第8節(jié)能量的轉(zhuǎn)化與守恒思維導圖思維導圖考點一、能量的相互轉(zhuǎn)化（一）能量可以在兩個物體之間轉(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化學能照射到大氣層中空氣的動能照射到太陽能熱水器水的內(nèi)能照射到電池板上電能(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，是食物的化學能轉(zhuǎn)化為人體的內(nèi)能、電能、機械能等能量的過程。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:燃料燃燒將燃料的化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能來加熱水，水沸騰后，產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動渦輪機轉(zhuǎn)動將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，渦輪機帶動發(fā)電機發(fā)電將機械能轉(zhuǎn)化為電能。（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，如機械能、內(nèi)能、化學能、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)運動形式的變化中伴隨著能量的相互轉(zhuǎn)化。典例分析典例分析典例1：（2023九上·平湖期中）智能百葉窗的葉片上貼有太陽能板，在光照時發(fā)電，給電動機供電以調(diào)節(jié)百葉窗的開合。該過程中發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換是（）A．電能→機械能→光能 B．光能→機械能→電能C．光能→電能→機械能 D．機械能→電能→光能舉一反三舉一反三變式1：（2023九上·蕭山期中）下列關于能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的實例中，分析正確的是（）A．燃料燃燒時發(fā)熱，化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電，電能轉(zhuǎn)化為機械能C．植物吸收太陽光進行光合作用，光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．在熱傳遞中，熱量總是從內(nèi)能多的物體傳到內(nèi)能少的物體變式2：（2023九上·臨平期中）發(fā)展核能是解決能源危機的主要出路之一。下圖是核電站工作流程圖，關于流程中各裝置的能量轉(zhuǎn)化，正確的是（）A．核反應堆：核能轉(zhuǎn)化為機械能 B．應用：電能轉(zhuǎn)化為化學能C．發(fā)電機：電能轉(zhuǎn)化為機械能 D．蒸汽輪機：機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能變式3：（2024九上·南潯期末）如圖所示是一種在陽光下能不斷搖擺的塑料小花?；ㄅ璞砻娴奶柲茈姲逶诠庹障拢a(chǎn)生電流驅(qū)動電動機，使小花左右擺動。則小花擺動過程中涉及的能量形式有能和能等。考點二、能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律（一）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)移的過程中，能的總量保持不變。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。無論是機械運動，還是生命運動，無論是宇宙天體，還是微觀粒子，都遵循這個定律。（三）永動機一不可能成功所謂“永動機”是指不消耗任何能量和燃料,卻能源源不斷對外做功的機器?！坝绖訖C”不可能成功的事實告訴我們，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"的實質(zhì)是能量相互轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程。（四）機械能守恒與能量守恒定律的區(qū)別(1)機械能守恒是有條件的一沒有能量損失或額外的能量補充。因為機械能守恒是指一個物體如果只存在著動能和勢能之間的轉(zhuǎn)化時，機械能的總量將保持不變。