3.8 能量的轉(zhuǎn)化與守恒（原卷版）

3.8能量的轉(zhuǎn)化與守恒學(xué)習(xí)目錄學(xué)習(xí)目錄目錄模塊一知己知彼 1模塊二知識(shí)掌握 1知識(shí)點(diǎn)一、能量的相互轉(zhuǎn)化 1知識(shí)點(diǎn)二、能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律 4知識(shí)點(diǎn)三、能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性 6模塊三鞏固提高 8知識(shí)重點(diǎn)知識(shí)重點(diǎn)模塊一知己知彼學(xué)習(xí)目標(biāo)目標(biāo)解讀1.通過生活實(shí)例，了解各種形式的能量之間的相互轉(zhuǎn)化，能解釋一些常見現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化過程。

2.理解能量守恒定律，能利用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點(diǎn)分析問題。

3.知道能量轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移有一定的方向性。解讀1:理解能量的轉(zhuǎn)化與守恒，舉例說明能量的轉(zhuǎn)化與守恒、能量的轉(zhuǎn)化與傳遞的方向性，并能利用能量的轉(zhuǎn)化與守恒知識(shí)解釋簡(jiǎn)單問題。常見題型為選擇題和填空題，難度較小。

解讀2:結(jié)合生活、生產(chǎn)中的現(xiàn)象，了解提高能量利用效率和節(jié)能關(guān)系，常見題型為選擇題和填空題，難度較小。模塊二知識(shí)掌握知識(shí)點(diǎn)一、能量的相互轉(zhuǎn)化（一）能量可以在兩個(gè)物體之間轉(zhuǎn)移，能量形式也可以轉(zhuǎn)化(1)太陽能的轉(zhuǎn)化

照射到植物葉片上植物的

照射到大氣層中空氣的

照射到太陽能熱水器--水的

照射到電池板上

(2)人體能量的來源及轉(zhuǎn)化:人體所需的能量都來自食物，食物被消化后且被分解的過程，是食物的轉(zhuǎn)化為人體的內(nèi)能、電能、機(jī)械能等能量的過程。被吸收的營養(yǎng)物質(zhì)由血液輸送到人體各處。

(3)火力發(fā)電廠的能量轉(zhuǎn)化:燃料燃燒將燃料的轉(zhuǎn)化為來加熱水，水沸騰后，產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為，渦輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為。

（二）能量轉(zhuǎn)化的普遍性自然界中的能量有多種表現(xiàn)形式，如機(jī)械能、內(nèi)能、化學(xué)能、電能、電磁能、核能等。自然界中各種形式的能量不是孤立的，它們可以在一定的條件下發(fā)生轉(zhuǎn)化，能量也可以在同一物體或不同的物體間相互轉(zhuǎn)移。能量轉(zhuǎn)化是普遍現(xiàn)象，自然界中物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式的變化中伴隨著能量的相互轉(zhuǎn)化。（2023?鄞州區(qū)一模）如圖是太陽能電池路燈，白天太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，這種能量通過再次轉(zhuǎn)化儲(chǔ)存在大容量蓄電池內(nèi)。夜晚蓄電池給路燈供電。下列說法正確的是（）A．路燈上的塑料燈罩和鋁合金燈柱都屬于有機(jī)合成材料 B．夜晚蓄電池給路燈供電時(shí)將光能轉(zhuǎn)化為電能 C．白天給蓄電池充電時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 D．路燈的燈柱用合金材料制成是因?yàn)楹辖鸨燃兘饘倬哂懈玫男阅埽?022?寧波）核酸檢測(cè)采樣時(shí)使用的“采樣拭子”，其頂端是如圖所示的植絨拭子，安全、無毒。有一種植絨方式是：植絨機(jī)產(chǎn)生數(shù)萬伏的高壓靜電，通過電子轉(zhuǎn)移讓噴頭中的絨毛帶上負(fù)電荷，然后在被植絨物體表面噴涂上膠粘劑，移動(dòng)噴頭靠近被植絨物體，絨毛在高壓靜電作用下從噴頭中飛升到被植絨物體表面，呈垂直狀植在涂有膠粘劑的物體表面。上述植絨過程中蘊(yùn)含了許多科學(xué)知識(shí)，下列描述不合理的是（）A．噴頭中的絨毛帶上負(fù)電荷，是由于絨毛得到了電子 B．以移動(dòng)的噴頭為參照物，被植絨物體是運(yùn)動(dòng)的 C．絨毛能在高壓靜電作用下運(yùn)動(dòng)，是由于能量可以創(chuàng)生 D．絨毛從噴頭中飛升到被植絨物體表面，是由于力能改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（2022?龍灣區(qū)校級(jí)模擬）如圖為伽利略斜面實(shí)驗(yàn)，如果沒有摩擦力，無論斜面緩陡，小球從A點(diǎn)靜止?jié)L下總會(huì)滾到與A處等高的B處或C處，小球好像“記住“了其起始高度。下列說法錯(cuò)誤的是（）A．這是一種理想實(shí)驗(yàn) B．A到B過程中小球動(dòng)能先減小后增大 C．小球運(yùn)動(dòng)到乙斜面的過程機(jī)械能守恒 D．小球“記住”的是與起始高度相聯(lián)系的能量（2023?桐廬縣二模）如圖所示，彈簧一端與小車相連，另一端固定在左側(cè)的墻壁上，小車放在光滑的水平木板上。小車位于A點(diǎn)時(shí)彈簧恰好為自然長(zhǎng)度，用力壓縮彈簧使小車到達(dá)B點(diǎn)；松手后，小車由位置B運(yùn)動(dòng)至位置C，在位置C時(shí)速度為零。則小車從位置B運(yùn)動(dòng)至位置C的過程中，速度達(dá)到最大的位置在（選填“A點(diǎn)”、“A點(diǎn)的左側(cè)”或“A點(diǎn)的右側(cè)”），彈簧的彈性勢(shì)能的變化情況是（選填“減小”、“先減小后增大”、“先增大后減小”或“增大”）；小車從位置A運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程中，能量轉(zhuǎn)化的情況為。知識(shí)點(diǎn)二、能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律（一）內(nèi)容能量既不會(huì)消滅，也不會(huì)創(chuàng)生，它只會(huì)從一種形式為另一種形式，或者從一個(gè)物體到另一個(gè)物體。而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能的總量。這就是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律。

