能量的轉(zhuǎn)化與守恒（ 含答案解析 ） 人教版九年級物理 知識精細梳理與培優(yōu)拓展提升

能量的轉(zhuǎn)化與守恒【學習目標】1.認識生活中常見的能量；2.了解各種形式的能量是可以相互轉(zhuǎn)化的；3.掌握在轉(zhuǎn)化的過程中，能量的總量是保持不變的；4.能夠舉出日常生活中能量守恒的實例；5.具有用能量守恒的觀點分析物理現(xiàn)象的意識?！局R導(dǎo)圖】【基礎(chǔ)知識】知識點一、能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移1.能量的存在形式2.能量的轉(zhuǎn)化在一定條件下，能量可以從一種形式的能量轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量，這種現(xiàn)象叫能量的轉(zhuǎn)化。自然界轉(zhuǎn)化各種形式的能，在一定條件下都可以相互轉(zhuǎn)化。如圖為能量轉(zhuǎn)化示意圖。3.能量的轉(zhuǎn)移能量可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，也可以從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。例如，在熱傳遞過程中，內(nèi)能從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體，或從物體的高溫部分轉(zhuǎn)移到低溫部分，這屬于能量的轉(zhuǎn)移。特別提醒：能量的“轉(zhuǎn)化”和“轉(zhuǎn)移”的區(qū)別（1）能量的轉(zhuǎn)化：能量的轉(zhuǎn)化時能的形式發(fā)生了改變。在能量轉(zhuǎn)化過程中，一種形式的能量增加了，必然其他形式的能量減少了。（2）能量的轉(zhuǎn)移：能量的轉(zhuǎn)移是指能量從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，能量的形式?jīng)]有改變?！镜淅俊版隙鹨惶枴笨刻柲茈姵匕逄峁╇娔?，它能將多余的能量儲存在蓄電池里，這種能量的轉(zhuǎn)化和儲存的方式是（）。A．太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為電能B．太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為化學能C．太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再轉(zhuǎn)化為化學能D．太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為光能【答案】B?！窘馕觥刻柲茈姵匕灏烟柲苻D(zhuǎn)化成電能，多余的電能通過化學反應(yīng)轉(zhuǎn)化成化學能儲存在蓄電池里，選項B符合題意。故選B。知識點二、能量守恒定律1.能量守恒定律（1）能量守恒定律內(nèi)容：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變。（2）對能量守恒定律的理解：①能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天體，小到原子核，也無論是物理學問題還是化學、生物學、地理學、天文學的問題，所有能量轉(zhuǎn)化的過程，都遵從能量守恒定律。②能量守恒定律包括“能量轉(zhuǎn)化”和“能量轉(zhuǎn)移”兩個方面。特別提醒：機械能守恒和能量守恒的區(qū)別與聯(lián)系（1）機械能守恒需要滿足一定的條件，能量守恒不需要條件。（2）機械能守恒是能量守恒的特殊情況。2.永動機（1）不少人曾設(shè)想制造一種不需要動力就能源源不斷地對外做功的機器，人們把這種機器叫做永動機。然而，從沒有一種永動機成功過。（2）能量守恒定律使人們認識到：任何一部機器，只能使能量從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，而不能無中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永動機?！镜淅筷P(guān)于能量守恒定律的下列說法中。正確的是（）。A．能量既可以憑空消失；B．能量也可以憑空產(chǎn)生；C．熱機的工作過程不遵循能量守恒定律；D．能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變【答案】D?！窘馕觥緼B、能量既不能憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，故AB錯誤；C、能量守恒定律適用于自然界中任何形式能的相互轉(zhuǎn)化，熱機的工作過程也遵循能量守恒定律，故C錯誤；D、一個物體能量增加，必然伴隨著別的物體能量減少，在能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的過程中能量的總量是保持不變的，故D正確?！