如果存在機械能與其他形式的能之間的轉(zhuǎn)化，機械能總量發(fā)生改變，機械能不再守恒，例如克服摩擦做功，產(chǎn)生內(nèi)能，機械能的總量將減少，損失的機械能將轉(zhuǎn)化為其他形式的能。(2)能量守恒定律的成立不需要條件。這是因為能量轉(zhuǎn)化形式是多樣的，可以在機械能、內(nèi)能、化學能、電能、光能、聲能間相互轉(zhuǎn)化，不限于動能和勢能之間的轉(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。典例分析典例分析典例1：（2023·杭州模擬）過山車是杭州樂園里一項刺激有趣的項目。過山車會由機械將車體送至左側(cè)高臺上，推出高臺后便不再提供動力，下列過山車模型中，一定無法到達右邊平臺的是（）A．B．C．D．舉一反三舉一反三變式1：（2024九上·臨海期末）杭州亞運會滑板男子碗池比賽中，我國運動員陳燁獲得冠軍。如圖是他在轉(zhuǎn)體騰空后繼續(xù)向上的過程，如果不計空氣阻力，下列說法正確的是（）A．動能減小，機械能不變 B．動能增大，機械能增大C．勢能減小，機械能不變 D．勢能增大，機械能減小變式2：（2023九上·柯城期末）各種形式的能量都不是孤立的，它們可以在一定條件下發(fā)生轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移。（1）根據(jù)能量守恒定律，在能量發(fā)生轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能的總量是的（填“變化”或“不變”）。（2）能量的轉(zhuǎn)化是有方向的，如圖所示的幾幅圖按能量轉(zhuǎn)化的順序，正確的排列是。①樹木②太陽③火力發(fā)電廠④空調(diào)變式3：（2023九上·杭州期中）...所示，在一個罐子的蓋和底各開兩個小洞，將小鐵塊用細繩綁在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋兩端穿過小洞用竹簽固定，如圖乙為其截面圖。做好后如圖丙所示，將該罐子從斜面A點由靜止釋放，滾到水平面D點停止，然后返回，自行滾上斜面的B點停止后又滾下斜面...如此往返，最后停在水平面上。橡皮筋在點（選填字母）的彈性勢能最大；第一次返回斜面，向上滾動的過程中，罐子整體在C點時的機械能（選填“大于”、“小于”或“等于”）在B點時的機械能。考點三、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)地從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體。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)進行的，必須要有附加的條件:消耗電能，電動機(壓縮機)做功。（二）機械能可自發(fā)地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能無法自發(fā)地轉(zhuǎn)化為機械能如汽車制動剎車時，由于摩擦，機械能轉(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)化為汽車的機械能而使汽車重新啟動。可見，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)地朝一個方向進行，但不能自發(fā)地朝反方向進行。典例分析典例分析典例1：（2023九上·蕭山期中）各種形式的能量都不是孤立的，它們可以在一定條件下發(fā)生轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移。（1）根據(jù)能量守恒定律，在能量發(fā)生轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能的總量是的（填“變化”或“不變”）。（2）運動會拋出去的實心球從脫手到落地過程，重力勢能怎么變。（3）俗語說：“水往低處流”；空氣不會自行聚攏；在燒杯中的水，上面的水不可能沸騰，下面的水結(jié)冰。這些事例都說明了一個問題：能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移都是有的。核電站是利用核能進行發(fā)電的，電站的核反應堆中發(fā)生的是人工可以控制的核（選填“聚變”或“裂變”）。舉一反三舉一反三變式1：汽油機的效率一般為20～30%，下列選項可能符合家用轎車等熱機能量流向的是（）A．