（二）意義能量轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。無論是機(jī)械運(yùn)動(dòng)，還是生命運(yùn)動(dòng)，無論是宇宙天體，還是微觀粒子，都遵循這個(gè)定律。（三）永動(dòng)機(jī)一不可能成功所謂“永動(dòng)機(jī)”是指不消耗任何能量和燃料,卻能源源不斷對(duì)外做功的機(jī)器?！坝绖?dòng)機(jī)”不可能成功的事實(shí)告訴我們，違反能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的事件是不可能發(fā)生的。能量是不可能憑空創(chuàng)造出來的。即所謂的“消耗能量”“利用能量”“獲得能量"的實(shí)質(zhì)是能量相互轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程。

（四）機(jī)械能守恒與能量守恒定律的區(qū)別

(1)機(jī)械能守恒是有條件的一沒有能量損失或額外的能量補(bǔ)充。

因?yàn)闄C(jī)械能守恒是指一個(gè)物體如果只存在著動(dòng)能和勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化時(shí)，機(jī)械能的總量將保持不變。如果存在機(jī)械能與其他形式的能之間的轉(zhuǎn)化，機(jī)械能總量發(fā)生改變，機(jī)械能不再守恒，例如克服摩擦做功，產(chǎn)生內(nèi)能，機(jī)械能的總量將減少，損失的機(jī)械能將轉(zhuǎn)化為其他形式的能。

(2)能量守恒定律的成立不需要條件。這是因?yàn)槟芰哭D(zhuǎn)化形式是多樣的，可以在機(jī)械能、內(nèi)能、化學(xué)能、電能、光能、聲能間相互轉(zhuǎn)化，不限于動(dòng)能和勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化過程中，一種形式的能減少，另一種形式的能必然增加，能的總量保持不變。