军c睛】本題考查了對能量守恒定律的理解，是一道基礎(chǔ)題。能量即不會消滅，也不會創(chuàng)生，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上，在能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變?！痉椒◣汀款}型一：能量轉(zhuǎn)化類型的識別能量轉(zhuǎn)化的識別技巧識別能量轉(zhuǎn)化類型時要注意：一是弄清哪種形式的能減少，哪種形式的能增加，結(jié)果就是減少的那種形式的能轉(zhuǎn)化為增加的另一種形式的能；二是注意描述中的關(guān)鍵字，一般“動”字對應(yīng)的是機械能，“熱”字對應(yīng)的是內(nèi)能，“電”字對應(yīng)的是電能?！镜淅恳鼓幌碌膹V場，孩子們都喜歡騎上能發(fā)光的滑板車遛彎，這種滑板車在人的助力下可以滑行起來，同時輪子會發(fā)光，停下來時就不發(fā)光。關(guān)于這種滑板車發(fā)光的原理，從能量轉(zhuǎn)化的角度分析正確的是（）。A.機械能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為光能；B.電能轉(zhuǎn)化為機械能，再轉(zhuǎn)化為光能；C.機械能轉(zhuǎn)化為光能，再轉(zhuǎn)化為電能；D.光能轉(zhuǎn)化為機械能，再轉(zhuǎn)化為電能【答案】A?！窘馕觥咳诉\動時具有機械能，而輪子發(fā)光需要電能，所以滑板車發(fā)光的能量轉(zhuǎn)化是：機械能轉(zhuǎn)化為電能，電能再轉(zhuǎn)化為光能。故A正確，BCD錯誤。故選A。題型二：能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移判斷能量是轉(zhuǎn)化還是轉(zhuǎn)移關(guān)鍵在于分析能量的形式是否發(fā)生了變化。若能量的形式發(fā)生了變化，則為能量的轉(zhuǎn)化；若能量的形式?jīng)]有發(fā)生變化，則為能量的轉(zhuǎn)移。【典例】下列有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的表述中，正確的是（）。A．汽油機做功沖程中，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；B．空中懸停的直升機的機械能不斷增大；C．勻速上升的電梯中的人，他的機械能不變；D．電飯鍋工作時電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【答案】D?！窘馕觥緼．汽油機在做功沖程中，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，故A錯誤；B．空中懸停的直升機，由于其質(zhì)量、速度、高度都不變，所以其動能和重力勢能都不變，即機械能不變，故B錯誤；C．勻速上升的電梯中的人，由于其質(zhì)量不變，速度不變，所以動能不變；但其高度不斷在增加，所以重力勢能增加，所以，其機械能在增加，故C錯誤；D．電飯鍋在工作時，會消耗電能，得到內(nèi)能，所以是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，故D正確。【點睛】本題考查了影響機械能的因素及能量的轉(zhuǎn)化，在分析能量轉(zhuǎn)化問題時，需要注意分析哪種能量增加了，哪種能量減少了，因為轉(zhuǎn)化過程總是減少的這種能量轉(zhuǎn)化為增加的那種能量。題型三：能量守恒定律的應(yīng)用解答此類問題的關(guān)鍵是：（1）根據(jù)能量守恒定律準確把握能量之間的關(guān)系；（2）觀察物體運動過程中能量轉(zhuǎn)化的形式以及量的關(guān)系?！镜淅科囋趧x車過程中，因摩擦將______能轉(zhuǎn)化為地面、輪胎和空氣的______。轉(zhuǎn)化后，這些能將無法再自動轉(zhuǎn)化為使汽車行駛所需要的能量，這種現(xiàn)象說明能量的轉(zhuǎn)化具有______性，但在能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中，能的總量保持______?！敬鸢浮繖C械能；內(nèi)能；方向性；不變?！窘馕觥科噭x車時，機械能在減小，故因摩擦將機械能轉(zhuǎn)化為地面、輪胎和空氣的內(nèi)能；且能量的轉(zhuǎn)化具有方向性，是不可逆的過程；但能的總量是保持不變的?！局锌紟汀靠键c一：能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移【典例】（2022·云南省）關(guān)于圖所示的熱現(xiàn)象，說法正確的是（）。A.圖甲中炙熱的鐵水具有內(nèi)能，冰冷的冰塊沒有內(nèi)能；B.