B．C．D．變式2：（2023九上·義烏月考）中國科研團隊再傳喜訊，中國新一代“人造太陽”裝置等離子體電流突破100萬安培，創(chuàng)造了新紀錄。點亮“人造太陽”，將來有望實現(xiàn)源源不斷的清潔能源供應，實現(xiàn)能源自由。（1）“人造太陽”獲得核能的方式是（填“核裂變”或“核聚變”）；（2）水從高處流向地處后，無法自發(fā)回到同樣的高度，說明能量的轉(zhuǎn)化具有，所以盡管能量是守恒的，我們?nèi)匀灰?jié)約能源。變式3：（2022·浙江紹興·中考真題）汽車在給人們的出行帶來便利的同時，也帶來了能源消耗、尾氣污染等問題。材料一：圖是一輛小汽車行駛時的能耗分配圖、汽油在汽缸內(nèi)完全燃燒時放出的能量，大約只有13%用于驅(qū)動汽車前進，而其余87%的能量則被損耗掉了。材料二：排出的尾氣除了CO2，H2O外，還有CO、NO、NO2及未燃燒的碳復化合物等有害氣體。結(jié)合材料：（1）對汽車行駛時能量形式的轉(zhuǎn)化與損耗途徑作出分析。（2）請從節(jié)能、減排等方面對燃油汽車提出技術改進建議。課后鞏固課后鞏固一、單選題1．如圖所示，人們修筑攔河壩來提高上游的水位，在壩底安裝水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電。當上游一定量的水，經(jīng)水輪機流到下游的過程中，下列分析正確的是A．水的機械能始終保持不變B．水的重力勢能增大，動能減小C．水沖擊水輪機時，水的一部分動能轉(zhuǎn)移為水輪機的動能D．水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電，電能轉(zhuǎn)化成機械能2．LED燈帶在裝飾材料中被廣泛應用。小美同學在研究其內(nèi)部結(jié)構(gòu)時發(fā)現(xiàn)，燈帶中的LED燈串聯(lián)后經(jīng)電源適配器接入照明電路，如圖所示。她取下一只LED燈接在電池兩端，LED燈不亮，對調(diào)電池正負極后LED燈亮了，但用手接觸幾乎不發(fā)熱。以下推斷不符合上述事實的是()A．LED燈具有單向?qū)щ娦訠．LED燈帶主要將電能轉(zhuǎn)化為光能C．一只LED燈正常工作的電壓是220VD．燈帶中一只LED燈斷路后其他LED燈不能亮3．汽車開動和人的生命活動都需要能量，能量是各種運動的量度。給汽車開動和人的生命活動提供能量的兩個過程如圖所示，下列分析錯誤的是（）A．都通過劇烈的氧化反應釋放出能量B．都將化學能轉(zhuǎn)化為其他形式的能C．都參與自然界的碳循環(huán)和氧循環(huán)D．都遵循能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律4．某智能百葉窗的葉片上貼有太陽能板，在光照時發(fā)電，給電動機供電以調(diào)節(jié)百葉窗的開合。該過程中發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化是（）A．電能→機械能→光能 B．光能→機械能→電能C．光能→電能→機械能 D．機械能→電能→光能5．某同學通過斜面實驗認識能量、運動和力的關系（如圖，A、B兩點等高）。忽略摩擦及空氣阻力，小滑塊由靜止滑下，下列說法錯誤的是（）A．小滑塊下滑過程中機械能守恒B．小滑塊上升過程中內(nèi)能不斷增加C．小滑塊從A點靜止滑下，能到達B點D．小滑塊起始位置越高，到達斜面底端速度越大6．圖為運動員參加跳水比賽時的示意圖。下列對運動員的分析正確的是()A．運動員跳到最高位置時，機械能最大B．上升時，運動員以自己為參照物，觀眾是靜止的C．當運動員運動到最高點時，她受到平衡力的作用D．從最高點到入水前的過程中，運動員的慣性不變7．如圖為兩個光滑的弧面和一段粗糙的水平面相連接的裝置。將質(zhì)量為m的物體從左側(cè)弧面的a點靜止釋放，a、c兩點距離水平面的高度均為h(忽略空氣阻力)。下列有關說法正確的是（）A．物體能到達c點B．經(jīng)b點時，物體的動能最大C．物體在水平面運動時，內(nèi)能增加D．物體從a點滑到b時，重力所做的功大于mgh8．如圖所示為用于鍛煉身體的體育器材——跑步機。人在跑步機上可以實現(xiàn)快走或跑步動作，達到鍛煉身體的目的。下列關于人在跑步機上跑步過程的敘述，錯誤的是（）A．人對跑步機做功B．人沒有對跑步機做功C．人體消耗的能量一部分轉(zhuǎn)化為跑步機的熱能D．腳底與跑步機之間有摩擦作用9．如圖所示，有幾個小朋友在玩滑梯。