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初中物理苏科版九年级全册能量转化的基本规律一等奖课件ppt
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这是一份初中物理苏科版九年级全册能量转化的基本规律一等奖课件ppt，共45页。PPT课件主要包含了回忆能量的概念，想一想，①钻木取火，③LED灯发光，能量守恒定律，能量的转化，④电风扇通电转动，⑤太阳能电池板，⑥植物的光合作用，能量的转移等内容，欢迎下载使用。
①能量：物体能够做功就具有能量。
②自然界存在着各种形式的能量。 例如：机械能、内能、电能、太阳能、化学能、核能等.
这些不同形式的能量可以相互发生转化吗？在转化的过程中有没有规律呢？这就是我们今天要研究的问题。
我们是在能量转化或转移过程中利用能量的。已经学过的能量形式主要有：机械能、内能、化学能、电能、核能及太阳能等。
1. 能量的转化——不同种形式的能量可以发生转化
②水轮机带动发电机发电
同一种能量从一个物体转移到另一个物体，或者是从物体的一部分转移到另一部分，能量的形式并没有发生变化。
热传递时，内能转移：热水袋的内能 ➛ 人体内能
流水推动水轮机旋转：水的机械能 ➛ 水轮机的机械能
视频欣赏——《常见能量的种类》
我们是在能量转化或转移过程中利用能量的。历史上曾有人设想，如果能够设计出不需要消耗能量却能自动运转的机器该有多好！那样的话，所有的能源危机就不会发生了。你有过这种想法吗？
（1）“滴水实验”的操作与思考
① 日常观察到的现象观察挂在脸盆边的毛巾，如图所示，发现脸盆中的水会沿毛巾上升并从毛巾垂在盆外的另一端滴下。
② 奇思异想小华想：既然脸盆中的水能沿毛巾上升，那么如果用毛巾将下面容器中的水吸到上面小盆中，再用长毛巾将小盆中的水吸到第二级、第三级小盆中，如图所示。再将最高处的小盆底部开一个漏液口，让积聚的水落下来，便能推动轮子转动了。
③ 实验检验先利用脸盆和长毛巾检验猜想。取两个脸盆和一条长毛巾，如图丙所示放置，可发现长毛巾并不能将下面脸盆中的水吸到上面的脸盆中。而当上面的脸盆中盛有水时，其中的水会沿长毛巾流入下面的脸盆中。
再利用“棉纱吸水提高水位的模拟实验”探究滴水的条件.（a）如图丁所示，截取一段棉纱带的中段，将其两端剪齐后浸在盛有蓝色水的玻璃杯中。棉纱带的两端留在杯外，自由下垂，并且使 A 端与杯内水面相平(或稍高)，B 端比杯内的水面略低 1~2 cm。
（b）过一段时间后，可以发现杯中的蓝色水会沿棉纱带中的棉纤形成的许多毛细管上升，使得未浸入水中的棉纱带也逐渐湿润，且在B端每隔一段时间就会有一个水滴滴下。如逐渐增加棉纱带B端与杯内水面的高度差Δh。发现B端滴水速度随高度差Δh 的增大而加快。
（c）在与杯内水面相平(或稍高)的棉纱带的A端却始终没有水滴滴下。（d）逐渐减小棉纱带B 端与杯内水面的高度差 Δh，发现 B端滴水速度随高度差 Δh 的减小而减慢，且当B端与杯内水面接近、相平或略高时，B端也没有水滴滴下。
④ 思考与评价实验表明，搭在容器边的毛巾等滴水的条件是毛巾露在空气中的一端要低于容器中的水面，因此，小华的设想是不可能实现的.
