五、能量的转化和守恒5 分钟训练 (预习类训练，可用于课前 )1.从能量的角度分析如图 16-5-1 所示的滚摆和单摆上下的运动情况，它们共同表明_。图 16-5-1解析：滚摆和单摆向下运动时，重力势能转化为动能，向上运动时，动能转化为重力势能，它们可以反复上下运动，共同表明：动能和重力势能之间可以相互转化。认识到这一点，可以让学生从能量的角度分析自然界中各种现象之间的相互联系。答案：动能和重力势能之间可以相互转化2.把一个薄壁金属管固定在桌上，里面放一些酒精，用塞子塞紧，拿一根绳子在管外绕几圈，并迅速地来回拉动绳子，过一会儿，你会看到塞子跳了起来，如图 16-5-2 所示。从能量的角度分析,这个现象表明_。图 16-5-2解析：绳子与金属管摩擦，机械能转化为内能；高温筒壁对酒精加热，这是能量的转移；高温酒精推动塞子做功，使塞子跳起，内能转化为机械能。所以在整个过程中，存在着内能和机械能之间的相互转化，也存在着能量的转移。能答出“内能和机械能之间可以相互转化”即可。答案：内能和机械能之间可以相互转化（和转移）3.能量既不会凭空_，也不会凭空_，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_和_的过程中，能量的总量保持_。这就是能量守恒定律。解析：能量守恒定律是本节课的重点内容，通过预习，让学生找到能量守恒定律中的关键词语，为学习新课作好准备。 答案：消灭 产生 转化 转移 转化 转移 不变4.你知道自然界中哪些能量之间可以相互转化吗？举例说明：如：发光的电灯，电能转化为光能。解析：让学生自己列举能量转化的例子，丰富学生的生活经验，为在学习中通过归纳法分析问题积累材料。学生列举的例子可多可少，教师只要应用归纳法略加指点，即可水到渠成地得出能量守恒定律。答案：摩擦生热，机械能转化为内能。植物光合作用，光能转化为化学能。煤燃烧，化学能转化为内能。电动机车运动，电能转化为机械能，等等。10 分钟训练 (强化类训练，可用于课中 )1.下列能量的转化中，属于机械能转化为内能的是（ ）A.点燃爆竹，爆竹腾空而起 B.汽车紧急刹车，轮胎发热C.给生石灰加水，温度升高 D.给电炉通电，电炉发热解析：本题的关键是弄清在各种能量的转化过程中前后能量的形式。点燃爆竹，爆竹腾空而起，是火药的化学能转化为内能，内能又转化为机械能；汽车紧急刹车，是轮胎与地面摩擦生热，机械能转化为内能；给生石灰加水，发生化学变化，属于化学能转化为内能；给电炉通电，电炉发热，是电能转化为内能。答案：B2.写出能量守恒定律的内容：_。解析：能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，它揭示了各种形式能量之间的深刻联系，应重点掌握。答案：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另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这就是能量守恒定律3.水轮机带动发电机发电，是_能转化为_能；电动机带动水泵，把水抽到高处，是_能转化为_能。解析：通过实例，认识能量之间的相互转化情况。水轮机带动发电机发电，消耗的是水能，产生的是电能；而电动机带动水泵，消耗的是电能，产生的是水能。这里突出体现了能量之间的相互转化。答案：机械 电 电 机械4.用热传递的方法来改变物体的内能，实质上是能量的_过程；用做功的方法来改变物体的内能，实质上是能量的过程。图 16-5-3解析：在能量守恒定律中，能量的“转化”是指：一种形式的能量转化成为另一种形式的能量，即前后两种状态，能量的形式发生了变化，如“钻木取火”是机械能转化为内能， “电车运动”是电能转化为机械能；而能量的“转移”是指：一个物体所具有的一种形式的能量，转移到另一个物体上后，还是同一种形式的能量，即前后两种状态，能量的形式并没有发生变化，只是能量发生了转移，如“热传递”就是一个物体具有的内能转移到另一个物体上，前后都是内能。答案：转移 转化5.(2010 广东莆田模拟，11)参照图 16-5-3 及示例填写不同形式的能量之间的转化及其实例。示例：电能光能：电灯（1）_(2)_解析：本题属于能量守恒定律的应用。通过分析题图，使学生对能量守恒定律有一个具体的、形象的、深刻的理解。答案开放，只要符合要求即可。答案：（1）电能机械能：电动机 (2)内能机械能：汽车6.(2010 湖北宜昌模拟，34)某校师生在学习了能量的转化与守恒以后，组织兴趣小组调查学校几种炉灶的能量利用效率。他们发现学校的一个老式锅炉烧水时，经常冒出大量的黑烟，且烧水时锅炉周围的温度很高，锅炉的效率很低。（1）请你根据调查中发现的现象分析此锅炉效率低的原因，并提出相应的改进措施。（2）要减少烟气带走的热量，可以采用什么办法？解析：在当今的低耗、高效的形式下，锅炉效率低是社会关注的焦点问题。在本题中，师生通过共同调查研究，发现了锅炉效率低的主要原因表现症状：经常冒出大量的黑烟；锅炉周围的温度很高。针对这两种表现，通过分析，揭示其效率低的原因：燃烧问题和散热问题。发现问题，分析问题，如何解决问题呢？