资源简介

(共28张PPT)
第一篇　物质科学（一）
第16讲　能量的转化与守恒
1. 能量是以多种形式存在的，常见的能量形式有机械能、内能、 、化
学能、核能等。
2. 内能含义：构成物质的大量微粒（如分子、原子、离子等）做 运
动而具有的能，俗称热能。任何物质都有内能。
3. 物体温度 ，微观粒子运动越快，内能 ；反之温度越低，内
能越小。
4. 物体吸收热量，内能一定增加，但温度不一定升高，如冰块吸热熔化过程
中，内能增加，但温度不变。
电能　
无规则　
越高　
越大　
一、内能
5. 改变物体内能的两种途径： 和热传递。
（1）做功：对物体做功，物体的内能 ；物体对外界做功，物体的内
能 。实质是能的形式发生了转化。
做功　
增加　
减少　
（2）热传递：在热传递中，传递的能量多少叫 。物体吸收热量，内
能 ；物体释放热量，内能 。实质是内能从高温物体传递到低
温物体，或者内能从同一物体的高温部分传递到低温部分的过程。能的形式未
发生转化。
注：做功和热传递对改变物体的内能是等效的。
热量　
增加　
减少　
6. 热量的计算公式：Q＝ 。
c是物质的比热容，简称比热，单位是J/（kg·℃），水的比热容是
。Δt指物体热传递前后的温度差。
cmΔt　
4.2×103J/
（kg·℃）　
7. 化学能与内能的转化
（1）化学能是物质发生化学反应时所释放的能量，它不能直接用来做功，只
有在发生 变化的时候才释放出来，变成内能或者其他形式的能量。
（2）化学能与内能的转化
常见吸热反应： 转变为化学能。
大多数分解反应、大多数需要加热或高温条件下才能进行的反应。
常见放热反应：化学能转变为内能。
燃烧、中和反应、金属与酸反应、一般化合反应（如生石灰和水反应）。
化学　
内能　
1. 热值：1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量称为热值。热值可用q来表示，单
位是J/kg（如果是气体燃料，单位一般用J/m3）。热值计算时可用Q＝mq（气
体燃料计算时用Q＝Vq）。
2. 热机是指各种利用内能做功的机械。热机原理是将燃料的 转化成
内能再转化成 。
化学能　
机械能　
二、热机
3. 热机的四个冲程：吸气冲程、 冲程、做功冲程、 冲程。
压缩　
排气　
1. 含义：原子核是可以改变的，且在有些改变的过程中还会释放出巨大的能
量，这种能量叫做核能。
2. 获得核能的途径
（1）重核裂变：质量较大的原子核在中子轰击下分裂成两个新原子核，并释
放出能量的过程。
原子弹：根据核 的原理制成。
（2）轻核聚变：两个质量较小的原子核结合成质量较大的新核，同时释放出
能量的过程。
氢弹：根据核 的原理制成。
裂变　
聚变　
三、核能的利用
3. 核电站原理：原子核 。
4. 核电站的能量转化：核能→ →机械能→ 。
裂变　
内能　
电能　
1. 能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式 为其他形式，或
者从一个物体 到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能的总量保
持 ，这就是能量的转化和守恒定律。
2. 能量的转化和守恒定律是自然科学最基本的规律。“永动机”是不可能成功
的，因为它违背了 。
3. 能量的转化与传递有一定的 。例如热能可以从高温物体转移到低
温物体，而不能自发地从低温物体转移到高温物体；可燃物可以通过燃烧将化
学能转化成内能，但不可能将内能自发地转化成化学能。
转化　
转移　
不变　