如教材中图 18-14 所示的滴水实验装置是历史上不少人曾设计的“永动机”中的一种。所谓“永动机”是这样一种机器：它不消耗任何能量，却能永远地运动并对外做功（这类“永动机”称为第一类“永动机”）。层出不穷的“永动机”设计方案，都在科学的严格审查和实践的无情检验下一一失败了。1775 年，法国科学院宣布“本科学院以后不再审查有关‘永动机’的一切设计”。
（2）“永动机”的失败
这说明在当时的科学界，已经从长期积累的经验中，认识到制造“永动机”的企图是没有成功希望的。
视频欣赏——《永动机》
各种“永动机”设计方案的失败，制造“永动机”美好梦想的破灭，对于每个寻找“永动机”的人是一个不小的打击。但是，反思这一失败的探索过程，它从反面给人们启迪。一些科学家从这一否定的结论中开始思考，提出这样一个问题：
德国著名物理学家和生理学家亥姆霍（1821~1894）就是从“永动机”不可能实现的这个事实入手研究发现能量守恒定律的。
“永动机”不可能制成，是不是说明自然界存在着一条法则，它使我们不可能无中生有地获得能量?也就是说，各种形式的能量在相互转化时遵循某种基本规律。
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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其他物体，而在转化或转移的过程中，总量保持不变。这就是能量守恒定律能量。
能量守恒定律是19世纪自然科学的三大发现之一，也是自然界最普遍、最重要的基本规律之一，恩格斯把它称作“伟大的运动基本定律”。自然界的一切变化过程，小到原子世界，大到宇宙空间，只要有能量的变化，都无一例外地严格遵循能量守恒定律。
视频欣赏——《能量守恒定律》
如图所示，瀑布飞流而下，这是因为: 自然状态下水总是从高处流向低处.
二、能量转移和转化的方向性
1. 能量转移的方向性
如图所示，热水中的冰块逐渐熔化，这是因为:自然状态下热量总是从高温物体传递到低温物体.
①观察以下日常生活中经常发生的一些现象，想一想为什么？
②想一想，以下情况会发生吗?你坐在房间里，房间里充满空气。突然，这些空气自行聚拢到某一个角落，使你窒息，如图所示.一杯水的内能自发集中到这杯水的上层，使上面的水剧烈地沸腾，而下面的水却结成了冰，如右图所示.
结论：这两幅图所示的情况并不违反能量守恒定律，但却不可能发生，这是为什么呢？原来，自然界中许多自发的过程都是有方向的，或者说
能量的转移是有方向的.
我们从石油中提炼出汽油，汽车内燃机工作时，把汽油中的化学能转化为汽车的机械能、内能等。
这些机械能、内能无法再转化回可以被利用的能源。所以说
2. 能量转化的方向性
能量的转化是有方向的.
典例分析：钟表上紧发条工作，但终会停下，机械能完全转化为内能，没有任何外界的影响或帮助，是一个“自发过程”。
“自发过程”是一个不可逆的过程.
结论：能量的转移和转化是有方向性的.
但是若要钟表自动从周围环境吸热，使这部分内能转化为发条的弹性势能是不可能做到的。 内能并非不可能转化为其他形式的能量，而是必须满足一定的条件，例如，热机就可以实现这样的转化，但这种转化必须满足一定的条件.
由于我们是在能量转化或转移过程中利用能量的，而在这个过程中，总会有一部分能量转化成内能散失到周围的环境中，这些能量虽然还在自然界中，但却无法自动转化为其他形式的能量，因而很难或无法再利用，也就是说，经转化后，可利用的能量只会减少，因此节约能源和更有效地利用能源是人类需要解决的重要问题.
能量守恒定律以及能量转移和转化的方向性原理将我们对自然界各种现象和各个学科（物理科学、化学科学、地球科学、空间与宇宙科学、生命科学等）的认识联系起来，是人类从事生产活动和社会活动所必须遵守的基本准则之一。
3. 节约能源和更有效利用能源的原因
【例题1】 下列现象中，只发生能的转移而未发生能的转化的是（ ） A.行驶中的电动自行车 B.爆竹点燃后腾空而起 C.滚摆越滚越低 D. 热水在空气中逐渐变凉
行驶中的电动自行车，将电能转化为机械能；爆竹点燃时，火药的化学能转化为燃气的内能，燃气膨胀推动爆竹腾空而起，燃气的一部分内能转化为爆竹的机械能；滚摆越滚越低，是因为滚摆在运动过程中要克服空气的阻力做功，将机械能不断转化为内能，滚摆的机械能不断减少；热水在空气中逐渐变凉，是因为热水不断向空放热，热水的内能不断向空气转移，热水的内能逐渐减少，温度逐渐降低。
【例题2】小华想通过实验探究永动机能否制成，他进行了下列实验:（1）如图甲所示，在脸盆内装大半盆水，将毛巾一端浸在水中，另一端低垂在脸盆外。可以看到，搭在脸盆边的毛巾______ (能/不能)自动吸水，并从垂在盆外的另一端_________________。（2）根据上述实验现象，他设计了一个如图乙所示的“水滴永动机”。为了验证上述图甲的设计是否科学可行。他又用水杯、棉纱织带、水进行如图丙所示的实验。通过观察发现：棉纱 _______(能/不能)自动地将水从低处抽到高处,相反,它_______(能/不能)将上方容器里的水抽向低处.（3）根据图丙的实验现象，推理出上述“水滴永动机”是_____(能/不能)制成的。因为它违背了____________定律。
【例题3】“永动机”是不能永动的，原因是它违反了_____________。如图所示的两种情况是不可能发生的，原因是能量的转化和转移具有_________。
根据能量守恒定律可知，能量不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式或从一个物体转移到另一个物体，但能量转化过程中要有一定的消耗，故永动机违反了能量守恒定律，是不可能制成的。若房间内空气自行聚拢、上面水沸腾和下面水结冰，说明能量发生转移或转化，而两种情况不可能发生，说明能量的转化和转移具有方向性。
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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其他物体，而在转化或转移的过程中，总量保持不变。
不同形式的能量可以发生转化；同种形式的能量可以发生转移.