某同學沿滑梯滑下的過程中，下列說法不正確的是（）A．該同學的重力勢能減少B．滑梯對該同學有力的作用C．該同學所受到的重力對其做功D．該同學的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能10．“反向蹦極”是一項比蹦極更刺激的運動。如圖所示，彈性輕繩的上端固定在O點，拉長后將下端固定在體驗者的身上，并與固定在地面的扣環(huán)相連。打開扣環(huán)，人從A點由靜止像火箭一樣被豎直“發(fā)射”，上升到最高位置C點，其中在B點時速度最快，上下震蕩后靜止在空中。對此過程，下列分析正確的是（）A．人從B點運動到C點，重力勢能和動能都增加B．在最高點C時，彈性勢能達到最大值C．人從A點運動到B點，動能減小D．人在上升和下降時機械都能減小11．能量的轉(zhuǎn)化是自然界普遍的現(xiàn)象。下列關于能量轉(zhuǎn)化的分析不正確的是()A．①化學能→電能 B．②電能→機械能C．③重力勢能→動能 D．④機械能→內(nèi)能12．如圖所示的四個情景，下列說法中錯誤的是(，)A．圖甲中兩個底面削平的鉛塊緊壓在一起后能吊住重物，說明分子間存在引力B．圖乙中紅墨水在熱水中擴散得快，說明溫度越高分子無規(guī)則運動越劇烈C．圖丙中試管內(nèi)的水沸騰后，水蒸氣將軟木塞推出，是將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．圖丁中活塞向下運動，這是內(nèi)燃機的做功沖程13．如圖所示，金屬小球從導軌的a處自由滑下，依次經(jīng)過b、c兩處，到達d處時恰好停下。下列說法中，正確的是()A．從a到b的過程中，小球的勢能全部轉(zhuǎn)化為動能B．c處小球的機械能比d處大C．從c到d的過程中，小球的機械能守恒D．到達d處時，小球的動能和內(nèi)能均為零14．某同學通過如圖實驗認識功和能、運動和力的關系。小球在斜面上由靜止?jié)L下，并推動木塊繼續(xù)運動一段距離。下列說法錯誤的是（）A．小球下滾過程中動能增大，機械能也增大B．小球下滾過程中動能增大，是因為重力對其做功C．小球撞擊木塊時，部分機械能轉(zhuǎn)移到木塊D．小球在水平面上滾動時速度減小，是因為阻力的影響15．2025年亞冬會在哈爾濱順利閉幕，如圖為跳臺滑雪運動示意圖，虛線表示運動員從助滑開始，直到下落至著陸坡的運動軌跡。在運動過程中，下列說法正確的是（）A．運動員從A到B的過程中速度逐漸增大B．運動員從B到C的過程中動能不變C．運動員在A點和C點的重力勢能相等D．整個滑行過程中，運動員的機械能守恒16．“摩擦焊接”是一種新型的焊接技術，其原理為：將兩塊金屬壓在一起，其中一塊金屬高速轉(zhuǎn)動使兩塊金屬的接觸面高溫熔化從而焊接在一起。則在“摩擦焊接”過程中的主要能量轉(zhuǎn)化是（）A．電能轉(zhuǎn)化為化學能 B．化學能轉(zhuǎn)化為電能C．機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能17．2024年10月30日，神舟十九號飛船發(fā)射入軌，三位航天員在空間站開展了多項空間科學實驗和試驗，為相關研究提供了重要參考。關于在軌飛船和空間站的說法中，合理的是A．加速升空時，飛船的動能和勢能的總量不變B．太陽能電池板工作時，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能C．在空間站中，飛船和航天員的質(zhì)量均消失了D．空間站各電路采用串聯(lián)方式，以便統(tǒng)一控制18．如圖是同學日常訓練的場景，在體育鍛煉中涉及到的科學知識，下列說法正確的是（）A．1分鐘跳繩——人將自身的化學能幾乎都轉(zhuǎn)化為機械能B．立定跳遠——人用力蹬地才能起跳，蹬地時，地面對人的支持力等于人的重力C．擲鉛球——在最高點是實心球的重力勢能不為零，動能也不為零D．800米測試——加速沖刺過程中，人的動能和勢能均增大19．今年春節(jié)期間，極端天氣致部分高鐵停運，出現(xiàn)了綠皮火車牽引復興號前進的畫面，其中綠皮火車是典型的內(nèi)燃機車組，復興號是電動機車組。下列說法中正確的是（）A．綠皮火車和復興號列車運動時，能量轉(zhuǎn)化的方式是相同的B．列車行駛過程中，以綠皮火車為參照物，復興號是靜止的C．列車進站時，列車附近氣流流速大，壓強大D．列車剎車后不能立即停止是因為受到慣性力的作用20．石英是一種無處不在的礦物，構(gòu)成了地殼的重要部分。當石英晶體受到機械壓力時，它們內(nèi)部的電荷分布會發(fā)生變化，產(chǎn)生電壓。