圖乙中冬天搓手取暖是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；C.圖丙中用濕毛巾冷敷降溫是通過熱傳遞的方式減小人體的內(nèi)能；D.圖丁中能量轉(zhuǎn)化與汽油機做功沖程能量轉(zhuǎn)化都是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【答案】C?！窘馕觥緼．不管物體溫度高低，都具有內(nèi)能，一切物體都具有內(nèi)能，故A錯誤；B．冬天搓手取暖是通過做功的方式改變手的內(nèi)能，此過程中將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B錯誤；C．用濕毛巾冷敷降溫，濕毛巾從人體吸收熱量，使人體降溫，內(nèi)能減小，所以是通過熱傳遞的方式減小人體的內(nèi)能，故C正確；D．向下壓活塞，對筒內(nèi)空氣做功，空氣內(nèi)能增加，溫度升高，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；汽油機做功沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，二者能量轉(zhuǎn)化不同，故D錯誤。故選C。中考考題要求同學們理解能量守恒定律，能從能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的角度分析物理現(xiàn)象，這是物理核心素養(yǎng)的物理概念的體現(xiàn)?？键c二：能量守恒定律【典例】（2022·四川自貢）關(guān)于能量守恒定律，下列說法正確的是（）。A.能量可以憑空消失；B.能量可以憑空產(chǎn)生；C.能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變；D.熱機在工作的過程中不遵循能量守恒定律【答案】C?！窘馕觥緼BC．由能量守恒定律可知，能量既不能憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，當能量從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體或從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式時，總量保持不變，故AB錯誤，C正確；D．能量守恒定律適用于自然界中任何形式能的相互轉(zhuǎn)化，熱機的工作過程也遵循能量守恒定律，故D錯誤。故選C。中考考題要求同學們知道能量守恒定律，能從能量守恒的角度正確描述和解釋自然現(xiàn)象，這是物理核心素養(yǎng)的物理概念的體現(xiàn)。【作業(yè)幫】一、基礎(chǔ)練（知識鞏固）1.生活中能量轉(zhuǎn)化的實例很多，下列描述中正確的是（）。A．摩擦生熱是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；B．燃料燃燒放熱是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為化學能；C．電動機帶動水泵把水送到高處是把電能轉(zhuǎn)化為機械能；D．摩擦起電是把電能轉(zhuǎn)化為機械能【答案】C?！窘馕觥緼、摩擦生熱是克服摩擦做功，摩擦過程中，消耗了機械能，內(nèi)能增大，把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A錯誤；B、燃料燃燒放熱是把化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B錯誤；C、電動機帶動水泵把水送到高處是把電能轉(zhuǎn)化為機械能，故C正確；D、摩擦起電是消耗了機械能，獲得了電能，故是把機械能轉(zhuǎn)化為電能，故D錯誤。故選C。2.關(guān)于四沖程汽油機的工作過程有以下幾種說法：①在做功沖程中，是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；②在做功沖程中，是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；③只有做功沖程是燃氣對外做功；④汽油機在一個工作循環(huán)中，只有一個沖程發(fā)生能量變化。以上說法中正確的是（）。A.只有②③B.只有①③C.只有②④D.只有②③④【答案】A?！窘馕觥克臎_程汽油機的能量轉(zhuǎn)化過程，在壓縮沖程中，活塞壓縮氣體，把活塞的機械能轉(zhuǎn)化為燃氣的內(nèi)能；在做功沖程初，火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料燃燒，產(chǎn)生的高溫高壓氣體推動活塞做功，把高溫高壓氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的機械能，在汽油機的一個工作循環(huán)中，有壓縮、做功兩個沖程發(fā)生能量變化。