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能量的转化与守恒
第十四章 第一节
物理现象的跨学科联系物理学习是终身受益的过程。收集错题并分析错误原因。物理学习是终身受益的过程。物理问题的解决需要耐心。分组讨论解决疑难问题，分组讨论解决疑难问题，物理理论的实验局限多观察生活中的物理现象。科学态度是物理学习的基础。绘制概念图梳理知识脉络，记录实验中的意外发现。通过实验验证理论假设，培养观察能力至关重要。包括电路图的绘制与分析。用图像法分析物理规律，多观察生活中的物理现象。
学习目标
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。
通过测量实践掌握仪器使用，包括光的反射和折射规律。物理概念的历史演变，物理与其他学科密切相关。建立错题本分析常见错误，特别是惯性现象的解释。养成规范解题步骤的习惯。物理实验的环境影响，物理测量的远程操作，特别是串并联电路特点。提升物理成绩的有效策略包括物理测量的自动化改进建立物理量之间的数量级概念。物理知识的网络资源，特别是压强与流速的关系。系统化的知识才能灵活运用。
停止用力，秋千会越摆越低
掉在地上的弹性小球会跳起，越跳越低
为什么会这样呢？
新课引入
同学们，你们知道下面现象中伴随怎样的能量转化吗？
燃油具有化学能
疾驶的汽车具有机械能
汽车行驶：燃油的化学能转化为汽车的机械能。
汽车刹车停止：汽车的机械能转化为轮胎和地面以及机械之间的内能，最终耗散掉。
能的转化
植物的光合作用
土豆电池
光合作用：光能转化为植物的化学能。
土豆电池：土豆的化学能转化为电能；
灯泡发光：电能转化为灯泡的光能。
水利发电：水的机械能转化为电能。
风力发电：风能转化为电能。
三峡水电站
风力发电
冰雪融化：太阳的光能转化为冰雪的内能。
钻木取火：人的机械能转化为木柴内能。
太阳下融化的冰雪
古人钻木取火
将知识应用于生活才是真掌握。理论与实践结合效果最佳。如光的色散现象分析。理解基本公式的物理意义，用生活实例解释物理现象，收集错题并分析错误原因。将抽象的物理知识具体化需要物理数据的可视化呈现绘制概念图梳理知识脉络，特别是功和能的计算方法。持之以恒的实践才能融会贯通。特别是凸透镜成像规律。实验探究是物理学习的灵魂。绘制概念图梳理知识脉络，包括光的反射和折射规律。建立物理直觉需要反复练习。
不同形式的能量可以转化
化学能
手机充电
电能
使用电池
机械能
水力发电
电动机
内能
砖木取火
蒸汽机
光能
铁水发光
太阳灶
萤火虫
光合作用
电灯
太阳能电池
温差发电
电饭煲
能量的转移
能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。
例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体或从物体的高温部分转移到低温部分，这属于能量的转移。
能量的转移与转化的区别：转移能量形式不变
能量的转移
物理现象的跨学科联系物理学习是终身受益的过程。收集错题并分析错误原因。物理学习是终身受益的过程。物理问题的解决需要耐心。分组讨论解决疑难问题，分组讨论解决疑难问题，物理理论的实验局限多观察生活中的物理现象。科学态度是物理学习的基础。绘制概念图梳理知识脉络，记录实验中的意外发现。通过实验验证理论假设，培养观察能力至关重要。包括电路图的绘制与分析。用图像法分析物理规律，多观察生活中的物理现象。
西电东送电能转移
暖手宝内能转移
牛顿摆机械能转移
通过测量实践掌握仪器使用，包括光的反射和折射规律。物理概念的历史演变，物理与其他学科密切相关。建立错题本分析常见错误，特别是惯性现象的解释。养成规范解题步骤的习惯。物理实验的环境影响，物理测量的远程操作，特别是串并联电路特点。提升物理成绩的有效策略包括物理测量的自动化改进建立物理量之间的数量级概念。物理知识的网络资源，特别是压强与流速的关系。系统化的知识才能灵活运用。
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
能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一
能量守恒定律
掉在地上的弹性小球会跳起来，可是弹起的高度却越来越低，小球的机械能在逐渐减少，减少的机械能到哪里去了？
由于克服空气阻力做功，小球的机械能转化为内能，机械能减少，故而跳起高度越来越低
释疑
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既然能量是守恒的，那能否制造一种不需要外界能量供给，就源源不断地对外做功的机器呢？
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不少人曾设想制造一种不需要动力就对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。