能量的转化和守恒定律　
方向性　
四、能量的转化与守恒
例1　（2024·山西）二氧化碳（CO2）爆破技术是现代工程建设中非常环保的
技术，起爆前高压泵将CO2压缩成高压气体，液化后输入爆破筒内。如图所
示，爆破时电加热管发热。使筒内的液态CO2迅速汽化，形成的高压气体从泄
气孔中喷出，实施爆破。下列说法正确的是（　D　）
D
高频点1　改变内能的方式
A. 高压泵压缩CO2，气体内能增大，温度降低
B. 高压泵压缩CO2，气体内能减小，温度升高
C. 高压CO2气体喷出时，内能增大，温度升高
D. 高压CO2气体喷出时，内能减小，温度降低
例2　（2025·杭州）如图所示为钻木取火的具体步骤，下列分析正确的是
（　D　）
A. ②中钻竿与钻火板摩擦的过程中，内能转化为机械能
B. ②中钻竿与钻火板摩擦的过程中，能降低钻火板的着火点
C. ②中的引燃物选择着火点高的可燃物更易引燃
D. ③中的吹风操作能为引燃物提供充足的空气
D
例3　如图所示，瓶子和电子打火器固定在桌面上，用喷雾器往瓶内喷入酒
精，瓶口竖直朝上，并塞紧活塞，启动电子打火器点燃酒精，可观察到活塞瞬
间向上弹出，以下说法正确的是（　D　）
D
A. 酒精燃烧的过程中，将酒精的内能转化为化学能
B. 活塞能向上弹出是由于瓶内气压小于瓶外气压
C. 活塞飞出后向上的运动过程中，以活塞为参照物，电子打火器是静止的
D. 活塞飞出过程，瓶内气体的内能转化为活塞的机械能
例4　（2025·杭州）如图甲所示，是陆游在《老学庵笔记》记录的一种省油
灯，可通过每晚更换夹层中的冷水达到“可省油之半”的目的。该省油灯的结
构如图乙所示，请回答下列问题：
（1）在夹层中加水，主要是利用水的 较大的特性，可以吸收更多的
热量。
比热　
高频点2　比热、热量
（2）夹层注水，通过 （填“做功”或“热传递”）的方式降低油
温，减少了油的蒸发，达到省油目的。
（3）燃烧一段时间，灯油质量减少了10g，则这10g灯油完全燃烧放出的热量
为 J。（q灯油＝4.6×107J/kg）
热传递　
4.6×105　
例5　为了比较液体a和液体b的比热大小，小宁分别称取相同质量的a和b，在
初温相同条件下，利用如图所示装置在沸水中加热。
（1）做功和热传递是改变物体内能的两种途径。本实验中，液体a、b内能增
加的途径是 。
（2）实验过程中，小宁观察到温度计甲的示数变化始终比乙快。由此可知，
液体a的比热ca与液体b的比热cb的大小关系是：ca cb。
热传递　
＜　
例6　（2025·宁波）如图表示四冲程汽油机的其中一个冲程，此时活塞压缩汽
缸内气体做功。对该冲程的认识错误的是（　A　）
A. 该冲程是做功冲程
B. 该冲程末火花塞点火
C. 该冲程汽缸内气体分子热运动加剧
D. 该冲程机械能转换为内能
A
高频点3　热机
例7　（2025·衢州）2000多年前，古罗马发明家希罗发明了“汽转球”装置，
在锅底加热使水沸腾变成水蒸气，水蒸气由管子进入到球中，最后会从球体的
两旁喷出，并使球体转动。下列汽油机的工作原理示意图中，与上述能量转化
相似的是（　C　）
C
例8　小夏用塑料矿泉水瓶进行了如图所示的实验：
①瓶中留有少量水，盖紧瓶盖；②用力扭转瓶身；③松动瓶盖，瓶盖冲出，同
时瓶内出现白雾。②和③所示的过程，分别与四冲程内燃机连续的两个冲程相
似，这两个冲程是（　B　）
B
A. 吸气冲程和压缩冲程
B. 压缩冲程和做功冲程
C. 做功冲程和排气冲程
D. 压缩冲程和排气冲程
例9　某路灯照明系统的太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充