所以②③對，①④錯。答案A。3.下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的實例，你認為說法正確的是()。A．水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電﹣電能轉(zhuǎn)化為機械能；B．燃料燃燒﹣化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；C．汽油機的做功沖程﹣機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；D．給蓄電池充電﹣化學能轉(zhuǎn)化為電能【答案】B?！窘馕觥緼：水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電是由機械能轉(zhuǎn)化為電能，故A的說法錯誤。B．燃料燃燒屬于化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；故此說法正確。C．汽油機的做功沖程是氣缸內(nèi)的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，故此說法錯誤。D．給蓄電池充電是把電能轉(zhuǎn)化為蓄電池內(nèi)部的化學能，故此說法錯誤。正確答案是B。4.以下關(guān)于能量的說法中，不正確的是（）。A．所有能量轉(zhuǎn)化過程，都遵守能量守恒定律；B．汽油機的做功沖程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；C．電動機在工作的過程中，電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率小于1；D．物體受到平衡力的作用時，其重力勢能一定保持不變【答案】D?！窘馕觥緼：所有能量轉(zhuǎn)化過程，都遵守能量守恒定律；此說法正確。因為能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變。B：汽油機的做功沖程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；此說法正確。做功沖程是把氣缸內(nèi)的內(nèi)能通過連桿、曲軸帶動物體運動，是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。C．電動機在工作的過程中，電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率小于1；此說法正確。電動機在工作過程中，電能主要轉(zhuǎn)化為機械能，還有部分電能轉(zhuǎn)化熱能、磁場能等，所以說電動機的電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率不可能等于1，必然小于1。D．物體受到平衡力的作用時，其重力勢能一定保持不變；此說法錯誤。物體受到平衡力作用，只能說物體運動狀態(tài)不發(fā)生變化，其重力勢能有可能變化；如物體勻速上升過程，物體受到平衡力作用，但其重力勢能在增加。故D的說法是錯誤的。符合題意，故此題答案是D。5.如圖所示，用酒精燈加熱試管里的水，產(chǎn)生的水蒸氣將試管塞沖向空中。在這個過程中，能量轉(zhuǎn)化的順序為（）。A．內(nèi)能﹣機械能﹣化學能B．化學能﹣內(nèi)能﹣機械能C．機械能﹣內(nèi)能﹣化學能D．內(nèi)能﹣化學能﹣機械能【答案】B?！窘馕觥坑镁凭珶艏訜崴倪^程中，酒精的化學能轉(zhuǎn)化為試管和水的內(nèi)能；當水沸騰時產(chǎn)生大量的水蒸氣，試管內(nèi)的氣體壓強增大，大于外界大氣壓，就會將塞子沖出；此時試管內(nèi)水蒸氣對塞子做功，水蒸氣的內(nèi)能減小，轉(zhuǎn)化為塞子的機械能，即能量轉(zhuǎn)化的順序為化學能→內(nèi)能→機械能，故B正確。6.下列說法中正確的是（）。A．風力發(fā)電機可以將機械能轉(zhuǎn)化為電能；B．太陽能電池可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能；C．電暖氣正常工作時，主要是將電能轉(zhuǎn)化為機械能；D．電風扇正常工作時，主要是將電能轉(zhuǎn)化為機械能【答案】ABD?！窘馕觥緼、風力發(fā)電機是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象工作的，工作時將機械能轉(zhuǎn)化為電能，故A正確；B、使用太陽能電池的目的是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，儲存起來再加以利用，故B正確；C、電暖氣是利用電流的熱效應(yīng)工作的，是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故C錯誤；D、電風扇工作時，主要是將電能轉(zhuǎn)化為機械能，使風扇轉(zhuǎn)動，故D正確。