能量的转移和转化是有方向性的。经转化或转移后，可利用的能量只会减少，因此节约能源和更有效地利用能源是人类需要解决的重要问题.
能量转移和转化的方向性
1. 小华在做如图18-20所示的滚摆实验时，发现滚摆每次上升的高度逐渐减小。小华想：“这是否说明在动能与重力势能相互转化的过程中，整个装置的能量不守恒呢?这不是与能量守恒定律相矛盾吗？”请你帮小华解决她的困惑.
本题所描述的现象只能说明，在动能和势能相互转化的过程中，滚摆的机械能不守恒。因为有一部分机械能克服绳子和空气阻力做功，转化为内能。但机械能和内能的总和是不变的。即并不与能量守恒定律相矛盾。
2. 有人设计了如图所示的“永动机”：在距地面一定高度处架设一个水槽，水从槽底的管中流出冲击水轮机，水轮机的轴上安装有一个抽水机和一个砂轮，他希望抽水机把地面水槽里的水抽上去，这样循环不已，机器不停地转动，就可以永久地用砂轮磨制工件了。请分析，高处水槽中水的势能转化成了哪几种形式的能量？这个机器是否能够永远运动下去?
高处水槽中水的势能在下落时转变成水的动能、水轮机和砂轮的动能，而动能又在克服摩擦力做功的过程中转化为内能以及在抽水机向上抽水的过程中再次转化为水的势能。从能量守恒的观点来看，启动之后，外界不再对机械提供能量，而机械却既要不断克服摩擦阻力做功，还要使水的势能增加，因此初始时水的势能一会儿就消耗掉了，故这个机器不可能永远运动下去。
1. 我国的空间站可在外太空在轨运行十年以上，空间站所需的能源主要来自大面积的可展收柔性电池板。为我们的航天员在空间站提供日常生活需要，电池板主要的能量转化是（ ）A．太阳能转化为电能 B．机械能转化为电能C．化学能转化为电能 D．电能转化为机械能
太阳能电池板能直接将太阳能转化为电能，不能直接产生机械能与电能、不能直接使化学能与电能转化，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
2. 在我国西藏高原地区，有一个羊八井地热区，地热电厂担负着拉萨市一部分电力供应。工作流程如图所示，经过地下井→汽轮机→发电机，其能量转化过程：将内能转化为______能再转化为____能.
由图可知，地下井中热的水蒸气上升至汽轮机处驱动汽轮机转动，水蒸气的部分内能转化为汽轮机的机械能；发电机与汽轮机共轴，汽轮机带动发电机转动，产生感应电流，机械能转化为电能.
