能控制______ 效应的加剧。
能量
温室
3.如图为中国03式远火弹道导弹发射时的情景。导弹引爆后会产生极大的破坏力，引爆时炸药的______能被释放出来，转化为内能、光能等，
这一过程中能量的总量______（填“变小”、“不变”或“变大”）。
化学
不变
4.关于能量守恒定律的下列说法中，正确的是( )
A. 能量可以凭空消失
B. 能量可以凭空产生
C. 热机的工作过程不遵循能量守恒定律
D. 能量转化和转移过程中，能量的总量保持不变
D
5.下列关于能量的说法中，正确的是( )
A. 电水壶工作时是将内能转化为电能
B. 植物的光合作用是将光能转化为化学能
C. 用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明内能可以转化
D. 能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少
B
6.用打桩机打桩，打桩锤从高处自由落下时，锤与桩因冲击力作用表面温度升高，这说明( )
A. 机械能守恒 B. 动能守恒 C. 热能守恒 D. 能量守恒
D
7.美国哈佛大学的学生设计制作了一种发电足球，球在被踢的过程中内部装置能够发电并将产生的电能储存在蓄电池中用来点亮LED等该过程中的能量转化形式是（　　）
A．电能→动能→光能→电能→化学能
B．电能→动能→化学能→电能→光能
C．动能→电能→光能→电能→化学能
D．动能→电能→化学能→电能→光能
D
8.图甲是运动员2022在"年北京冬奥会自由式滑雪大跳台训练的情景。运动员从高的跳台上的点自由滑下，从点冲出，如图乙所示。运动员在空中能否达到与点高度相同的点？为什么？
答：运动员在空中不能达到与点高度相同的点，因为运动员从点自由下滑过程中受到空气阻力、摩檫力等，有机械能损失，导致其在空中的机械能小于在点时的机械能，故无法到达与点高度相同的点。
能量的转化与守恒
能量的转化
自然界中的各种现象都有着密切联系。科学家们经过长期探索，发现能量转化是非常普遍的，在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。
能量守恒定律
定义：能量既不会凭空消失，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，能量的总最保持不变。 这就是能量守恒定律。
能量守恒定律理解
能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。
1.完成动手动脑学物理；
2.完成同步练习册；

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