該過程中發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換是()A．機械能轉(zhuǎn)化為化學能 B．機械能轉(zhuǎn)化為電能C．化學能轉(zhuǎn)化為電能 D．化學能轉(zhuǎn)化為機械能21．物體的運動有多種多樣的形式，跟物體的運動一樣，能量也有多種形式。下列能量的說法中錯誤的是A．奔跑的獵豹具有機械能B．人的食物中儲存有化學能C．雷達天線發(fā)射的信號具有電能D．雷電爆發(fā)時具有電能、聲能、電磁能等22．能量形式多種多樣，下列有關物體具備的能量描述錯誤的是()A．奔跑的豹具有動能B．牛吃的草具有化學能C．天空的閃電具有光能、電能等D．遙控器發(fā)出的電磁輻射具有聲能23．新能源電動車（如圖）利用電池提供能量來驅(qū)動汽車。電池和汽油中蘊含相同形式的能量，該能量是（）A．電能 B．化學能 C．機械能 D．電磁能24．新能源電動車利用電池提供能量來驅(qū)動汽車。電池和汽油中蘊含相同形式的能量，該能量是A．電能 B．熱能 C．機械能 D．化學能25．物質(zhì)與能量是構(gòu)成自然世界的基本要素，能量的形式多種多樣。下列圖示中，其中的能量形式與其它三項不同的是A．青草的能量 B．汽油的能量C．食物的能量 D．瀑布的能量26．臺州已成為發(fā)電大市，有多種發(fā)電方式。圖甲為三門核電站發(fā)電流程圖，圖乙為溫嶺江廈潮汐發(fā)電原理圖。下列關于兩種發(fā)電方式說法正確的是（）A．核電站利用核聚變獲得核能B．發(fā)電機是將電能轉(zhuǎn)化為機械能C．潮汐發(fā)電主要是利用水的內(nèi)能D．漲潮和退潮時的能量轉(zhuǎn)化形式相同27．“白天讓太陽曬曬，晚上就能亮?”這是人們初識太陽能路燈時產(chǎn)生的疑問。現(xiàn)在太陽能路燈已出現(xiàn)各地的街頭，為城鎮(zhèn)居民驅(qū)走夜晚的黑暗。其工作原理如圖所示，太陽能路燈白天與晚上的能量轉(zhuǎn)化情況分別是（）A．太陽能→電能→內(nèi)能；內(nèi)能→電能→光能B．太陽能→內(nèi)能→電能→電能→內(nèi)能→光能C．太陽能→化學能→電能；電能→化學能→光能D．太陽能→電能→化學能；化學能→電能→光能二、填空題28．某老師對書本演示氣體對外做功裝置進行了改進(如圖)：用一個大的塑料瓶，瓶口塞橡皮塞，塞子里面安裝氣門芯，連接打氣筒，在瓶內(nèi)伸入溫度傳感器探頭，實驗時裝置氣密性良好。（1）用打氣筒向瓶內(nèi)打氣、在橡皮塞未彈出之前，溫度傳感器示數(shù)(選填“增大”、“減小”或“不變”).（2）當橡皮塞彈出時，瓶內(nèi)出現(xiàn)大量白霧.根據(jù)實驗現(xiàn)象可以得出的結(jié)論是：物體對外做功，內(nèi)能(選填“增大”、“減小”或“不變”).29．“加氫幾分鐘，暢行數(shù)百里”，這是2021年上海車展上為氫能源汽車打出的標語。氫能源汽車使用的是氫燃料電池(如圖所示)。該電池工作時在催化劑的作用下，氫原子失去電子形成氫離子，穿過電極A通過電解液移動到電極B與氧離子結(jié)合形成水分子；而電子則從電極A經(jīng)外部電路通過電動機M到達電極B，形成電流。（1）氫燃料電池工作時是將化學能直接轉(zhuǎn)化為能。（2）世界能源組織提出：在制氫過程中基本上沒有碳排放而得到的氫氣稱為綠氫。下列方式可制得綠氫的是____。A．水力發(fā)電制氫 B．太陽能發(fā)電制氫C．火力發(fā)電制氫 D．核能發(fā)電制氫30．盛夏，室外溫度達36（1）空調(diào)正常工作時，一個工作周期內(nèi)消耗的電能為J。（2）為了節(jié)能減排，小金家換上了隔熱保溫性能更好的門窗。在工作電壓、室外溫度、空調(diào)的設定溫度等條件均相同的情況下，空調(diào)新的一個工作周期內(nèi)，工作時間會(選填“大于”“等于”或“小于”)10min。31．在我國青藏高原有一個羊八井地熱區(qū)，地熱電廠承擔拉薩市一部分的電力供應任務。其工作流程如圖所示，則能量轉(zhuǎn)化過程是內(nèi)能→能→能。32．喝水鳥是一款玩具，其結(jié)構(gòu)如圖。給頭部滴一次水，能發(fā)現(xiàn)玻璃管內(nèi)乙醚逐漸上升，“鳥身”逐漸繞支點順時針轉(zhuǎn)動；當身體接近水平時，玻璃管底部露出氣體，頭部的液體又回到底部，“鳥身”逐漸繞支點逆時針轉(zhuǎn)動恢復初始狀態(tài)。若鳥身前放一杯水，使鳥頭前傾時能夠沾到，保持鳥頭濕潤，則此過程可反復