电，晚上蓄电池对路灯供电，对下图方框中能量形式判断正确的是（　C　）
甲 乙 化学能 丙 丁
A. 甲是“电能” B. 乙是“太阳能”
C. 丙是“电能” D. 丁是“机械能”
C
高频点4　多种形式的能之间的转化
例10　如图所示，两只相同的塑料瓶，分别装有相等质量的水和沙子，从斜面
的相同高度同时由静止滚下，结果装水的瓶子会先到达终点。原因是装水的瓶
子在下滚过程中，通过克服摩擦做功，由势能转化成的 较
少，从而获得较大的动能。
内能（或热能）　
例11　如图所示，质量、形状相同的铝线框A和塑料线框B从同一高度自由下
落并经过某一磁场区域（“×”代表磁感线垂直于纸面向里）。若不计空气阻
力，两线框落地时具有的动能分别为EA和EB，则EA和EB大小关系是 。
EA＜
EB　
【解析】不计空气阻力，金属框由静止自由下落到地面的过程中，金属框通过
磁场会产生感应电流，有一部分能量转化为电能，所以在此过程中金属框的重
力势能转化为动能和电能；塑料框由静止自由下落到地面的过程中，塑料框通
过磁场不会产生感应电流，所以重力势能全部转化为动能；又因为金属框和塑
料框质量相等，在最高点时，重力势能相等，所以落地时的动能EA＜EB。
例12　（2025·福建）抽水蓄能电站被称为“超级充电宝”，用电低谷时段利
用电网多余电能抽水至上水库，用电高峰时段再放水至下水库发电，如图。关
于抽水蓄能电站，下列说法正确的是（　B　）
B
高频点5　能量的转化与守恒
A. 用电低谷时，以电能的形式储能
B. 用电高峰时，机械能转化为电能
C. 选址时，上下水库的高度差要小
D. 存储的能量可以全部转化为电能
【解析】A. 由题意知，用电低谷时，电动机将水抽到高处，将电能转化为机
械能，即以机械能的形式储能，故A错误；BD. 用电高峰时利用存储的能量发
电，水能带动水轮机转动，将机械能转化为电能，由于能量损耗，无法将全部
的机械能转化为电能，故B正确，D错误；C. 由图可知，抽水蓄能电站由上游
水库、下游水库和水电站组成，要求水资源丰沛、上下游高度差大一些，故C
错误。
例13　物理兴趣小组的同学用图甲所示的装置来提升重物M，图乙是物体上
升过程某段时间内的s－t图线。已知物体重为1N，闭合开关后，在2.4～2.8s这
段时间内，电流表和电压表的示数分别为0.2A和4V，则2.4～2.8s这段时间内
该装置提升重物做的有用功为 J，它的效率是 ％。
0.2　
62.5　
【解析】由图乙可知在2.4～2.8s这段时间内，重物提升的高度h＝0.75m－
0.55m＝0.2m，W有用＝Gh＝1N×0.2m＝0.2J。（2）通电时间t＝2.8s－2.4s
＝0.4s，W总＝UIt＝4V×0.2A×0.4s＝0.32J，η＝×100％＝×100％
＝62.5％。
例14　如图所示是国产某品牌设计的一辆电动飞行汽车，它采用四个电机（螺
旋桨）驱动，车身自重680kg，最大载重量为160kg，最大设计飞行高度
1000m，最大设计飞行速度为130km/h，纯电续航里程约400km。请回答下列问
题：（g取10N/kg）
（1）飞行汽车飞行时，电能主要转化为 能。
机械　
（2）该飞行汽车电池充满电可储存88kW·h的电能，若单个电机（螺旋桨）工
作时输出电压恒为800V，电流为66A，则电池能支持四个电机（螺旋桨）同时
工作的时间为 min。
（3）求该飞行器满载后垂直飞行达到最大飞行高度时克服重力所做的功。
【答】8.4×106J
25　
Thank you!

展开更多......

收起↑