故選：ABD。7.下列關(guān)于能量的說法中，正確的是（）。A．洗衣機工作時是將機械能轉(zhuǎn)化為電能；B．電水壺工作時是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能；C．用熱水泡腳，身體會感覺暖和，說明內(nèi)能可以轉(zhuǎn)移；D．能量無論是轉(zhuǎn)化還是轉(zhuǎn)移，能量總和會逐漸減少【答案】C。【解析】A、洗衣機工作時，消耗電能，產(chǎn)生機械能，故是將電能轉(zhuǎn)化為機械能的過程，故A錯誤；B、電水壺工作時消耗電能，產(chǎn)生內(nèi)能，故是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，故B錯誤；C、用熱水泡腳，內(nèi)能從熱水傳遞到腳，身體的內(nèi)能會增加，會感覺暖和，說明內(nèi)能可以轉(zhuǎn)移，故C正確；D、根據(jù)能量守恒知，能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量會保持不變，故D錯誤。故選：C。8.如圖，在一個配有活塞的厚透明筒里放一小團硝化棉，把活塞迅速下壓，結(jié)果觀察到硝化棉燃燒，上述改變物體內(nèi)能的方式是；此過程能量的轉(zhuǎn)化是能轉(zhuǎn)化成能?！敬鸢浮孔龉Γ粰C械能；內(nèi)能。【解析】把活塞迅速下壓，活塞對空氣做功，活塞的內(nèi)能就會增加，空氣的溫度就會升高，達到硝化棉的燃燒點，硝化棉就燃燒起來。此過程能量的轉(zhuǎn)化時機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。故答案是：做功；機械能；內(nèi)能。二、綜合練（能力提升）9.（2020·威海）關(guān)于能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程，下列說法錯誤的是（）。A.地球上的化石能源歸根結(jié)底來自遠古時期的太陽能；B.自然界中水能的循環(huán)再生過程不遵循能量守恒定律；C.空調(diào)將室內(nèi)空氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)移至高溫的室外需要消耗電能；D.熱水自然變涼，能量自發(fā)的從高溫物體轉(zhuǎn)移至低溫物體【答案】B?！窘馕觥緼B．地球上的化石能源都是太陽能轉(zhuǎn)化來的，能量不會憑空產(chǎn)生也不會憑空消失，只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一個物體轉(zhuǎn)移的另一個物體，故A正確，不符合題意，B錯誤，符合題意；C．空調(diào)將室內(nèi)空氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)移至高溫的室外需要壓縮機運轉(zhuǎn)，壓縮機運轉(zhuǎn)需消耗電能，故C正確，不符合題意；D．熱傳遞的條件是溫度差，熱水自然變涼，能量自發(fā)的從高溫物體轉(zhuǎn)移至低溫物體，故D正確，不符合題意。故選B。10.（2022·四川眉山）人們在實際生活中使用下列設(shè)備時，所涉及到的能量轉(zhuǎn)化正確的是（）。A.用天然氣灶炒菜，是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；B.電梯運行過程中，是機械能轉(zhuǎn)化為電能；C.用太陽能電池板，是太陽能轉(zhuǎn)化為電能；D.秋千向下擺的過程中，是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能【答案】C。【解析】A．用天然氣灶炒菜，是化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A錯誤；B．電梯運行過程中，是電能轉(zhuǎn)化為機械能，故B錯誤；C．用太陽能電池板，利用太陽光發(fā)電，是太陽能轉(zhuǎn)化為電能，故C正確；D．秋千向下擺的過程中，是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，故D錯誤。故選C。11.（2022·廣東廣州）下列選項可能符合汽車等熱機能量流向的是（）。A. B.C. D.【答案】D?！窘馕觥繜釞C燃燒燃料放出的能量，有部分轉(zhuǎn)化為提供熱機動力的機械能，還有相當部分能量散失了。而汽油機的效率一般為20%~30%，則機械能約為W機械能=ηW=30%×1000J=300J散失的內(nèi)能W內(nèi)能=W-W機械能=1000J-300J=700J故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。三、培優(yōu)練（挑戰(zhàn)自我）12.（2022·江蘇