【能力拓展】能量的轉(zhuǎn)化可涉及兩種或兩種以上形式的能量;能量的轉(zhuǎn)移只是能量的載體發(fā)生了變化，而能量的轉(zhuǎn)化是能量的形式發(fā)生了變化。（2022秋?拱墅區(qū)校級(jí)期中）用手將一重為G的鐵球緩慢放在一彈簧上，放手后，鐵球從A位置開始向下運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B位置速度達(dá)到最大，到達(dá)C位置小球的速度變?yōu)榱?。已知AC間的高度差為h，則從A位置到C位置彈簧的彈性勢(shì)能增加量為。B位置到C位置的過程中鐵球所受的重力（選填“大于”、“小于”、“等于”）彈簧所施加的彈力。（整個(gè)過程中不計(jì)能量損耗）（2021秋?仙居縣期末）能量轉(zhuǎn)化和守恒定律是許多科學(xué)家經(jīng)過長(zhǎng)期探索才建立起來的，是科學(xué)史上重大發(fā)現(xiàn)之一。材料一：十七至十八世紀(jì)，多位科學(xué)家對(duì)能量的量度提出了不同的觀點(diǎn)。1644年，笛卡爾用物體的質(zhì)量（單位kg）和其速度（單位m/s）的乘積來表示“能量”；1686年，萊布尼茲用物體的質(zhì)量和其速度平方的乘積來表示“能量”；1743年，達(dá)朗貝爾用“活力”（即物體受力作用通過一定距離）來表示“能量”。材料二：溫度計(jì)的不斷改進(jìn)給熱與功研究的精確化提供了必要條件。材料三：焦耳通過400多次的實(shí)驗(yàn)，為能量守恒定律的確立奠定了定量的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。（1）材料一中，笛卡爾所表示的“能量”的單位是。（2）如圖所示是焦耳實(shí)驗(yàn)的裝置，通過重物的上下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，這個(gè)過程中（填能的一種形式）轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能。（3）結(jié)合材料分析，以下觀點(diǎn)正確的是。（可多選）A.偉大科學(xué)家的觀點(diǎn)都是正確的B.測(cè)量工具的發(fā)展有助于科學(xué)理論的研究C.對(duì)科學(xué)的認(rèn)識(shí)是一個(gè)不斷修正完善的過程知識(shí)點(diǎn)三、能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性（一）內(nèi)能總是自發(fā)地從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體，而不能從低溫物體自發(fā)地轉(zhuǎn)移到高溫物體如燒杯中的熱水變冷等，是內(nèi)能自發(fā)地從物體轉(zhuǎn)移到物體。電冰箱、空調(diào)制冷，都是從低溫物體的內(nèi)部吸熱，向外面放熱，使內(nèi)能從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體。這種轉(zhuǎn)移不是自發(fā)進(jìn)行的，必須要有附加的條件:。

（二）機(jī)械能可自發(fā)地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能無法自發(fā)地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能如汽車制動(dòng)剎車時(shí)，由于摩擦，機(jī)械能轉(zhuǎn)變成地面、輪胎及空氣的內(nèi)能，但是這些內(nèi)能不能再次轉(zhuǎn)化為汽車的機(jī)械能而使汽車重新啟動(dòng)?？梢?，能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化是有一定的方向性的。能量可以自發(fā)地朝一個(gè)方向進(jìn)行，但不能自發(fā)地朝反方向進(jìn)行。

