3.8 能量的转化与守恒（原卷版）

3.8能量的转化与守恒学习目录学习目录目录模块一知己知彼 1模块二知识掌握 1知识点一、能量的相互转化 1知识点二、能量的转化与守恒定律 4知识点三、能量转化和转移的方向性 6模块三巩固提高 8知识重点知识重点模块一知己知彼学习目标目标解读1.通过生活实例，了解各种形式的能量之间的相互转化，能解释一些常见现象中的能量转化过程。

2.理解能量守恒定律，能利用能量转化与守恒的观点分析问题。

3.知道能量转化与转移有一定的方向性。解读1:理解能量的转化与守恒，举例说明能量的转化与守恒、能量的转化与传递的方向性，并能利用能量的转化与守恒知识解释简单问题。常见题型为选择题和填空题，难度较小。

解读2:结合生活、生产中的现象，了解提高能量利用效率和节能关系，常见题型为选择题和填空题，难度较小。模块二知识掌握知识点一、能量的相互转化（一）能量可以在两个物体之间转移，能量形式也可以转化(1)太阳能的转化

照射到植物叶片上植物的

照射到大气层中空气的

照射到太阳能热水器--水的

照射到电池板上

(2)人体能量的来源及转化:人体所需的能量都来自食物，食物被消化后且被分解的过程，是食物的转化为人体的内能、电能、机械能等能量的过程。被吸收的营养物质由血液输送到人体各处。

(3)火力发电厂的能量转化:燃料燃烧将燃料的转化为来加热水，水沸腾后，产生的蒸汽驱动涡轮机转动将内能转化为，涡轮机带动发电机发电将机械能转化为。

（二）能量转化的普遍性自然界中的能量有多种表现形式，如机械能、内能、化学能、电能、电磁能、核能等。自然界中各种形式的能量不是孤立的，它们可以在一定的条件下发生转化，能量也可以在同一物体或不同的物体间相互转移。能量转化是普遍现象，自然界中物质运动形式的变化中伴随着能量的相互转化。（2023•鄞州区一模）如图是太阳能电池路灯，白天太阳能电池板将太阳能转化为电能，这种能量通过再次转化储存在大容量蓄电池内。夜晚蓄电池给路灯供电。下列说法正确的是（）A．路灯上的塑料灯罩和铝合金灯柱都属于有机合成材料 B．夜晚蓄电池给路灯供电时将光能转化为电能 C．白天给蓄电池充电时将化学能转化为电能 D．路灯的灯柱用合金材料制成是因为合金比纯金属具有更好的性能（2022•宁波）核酸检测采样时使用的“采样拭子”，其顶端是如图所示的植绒拭子，安全、无毒。有一种植绒方式是：植绒机产生数万伏的高压静电，通过电子转移让喷头中的绒毛带上负电荷，然后在被植绒物体表面喷涂上胶粘剂，移动喷头靠近被植绒物体，绒毛在高压静电作用下从喷头中飞升到被植绒物体表面，呈垂直状植在涂有胶粘剂的物体表面。上述植绒过程中蕴含了许多科学知识，下列描述不合理的是（）A．喷头中的绒毛带上负电荷，是由于绒毛得到了电子 B．以移动的喷头为参照物，被植绒物体是运动的 C．绒毛能在高压静电作用下运动，是由于能量可以创生 D．绒毛从喷头中飞升到被植绒物体表面，是由于力能改变物体的运动状态（2022•龙湾区校级模拟）如图为伽利略斜面实验，如果没有摩擦力，无论斜面缓陡，小球从A点静止滚下总会滚到与A处等高的B处或C处，小球好像“记住“了其起始高度。下列说法错误的是（）A．这是一种理想实验 B．A到B过程中小球动能先减小后增大 C．小球运动到乙斜面的过程机械能守恒 D．小球“记住”的是与起始高度相联系的能量（2023•桐庐县二模）如图所示，弹簧一端与小车相连，另一端固定在左侧的墙壁上，小车放在光滑的水平木板上。小车位于A点时弹簧恰好为自然长度，用力压缩弹簧使小车到达B点；松手后，小车由位置B运动至位置C，在位置C时速度为零。则小车从位置B运动至位置C的过程中，速度达到最大的位置在（选填“A点”、“A点的左侧”或“A点的右侧”），弹簧的弹性势能的变化情况是（选填“减小”、“先减小后增大”、“先增大后减小”或“增大”）；小车从位置A运动到C点的过程中，能量转化的情况为。知识点二、能量的转化与守恒定律（一）内容能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式为另一种形式，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。这就是能量转化和守恒定律。