烟气带走热量，是普遍存在的问题，让同学们提出解决方案，渗透、融合了情感态度价值观的教育，可谓是一箭双雕。答案：（1）锅炉效率低的原因：锅炉冒出大量的黑烟，说明煤燃烧不完全；锅炉周围的温度很高，说明锅炉向周围散失的热量太多。（2）改进措施：尽量使燃料燃烧充分；利用烟气携带的热量对其他的水进行预加热，综合利用内能。30 分钟训练 (巩固类训练，可用于课后 )1.木块从粗糙的斜面顶端匀速下滑到底端的过程中（ ）A.木块的重力势能全部转化为动能B.木块的动能增加，重力势能减小C.木块有一部分机械能转化为内能D.木块的机械能全部转化为内能解析：解答本题注意“匀速”“下滑”这两个条件，既然是匀速，则动能保持不变，而下滑又说明势能在减小，减小的势能没有转化为动能，由能量守恒定律可知，减小的能量一定转化为其他形式的能了，转化为什么能了呢？由于斜面是粗糙的，木块与斜面摩擦生热，重力势能转化为内能。所以是一部分机械能转化为内能，而不是全部。答案：C2.某物体对外做功，消耗了 100 J 的机械能，这些机械能转化为其他形式的能量是（ ）A.50 J B.100 J C.0 J D.无法确定解析：有能量转化守恒定律可得：（能量）在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。消耗了 100 J 的机械能，转化为其他形式的能量也是 100 J，不可能是其他的数值。答案：B3.用打桩机打桩，打桩锤从 5 m 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.势能守恒 D.能量守恒解析：打桩锤自由下落过程中，重力势能转化为动能，锤与桩冲击时，动能转化为锤与桩的内能，所以在整个过程中，机械能发生了变化，但总能量是守恒的。所以选 D。答案：D4.下面关于能量的说法中，正确的是（ ）A.用砂轮磨刀是由内能转化为动能B.陨石进入大气层成为流星时，是内能转化为机械能C.壶中的水沸腾时壶盖不停地跳动，是水的势能转化为壶盖的动能D.用打气筒给轮胎打气，打气筒发热，是机械能转化为内能解析：本题实际上考查了做功改变物体内能的实质，即内能和其他形式的能的相互转化。砂轮磨刀时，克服摩擦力做功，是机械能转化为内能，选项 A 错误。陨石进入大气层，克服摩擦力做功，消耗机械能，内能增大，温度升高，发光发热，选项 B 错误。壶中的水沸腾时产生大量的水蒸气，水蒸气膨胀推动壶盖做功，水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，选项 C 错误。用打气筒给轮胎打气，压缩气体做功，机械能转化为内能，选项 D 正确。答案：D5.在一个密封的小房间里，放着一台开着门的电冰箱，给电冰箱通电，过一段时间后，房间的温度将（ ）A.升高 B.降低 C.不变 D.无法确定解析：电冰箱的作用就是将热量从电冰箱里面搬运到外面，使冰箱里面内能减小，温度降低，但同时，外面的温度将升高。由能量守恒定律可得：冰箱里面内能减少的量，与外面内能增加的量是相等的，这样，在电冰箱门口，将不断地发生热传递，而房间内总的内能不变，所以，温度将保持不变。答案：C6.火箭在大气层里加速上升的过程中（ ）A.机械能减少，内能增加 B.机械能增加，内能减少C.机械能与内能都增加 D.机械能不变，内能增加解析：火箭由于加速上升，速度增大，火箭的动能增大，上升过程中高度增加，重力势能也增大，因此机械能也增大；火箭在大气层中上升，要克服摩擦力做功，内能要增加，所以选项 C 正确。选项 A、B、D 错误。本题容易错选 A，错误的原因是认为火箭在大气层中上升，要克服摩擦力做功，一部分机械能转化为内能，而没有考虑到火箭加速上升，动能和重力势能都要增加，解答本题的关键是明确机械能的大小跟哪些因素有关。答案：C7.(2010 湖北宜昌模拟，21)通讯卫星板状的两翼是太阳电池板，它的作用是把能转化为能，供卫星使用。解析：通讯卫星的太阳能电池板是通过能量转化，为通讯卫星提供能量的装置。所以它的作用是把太阳能转化为电能。答案：太阳 电 8.在下列现象中，能量是怎样转化的？（1）用锯锯木头，过一会锯条变热了；_（2）木材燃烧，发光发热；_（3）植物进行光合作用；_（4）电动机通电后转动起来；_（5）核电站发电；_（6）蓄电池放电；_（7）对蓄电池充电。_解析：能量的转化是非常普遍的，各种形式的能量在一定条件下都可以相互转化。正确区分转化前、后能量的存在形式，理解转化过程，即可判断能量是怎样转化的。答案：（1）机械能转化为内能；（2）化学能转化为内能和光能；（3）光能转化为化学能；（4）电能转化为机械能；（5）核能转化为电能；（6）化学能转化为电能；（7）电能转化为化学能。9.(2010 江苏连云港模拟，24)请阅读下面的介绍，回答相关问题。焦耳是一位伟大的物理学家，他成功地发现了焦耳定律，测出了热功当量。但他在探索科学真理的道路上，也走过弯路。年轻的时候，焦耳也和许多人一样设想能制作出一种“永动机”不需要给它提供任何动力（即不消耗任何能源）就能自动工作起来的机械装置。他曾通宵达旦地冥思苦想，不断地设计、制作，但没有一次是成功的。接连的失败引起了焦耳的深思，他没有像有些人那样“执迷不悟”，而是反思原来的设想，重新确定