【能力拓展】我們是在能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中利用能量的，因此，不是什么能量都可以利用?；茉?、核能等現(xiàn)在開采得越多，留給子孫的就越少。有的能量如內(nèi)能，一旦耗散，便不可再利用。正是由于能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性，我們要“節(jié)約能源”（2023?南潯區(qū)一模）能量的轉(zhuǎn)化是自然界普遍的現(xiàn)象。下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的分析正確的是（）A．水果電池電能→化學(xué)能 B．瀑布傾瀉重力勢(shì)能→動(dòng)能 C．電磁感應(yīng)電能→機(jī)械能 D．鉆木取火內(nèi)能→機(jī)械能（2022秋?西湖區(qū)期末）如圖是一種太陽能戶外滿天星LED掛燈，白天利用太陽能電板在光照下產(chǎn)生電流，給蓄電池供電，晚上自動(dòng)亮燈。下列有關(guān)該戶外燈能量轉(zhuǎn)化的描述錯(cuò)誤的是（）A．白天太陽能電板將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 B．白天蓄電池將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 C．晚上蓄電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 D．晚上LED燈將電能轉(zhuǎn)化為光能（2022秋?杭州期末）下列情形中，人對(duì)物體之間存在能量的轉(zhuǎn)化的是（）A．人踢球后球在空中運(yùn)動(dòng)過程中 B．超市顧客在水平地面上勻速推車前進(jìn)中 C．運(yùn)動(dòng)員舉著杠鈴3秒鐘不動(dòng)的過程中 D．小孩搬石頭但是沒有搬動(dòng)（2022秋?杭州期末）在下列變化中，所發(fā)生的能的轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化說法正確的是（）A．實(shí)驗(yàn)室中在鐵粉與硫粉反應(yīng)的過程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能 B．農(nóng)家自釀米酒時(shí)加入醇母菌，酵母菌主要進(jìn)行有氧呼吸把熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存在酒精中 C．人在舉起重物的過程中，化學(xué)能全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 D．手機(jī)充電時(shí)，家庭電路中的電能轉(zhuǎn)移成為手機(jī)電池中的電能模塊三鞏固提高（2021?紹興）滑板是深受青少年喜歡的一項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)。如圖是U形滑臺(tái)和運(yùn)動(dòng)員姿勢(shì)的簡(jiǎn)化示意圖。運(yùn)動(dòng)員在滑臺(tái)A處由靜止自由下滑，不計(jì)滑臺(tái)摩擦和空氣阻力，僅依靠滑行過程中運(yùn)動(dòng)員姿勢(shì)的自然（不用力）變化，最有可能滑到滑臺(tái)C處的是（）A． B． C． D．（2021?溫州一模）如圖所示是蕩秋千的簡(jiǎn)化模型。擺球從A點(diǎn)由靜止釋放，到達(dá)D點(diǎn)后返回，B、C兩點(diǎn)等高。下列說法正確的是（）A．球在B、C兩點(diǎn)的動(dòng)能相等 B．球在A、D兩點(diǎn)的機(jī)械能相等 C．球從B點(diǎn)到O點(diǎn)的過程中機(jī)械能減少 D．球從O點(diǎn)到C點(diǎn)的過程中重力勢(shì)能減少（2023?杭州三模）“嫦娥5號(hào)”探測(cè)器從月球上采樣并順利返回地球，如圖所示為兩種返回技術(shù)示意圖。下列分析正確的是（）A．采用“跳躍式返回”可使返回器著陸前的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能更多 B．采用“跳躍式返回”可使返回器與大氣摩擦通過的距離更短 C．采用“直接進(jìn)入返回”可使返回器著陸前的速度更小 D．采用“直接進(jìn)入返回”可使返回器著陸前具有的機(jī)械能更?。?022秋?余姚市期末）北京時(shí)間2022年11月12日10時(shí)03分，搭載天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船的長(zhǎng)征七號(hào)火箭，在我國文昌航天發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火發(fā)射（如圖甲所示），約10分鐘后，天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船與火箭成功分離并進(jìn)入預(yù)定軌道，飛船太陽能帆板順利展開工作（如圖乙所示），發(fā)射取得圓滿成功。（1）火箭點(diǎn)火，燃料燃燒發(fā)生的是（選填：“物理”或“化學(xué)“）變化。（2）搭載在飛船上的補(bǔ)給物資送達(dá)我國空間站時(shí)，補(bǔ)給物資的質(zhì)量將（選填：“變大”、“變小”或“不變”）。（3）飛船太陽能帆板順利展開工作，就是在太陽光照射下，能為飛船上的電器設(shè)備提供能量。太陽能帆板工作時(shí)是將能轉(zhuǎn)化為能。（2022秋?鎮(zhèn)海區(qū)期末）“鋁箔秋千”是一個(gè)U形鋁箔框，其兩端通過回形針與干電池兩端相連，置于磁鐵上方，如圖所示。通電時(shí)，鋁箔框就會(huì)朝一個(gè)方向擺動(dòng)。（1）“鋁箔秋千”通電擺動(dòng)時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為能和內(nèi)能。（2）要改變“鋁箔秋千”通電時(shí)的擺動(dòng)方向，請(qǐng)寫出一種方法：。（2023?婺城區(qū)三模）“自熱火鍋”給我們的生活帶來一定的便利。小龍同學(xué)就某種自熱火鍋的“自熱”原理產(chǎn)生了興趣，查閱到的相關(guān)資料如下。?①自熱火鍋食用方法：下層底盒中倒入適量冷水，打開加熱包塑料膜，將加熱包放入涼水中，放上上層食材盒，倒入一定食用冷水，蓋上蓋子，15分鐘后，即可開蓋食用。（圖乙為自熱火鍋結(jié)構(gòu)示意圖）、②加熱包內(nèi)含有鐵粉、鋁粉、焦炭粉、生石灰等物質(zhì)，其中的金屬粉末與炭粉在熱水中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可短時(shí)間放出大量的熱，后續(xù)緩慢放熱。③自熱火鍋工作時(shí)，下層加熱盒中空氣溫度隨時(shí)間變化的圖像如下圖丙所示。（1）自熱火鍋在加熱食物過程中的能量轉(zhuǎn)化：。（2）為解釋自熱火鍋的工作原理，請(qǐng)結(jié)合上述材料，對(duì)0a、ab、bc各段的溫度變化做出解釋。（2023春?西湖區(qū)校級(jí)月考）目前杭州垃圾發(fā)電有三張“大嘴”，杭州錦江環(huán)保能源有限公司“胃口”最大，可日吞800噸垃圾，日發(fā)電43萬千瓦時(shí)；杭州生活垃圾焚燒發(fā)電廠潛力最大，現(xiàn)在日吞垃圾600噸，日發(fā)電量10萬千瓦時(shí)；杭州余杭錦江環(huán)保能源有限公司日吞垃圾200噸，日發(fā)電14萬千瓦時(shí)。這意味著目前杭州每天3000多噸城市生活垃圾有一半被垃圾發(fā)電“吞吃”。據(jù)悉剩下的垃圾則全部拉到天子嶺垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行填埋，并通過填埋產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行發(fā)電。填埋是目前全球