3．如图所示为13世纪法国亨内考设计的“魔轮”。轮子边缘上通过可以自由转动的铰链等距安装了 12个相同的活动短杆，杆端分别套上一个相同重球。他认为由于右侧重球距离转轴较远，也即重力的_______较大，转轮会沿顺时针方向越转越快，其实根据________的原理，无需精确测量就能判定他的这一设想是不能实现的。
如图所示的“魔轮”实质上是一根杠杆，起初由于右侧重球距离转轴较远，重力的力臂较大，右侧的力×力臂>左侧的力×力臂，所以“魔轮”会沿顺时针方向转动；由于在转动的过程中，轮子与转轴之间、“魔轮”与空气之间存在着摩擦，克服摩擦要消耗机械能，一部分机械能转化为内能，所以根据能量守恒的原理，“魔轮”的机械能将不断减少，“魔轮”的转速将不断减小，直至停止转动。
4．据2021年9月29日澎湃新闻，广西南宁隆生达发电力科技有限公司声称研发出一款“突破能量守恒定律”的电机组。该公司官网称，这一技术名为“一种电容补偿式自循环发电系统”，下列有关该装置的分析正确的是（ ）A．根据能量守恒定律，该装置会一直转动下去B．如果没有能量补充，该装置最终会停下来C．发电技术突破了能量守恒定律，证明能量可以不守恒D．不靠任何能量补充，该装置可实现1度电变为10度电
A．发电时由于克服摩擦做功，会有一部分能量转化为内能，根据能量守恒定律，装置不能一直转动下去，故A错误；B．如果没有能量补充，转化的电能会越来越少，装置最终会停下来，故B正确；C．发电的过程中，其他形式的能量转化为电能，但在转化过程中，总的能量是守恒的，故C错误；D．根据能量守恒定律可知，不靠任何能量补充，1度电可变为10度电的装置是不可能实现的，故D错误。
5. 2021年4月，中国女足通过奋勇拼搏，晋级奥运会。如图是足球落地后又弹起的示意图，足球在运动过程中，下列分析正确的是（ ）A．在B点时只受重力作用，且动能不为零B．在A、D两点动能可能相等C．在A、B、C、D四点，D点重力势能最小，动能最大D．在运动过程中，既有动能和势能的相互转化，也有机械能和内能的相互转化
A. 根据在B点前后的运动路径，在B点时足球有一定的速度，没有处于静止状态，故足球除受到重力外，足球还受到空气阻力的作用，故A错误；BC．图中足球的高度越来越小，说明有机械能的损失，则D点的机械能一定小于A点的机械能，而机械能等于动能与势能之和，D点比A点高度低，所以D点的重力势能小，则其动能有可能与A点的动能相等，故B正确，C错误；D．图中足球的高度越来越小，说明有机械能的损失，机械能转化为内能。在运动过程中，存在动能和势能的相互转化，但不存在内能转化为机械能，故D错误。
6．如图，小华坐在充满空气的房间里，突然这些空气自行聚拢到某一个角落，使人窒息．关于这个情境下列说法合理的是（ ）A．它违反了能量守恒定律，但可能发生B．它不违反能量守恒定律，但不可能发生C．它违反了能量守恒定律，但不可能发生D．它不违反能量守恒定律，但可能发生
能量守恒定律是自然界最普遍的定律之一，故不违反能量守恒，但是空气不可能自发的聚拢在一处。
7．如图甲所示，用两个玻璃杯做“棉纱滴水实验”，过一段时间后_____（选填“a”或“b”）杯中的棉纱末端有水滴出．图乙为某轿车输出的能量与输入能量之间的关系图，该轿车的能量利用效率为_____，图中损失的化学能可以使质量为8Kg的水温度升高_____℃【水的比热容为4.2×103J/(Kg·℃）】．轿车刹车时，由于摩擦，轿车的_____能转化为地面、空气的_____能，这些能量不能自动地收集起来再次开动轿车，这说明能量的转化和转移具有________．
①发生此现象时，出水口比容器的水面必须低，这样使得出水口液面受到向下的压强（大气压加水的压强）大于向上的大气压，保证水的流出，故只有（a）杯中的棉纱末端有水滴出；②动能和化学能的比值即为轿车能量转化效率，小轿车能量转化效率是：③损失的化学能是16800J，由Q吸 =cm△t知道，损失的化学能可使汽车水箱内水升高的温度是：④汽车刹车时，由于摩擦，汽车的动能转化为地面、空气的内能，这些能量会散发到周围的环境；⑤摩擦生热时内能以热量的形式散发掉，不能自动地再次开动汽车，所以能量转化和转移具有方向性．
8．如图是我国用长征火箭发射“嫦娥一号”卫星时的壮观情景．（1）火箭发射升空时，燃料通过燃烧将化学能转化为燃气的 ___能，再转化为火箭的 _____能；火箭的燃料使用液态氢，主要是因为它的密度小且 _____大．（2）“嫦娥一号”卫星绕月飞行时在遭遇月食期间没有太阳光照射，卫星表面的温度会急剧下降，这是通过 _____的方式改变物体的内能．（3）卫星在轨道上从远地点到近地点运行的过程中，飞船的重力势能 _____（选填“变大”、“变小”或“不变”）
①能量：物体能够做功就具有能量。
②自然界存在着各种形式的能量。 例如：机械能、内能、电能、太阳能、化学能、核能等.