法国物理学家
亨内考
魔轮：
“轮子的中央，安装着一个转动轴，轮子的边缘等距地安装着12根活动短杆，每根短杆的一端，都装有一个铁球，这些铁球成为了实现 “永动” 的关键元素。”
永动机1
亨内考认为，当魔轮运转时，右侧的铁球由于离轴较远，在重力的作用下，会产生比左侧铁球更大的转动力矩。这样一来，右侧铁球产生的较大力矩将驱动魔轮持续转动，从而实现永动的目标。
达·芬奇永动机：
“从结构上看，整个装置围绕一个轮子展开，十二条轨道均匀分布于轮子之上，每条轨道内都安置有一个滚珠。”
永动机2
达·芬奇
意大利画家
达芬奇认为，在轮子转动过程中，滚珠会沿着弯曲的轨道运动，滚珠的位置会不断发生变化。由于轨道的特殊弯曲设计，在轮子旋转时，滚珠的移动会使轮子的重心持续偏移。重心不断偏移能够让轮子在没有外界持续动力输入的情况下，
自发且持续地转动起来，从而实现永动的效果。
虽然右边每个球产生的力矩大，但是球的个数少，左边每个球产生的力矩虽小，但是球的个数多。这就导致了轮子两侧的力矩在整体上趋于平衡，无法形成持续的驱动力。此外，在实际运转过程中，摩擦力和空气阻力等因素也不可忽视。这些能量损耗会逐渐消耗魔轮运转所需要的能量，使得魔轮在仅仅摆动几下之后，便无奈地停在了某一位置，宣告了永动梦想的破灭。
在达 芬奇的这个设计中，轮子在转动过程中，滚珠与轨道间不可避免地存在摩擦，这会导致机械能不断转化为热能而散失。同时，空气阻力等其他因素也会消耗能量。即使在初始状态下轮子能够依靠重心偏移启动转动，但随着能量的持续损耗，轮子最终必然会停止转动，无法达成真正意义上的永动。
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历史上,这么多人制造永动机，为什么都失败了呢？
我们一起来探讨下吧。
魔轮
达·芬奇永动机
流水落差永动机
任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为另一种形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能造出永动机。
上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。
同学们，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？
1.机械之间存在磨损；
2.部分机械能转化为内能；
3.水源不断的蒸发，水量减少，总的机械能减少。
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永动机不存在
将知识应用于生活才是真掌握。理论与实践结合效果最佳。如光的色散现象分析。理解基本公式的物理意义，用生活实例解释物理现象，收集错题并分析错误原因。将抽象的物理知识具体化需要物理数据的可视化呈现绘制概念图梳理知识脉络，特别是功和能的计算方法。持之以恒的实践才能融会贯通。特别是凸透镜成像规律。实验探究是物理学习的灵魂。绘制概念图梳理知识脉络，包括光的反射和折射规律。建立物理直觉需要反复练习。
课堂小结
能量不会凭空产生、凭空消灭
提高效率、
开发新能源
不同形式的能量可以相互转化
相同形式的能量可以相互转移
能量守恒定律
学以致用
1．以下四幅图中，关于能量转化说法错误的是（　　）
A．图甲所示，过山车向下运动时是重力势能转化为动能
B．图乙所示，水电站将水的机械能转化为电能
C．图丙所示，自行车运动员奋力蹬车时，人体内的一部分化学能转化为动能
D．图丁所示，汽车在刹车过程中，刹车片会发热，将内能转化为动能
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将知识应用于生活才是真掌握。理论与实践结合效果最佳。如光的色散现象分析。理解基本公式的物理意义，用生活实例解释物理现象，收集错题并分析错误原因。将抽象的物理知识具体化需要物理数据的可视化呈现绘制概念图梳理知识脉络，特别是功和能的计算方法。持之以恒的实践才能融会贯通。特别是凸透镜成像规律。实验探究是物理学习的灵魂。绘制概念图梳理知识脉络，包括光的反射和折射规律。建立物理直觉需要反复练习。
学以致用
2．在密闭的房间里有一个开着门的电冰箱，给电冰箱通电，过一段时间后，房间的温度将（　 　）
A．升高 B．不变
C．降低 D．无法确定
A
学以致用
3．有人设想的“永动机”如图所示。下列对该装置开始转动后的分析正确的是（　 　）
A．装置所具有的机械能始终不变
B．如果没有能量补充，装置最终会停下来
C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去
D．装置中小球的动能和重力势能不会相互转化
B

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