（二）意义能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。无论是机械运动，还是生命运动，无论是宇宙天体，还是微观粒子，都遵循这个定律。（三）永动机一不可能成功所谓“永动机”是指不消耗任何能量和燃料,却能源源不断对外做功的机器。“永动机”不可能成功的事实告诉我们，违反能量转化和守恒定律的事件是不可能发生的。能量是不可能凭空创造出来的。即所谓的“消耗能量”“利用能量”“获得能量"的实质是能量相互转化或转移的过程。

（四）机械能守恒与能量守恒定律的区别

(1)机械能守恒是有条件的一没有能量损失或额外的能量补充。

因为机械能守恒是指一个物体如果只存在着动能和势能之间的转化时，机械能的总量将保持不变。如果存在机械能与其他形式的能之间的转化，机械能总量发生改变，机械能不再守恒，例如克服摩擦做功，产生内能，机械能的总量将减少，损失的机械能将转化为其他形式的能。

(2)能量守恒定律的成立不需要条件。这是因为能量转化形式是多样的，可以在机械能、内能、化学能、电能、光能、声能间相互转化，不限于动能和势能之间的转化，在转化过程中，一种形式的能减少，另一种形式的能必然增加，能的总量保持不变。

【能力拓展】能量的转化可涉及两种或两种以上形式的能量;能量的转移只是能量的载体发生了变化，而能量的转化是能量的形式发生了变化。（2022秋•拱墅区校级期中）用手将一重为G的铁球缓慢放在一弹簧上，放手后，铁球从A位置开始向下运动，到达B位置速度达到最大，到达C位置小球的速度变为零。已知AC间的高度差为h，则从A位置到C位置弹簧的弹性势能增加量为。B位置到C位置的过程中铁球所受的重力（选填“大于”、“小于”、“等于”）弹簧所施加的弹力。（整个过程中不计能量损耗）（2021秋•仙居县期末）能量转化和守恒定律是许多科学家经过长期探索才建立起来的，是科学史上重大发现之一。材料一：十七至十八世纪，多位科学家对能量的量度提出了不同的观点。1644年，笛卡尔用物体的质量（单位kg）和其速度（单位m/s）的乘积来表示“能量”；1686年，莱布尼兹用物体的质量和其速度平方的乘积来表示“能量”；1743年，达朗贝尔用“活力”（即物体受力作用通过一定距离）来表示“能量”。材料二：温度计的不断改进给热与功研究的精确化提供了必要条件。材料三：焦耳通过400多次的实验，为能量守恒定律的确立奠定了定量的实验基础。（1）材料一中，笛卡尔所表示的“能量”的单位是。（2）如图所示是焦耳实验的装置，通过重物的上下运动，带动叶片转动，这个过程中（填能的一种形式）转化为水的内能。（3）结合材料分析，以下观点正确的是。（可多选）A.伟大科学家的观点都是正确的B.测量工具的发展有助于科学理论的研究C.对科学的认识是一个不断修正完善的过程知识点三、能量转化和转移的方向性（一）内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，而不能从低温物体自发地转移到高温物体如烧杯中的热水变冷等，是内能自发地从物体转移到物体。电冰箱、空调制冷，都是从低温物体的内部吸热，向外面放热，使内能从低温物体转移到高温物体。这种转移不是自发进行的，必须要有附加的条件:。

（二）机械能可自发地转化为内能，但内能无法自发地转化为机械能如汽车制动刹车时，由于摩擦，机械能转变成地面、轮胎及空气的内能，但是这些内能不能再次转化为汽车的机械能而使汽车重新启动。可见，能量的转移和转化是有一定的方向性的。能量可以自发地朝一个方向进行，但不能自发地朝反方向进行。

