第十四章

內(nèi)能的利用第1節(jié)

能量的轉(zhuǎn)化與守恒1.了解能量及其存在的多種形式。2.知道能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移，能解釋一些常見現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化過程。3.掌握能量守恒定律，并利用能量守恒定律解釋“永動(dòng)機(jī)”無法實(shí)現(xiàn)的原因。

通過前面的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以通過做功將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。生活中的風(fēng)能、太陽能（如圖）、電能、水能、化學(xué)能等，也可以相互轉(zhuǎn)化嗎?知識(shí)點(diǎn)一：能量的轉(zhuǎn)化

自然界存在著各種形式的能量：機(jī)械能、內(nèi)能、電能、化學(xué)能、光能、核能、潮汐能等。這些不同形式的能量可以相互發(fā)生轉(zhuǎn)化嗎？

完成下面一組小實(shí)驗(yàn)。觀察實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象，討論發(fā)生了哪些能量轉(zhuǎn)化。1.來回迅速摩擦雙手。2.用黑塑料袋盛些水，插入溫度計(jì)后系好袋口，放在陽光下。3.將太陽能電池連在小電扇上，并使太陽能電池對(duì)著陽光。4.將塑料筆桿在頭發(fā)或毛衣上摩擦后靠近細(xì)碎的紙片。手發(fā)熱：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能溫度升高：太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能小電扇轉(zhuǎn)動(dòng)起來，太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能筆桿吸附小紙屑，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，然后電能再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

自然界中的各種現(xiàn)象都是互相聯(lián)系的?？茖W(xué)家們經(jīng)過長期探索，發(fā)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化非常普遍。

交流合作完成右圖中能量轉(zhuǎn)化的實(shí)例。蒸汽機(jī)摩擦生熱太陽能電池電燈電熱器發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)充電機(jī)電池光合作用燃料燃燒太陽能熱水器高溫物體發(fā)光吸熱化學(xué)反應(yīng)放熱化學(xué)反應(yīng)火藥爆炸加壓使化學(xué)平衡移動(dòng)地?zé)岚l(fā)電納米層次上實(shí)現(xiàn)將光能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能手搖發(fā)電機(jī)

生活中不僅會(huì)發(fā)生能量的轉(zhuǎn)化，還存在能量的轉(zhuǎn)移。能量可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，也可以從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。說說生活中有哪些現(xiàn)象發(fā)生了能量轉(zhuǎn)移？②水的機(jī)械能轉(zhuǎn)移到了水車上，能量的形式?jīng)]有變化。①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。知識(shí)點(diǎn)二：能量守恒定律

停止用力，擺動(dòng)的秋千會(huì)越擺越低；掉在地上的彈性小球會(huì)跳起，但是越跳越低（如圖）。

討論秋千和小球在運(yùn)動(dòng)中的能量轉(zhuǎn)化。

為什么它們到達(dá)的高度會(huì)逐漸降低?是否丟失了能量?

你認(rèn)為減少的機(jī)械能到哪里去了?分析1：秋千在運(yùn)動(dòng)過程中，秋千和空氣間有阻力，繩索間存在摩擦力，秋千要克服這些阻力做功，一部分機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機(jī)械能總量逐漸減少，最終機(jī)械能為零，全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。分析2：小球在運(yùn)動(dòng)過程中，由于和空氣間有阻力，小球克服空氣阻力做功，一部分機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機(jī)械能總量逐漸減少，最終機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。大量事實(shí)表明：能量既不會(huì)憑空消滅，也不會(huì)憑空產(chǎn)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。這就是能量守恒定律。

平常我們所說的“消耗能量”“利用能量”“獲得能量”實(shí)質(zhì)是：能量相互轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程。1.當(dāng)一塊熾熱的鐵塊投入到水中時(shí)，能量如何轉(zhuǎn)移？鐵塊的內(nèi)能水的內(nèi)能（溫度相同）2.當(dāng)一雜技演員沿竹竿下滑時(shí)，能量又是如何轉(zhuǎn)化？演員的重力勢(shì)能手和竹竿的內(nèi)能分析下列事例你能得出什么結(jié)論？

鐵塊能自發(fā)地從同溫度的水中吸收熱量，使自己變得熾熱嗎？手和竹竿的內(nèi)能能使演員上升嗎？能量的轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化具有方向性。1.熱量只能從高溫物體自發(fā)地傳向低溫物體或從高溫部分傳向低溫部分。2.當(dāng)重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能為自發(fā)時(shí)，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能就不可能為自發(fā)。

我們所能利用的資源是有限的，所以需要節(jié)約能源。

有人曾設(shè)想制造一種不需要?jiǎng)恿驮丛床粩嗟貙?duì)外做功的機(jī)器，人們把這種機(jī)器叫做永動(dòng)機(jī)。

如圖是一種設(shè)想中的永動(dòng)機(jī)，它通過高處的水流沖擊葉片，使葉片轉(zhuǎn)動(dòng)來對(duì)外做功，同時(shí)帶動(dòng)抽水機(jī)將水從低處抽到高處，從而循環(huán)工作。你能不能從能量守恒的角度說明它為什么不能一直工作下去?有可能制成嗎？為什么？

要使機(jī)器持續(xù)不斷地做功，就要消耗能量把低處的水抽到高處，而做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的各部件間有摩擦，會(huì)有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，一部分能量用來對(duì)外做功抽水，使流下的水不能全部抽回.違背能量守恒定律的永動(dòng)機(jī)是永遠(yuǎn)不能制成的。永動(dòng)機(jī)能量的轉(zhuǎn)化和守恒能量的轉(zhuǎn)化能量的轉(zhuǎn)化能量的轉(zhuǎn)移能量守恒定律能量的各種形式之間的轉(zhuǎn)化內(nèi)容“永動(dòng)機(jī)”是不可能制造出來的。能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性1.根據(jù)能量守恒定律，判斷下列說法正確的是(

)A.發(fā)電機(jī)可以產(chǎn)生電能B.電動(dòng)機(jī)工作時(shí)消滅了電能C.發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)都是轉(zhuǎn)化能量的機(jī)器D.自然界中各種能量在不斷地相互轉(zhuǎn)化，人類在不斷地消耗各種能量，所以總能量在不斷減少C2.下列用電器工作時(shí)，主要的能量轉(zhuǎn)化情況說法錯(cuò)誤的是（

）A.電飯煲：電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B.洗衣機(jī)：電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C.節(jié)能燈：電能轉(zhuǎn)化為光能D.抽油煙機(jī)：電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D3.如圖所示，用繩子把一塊橡皮懸掛起來，把橡皮貼近自己的鼻子，穩(wěn)定后松手，頭保持不動(dòng)，橡皮向前擺去又?jǐn)[回來，不