【能力拓展】我们是在能量的转化或转移的过程中利用能量的，因此，不是什么能量都可以利用。化石能源、核能等现在开采得越多，留给子孙的就越少。有的能量如内能，一旦耗散，便不可再利用。正是由于能量转化和转移的方向性，我们要“节约能源”（2023•南浔区一模）能量的转化是自然界普遍的现象。下列关于能量转化的分析正确的是（）A．水果电池电能→化学能 B．瀑布倾泻重力势能→动能 C．电磁感应电能→机械能 D．钻木取火内能→机械能（2022秋•西湖区期末）如图是一种太阳能户外满天星LED挂灯，白天利用太阳能电板在光照下产生电流，给蓄电池供电，晚上自动亮灯。下列有关该户外灯能量转化的描述错误的是（）A．白天太阳能电板将太阳能转化为化学能 B．白天蓄电池将电能转化为化学能 C．晚上蓄电池将化学能转化为电能 D．晚上LED灯将电能转化为光能（2022秋•杭州期末）下列情形中，人对物体之间存在能量的转化的是（）A．人踢球后球在空中运动过程中 B．超市顾客在水平地面上匀速推车前进中 C．运动员举着杠铃3秒钟不动的过程中 D．小孩搬石头但是没有搬动（2022秋•杭州期末）在下列变化中，所发生的能的转移或转化说法正确的是（）A．实验室中在铁粉与硫粉反应的过程中，化学能转化为热能 B．农家自酿米酒时加入醇母菌，酵母菌主要进行有氧呼吸把热能转化为化学能储存在酒精中 C．人在举起重物的过程中，化学能全转化为机械能 D．手机充电时，家庭电路中的电能转移成为手机电池中的电能模块三巩固提高（2021•绍兴）滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。如图是U形滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员在滑台A处由静止自由下滑，不计滑台摩擦和空气阻力，仅依靠滑行过程中运动员姿势的自然（不用力）变化，最有可能滑到滑台C处的是（）A． B． C． D．（2021•温州一模）如图所示是荡秋千的简化模型。摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高。下列说法正确的是（）A．球在B、C两点的动能相等 B．球在A、D两点的机械能相等 C．球从B点到O点的过程中机械能减少 D．球从O点到C点的过程中重力势能减少（2023•杭州三模）“嫦娥5号”探测器从月球上采样并顺利返回地球，如图所示为两种返回技术示意图。下列分析正确的是（）A．采用“跳跃式返回”可使返回器着陆前的机械能转化为内能更多 B．采用“跳跃式返回”可使返回器与大气摩擦通过的距离更短 C．采用“直接进入返回”可使返回器着陆前的速度更小 D．采用“直接进入返回”可使返回器着陆前具有的机械能更小（2022秋•余姚市期末）北京时间2022年11月12日10时03分，搭载天舟五号货运飞船的长征七号火箭，在我国文昌航天发射场点火发射（如图甲所示），约10分钟后，天舟五号货运飞船与火箭成功分离并进入预定轨道，飞船太阳能帆板顺利展开工作（如图乙所示），发射取得圆满成功。（1）火箭点火，燃料燃烧发生的是（选填：“物理”或“化学“）变化。（2）搭载在飞船上的补给物资送达我国空间站时，补给物资的质量将（选填：“变大”、“变小”或“不变”）。（3）飞船太阳能帆板顺利展开工作，就是在太阳光照射下，能为飞船上的电器设备提供能量。太阳能帆板工作时是将能转化为能。（2022秋•镇海区期末）“铝箔秋千”是一个U形铝箔框，其两端通过回形针与干电池两端相连，置于磁铁上方，如图所示。通电时，铝箔框就会朝一个方向摆动。（1）“铝箔秋千”通电摆动时，电能转化为能和内能。（2）要改变“铝箔秋千”通电时的摆动方向，请写出一种方法：。（2023•婺城区三模）“自热火锅”给我们的生活带来一定的便利。小龙同学就某种自热火锅的“自热”原理产生了兴趣，查阅到的相关资料如下。​①自热火锅食用方法：下层底盒中倒入适量冷水，打开加热包塑料膜，将加热包放入凉水中，放上上层食材盒，倒入一定食用冷水，盖上盖子，15分钟后，即可开盖食用。（图乙为自热火锅结构示意图）、②加热包内含有铁粉、铝粉、焦炭粉、生石灰等物质，其中的金属粉末与炭粉在热水中发生化学反应，可短时间放出大量的热，后续缓慢放热。③自热火锅工作时，下层加热盒中空气温度随时间变化的图像如下图丙所示。（1）自热火锅在加热食物过程中的能量转化：。（2）为解释自热火锅的工作原理，请结合上述材料，对0a、ab、bc各段的温度变化做出解释。（2023春•西湖区校级月考）目前杭州垃圾发电有三张“大嘴”，杭州锦江环保能源有限公司“胃口”最大，可日吞800吨垃圾，日发电43万千瓦时；杭州生活垃圾焚烧发电厂潜力最大，现在日吞垃圾600吨，日发电量10万千瓦时；杭州余杭锦江环保能源有限公司日吞垃圾200吨，日发电14万千瓦时。这意味着目前杭州每天3000多吨城市生活垃圾有一半被垃圾发电“吞吃”。据悉剩下的垃圾则全部拉到天子岭垃圾填埋场进行填埋，并通过填埋产生的沼气进行发电。填埋是目前全球