这些不同形式的能量可以相互发生转化吗？在转化的过程中有没有规律呢？这就是我们今天要研究的问题。
我们是在能量转化或转移过程中利用能量的。已经学过的能量形式主要有：机械能、内能、化学能、电能、核能及太阳能等。
1. 能量的转化——不同种形式的能量可以发生转化
②水轮机带动发电机发电
同一种能量从一个物体转移到另一个物体，或者是从物体的一部分转移到另一部分，能量的形式并没有发生变化。
热传递时，内能转移：热水袋的内能 ➛ 人体内能
流水推动水轮机旋转：水的机械能 ➛ 水轮机的机械能
视频欣赏——《常见能量的种类》
我们是在能量转化或转移过程中利用能量的。历史上曾有人设想，如果能够设计出不需要消耗能量却能自动运转的机器该有多好！那样的话，所有的能源危机就不会发生了。你有过这种想法吗？
（1）“滴水实验”的操作与思考
① 日常观察到的现象观察挂在脸盆边的毛巾，如图所示，发现脸盆中的水会沿毛巾上升并从毛巾垂在盆外的另一端滴下。
② 奇思异想小华想：既然脸盆中的水能沿毛巾上升，那么如果用毛巾将下面容器中的水吸到上面小盆中，再用长毛巾将小盆中的水吸到第二级、第三级小盆中，如图所示。再将最高处的小盆底部开一个漏液口，让积聚的水落下来，便能推动轮子转动了。
③ 实验检验先利用脸盆和长毛巾检验猜想。取两个脸盆和一条长毛巾，如图丙所示放置，可发现长毛巾并不能将下面脸盆中的水吸到上面的脸盆中。而当上面的脸盆中盛有水时，其中的水会沿长毛巾流入下面的脸盆中。
再利用“棉纱吸水提高水位的模拟实验”探究滴水的条件.（a）如图丁所示，截取一段棉纱带的中段，将其两端剪齐后浸在盛有蓝色水的玻璃杯中。棉纱带的两端留在杯外，自由下垂，并且使 A 端与杯内水面相平(或稍高)，B 端比杯内的水面略低 1~2 cm。
（b）过一段时间后，可以发现杯中的蓝色水会沿棉纱带中的棉纤形成的许多毛细管上升，使得未浸入水中的棉纱带也逐渐湿润，且在B端每隔一段时间就会有一个水滴滴下。如逐渐增加棉纱带B端与杯内水面的高度差Δh。发现B端滴水速度随高度差Δh 的增大而加快。
（c）在与杯内水面相平(或稍高)的棉纱带的A端却始终没有水滴滴下。（d）逐渐减小棉纱带B 端与杯内水面的高度差 Δh，发现 B端滴水速度随高度差 Δh 的减小而减慢，且当B端与杯内水面接近、相平或略高时，B端也没有水滴滴下。
④ 思考与评价实验表明，搭在容器边的毛巾等滴水的条件是毛巾露在空气中的一端要低于容器中的水面，因此，小华的设想是不可能实现的.
如教材中图 18-14 所示的滴水实验装置是历史上不少人曾设计的“永动机”中的一种。所谓“永动机”是这样一种机器：它不消耗任何能量，却能永远地运动并对外做功（这类“永动机”称为第一类“永动机”）。层出不穷的“永动机”设计方案，都在科学的严格审查和实践的无情检验下一一失败了。1775 年，法国科学院宣布“本科学院以后不再审查有关‘永动机’的一切设计”。
（2）“永动机”的失败
这说明在当时的科学界，已经从长期积累的经验中，认识到制造“永动机”的企图是没有成功希望的。
视频欣赏——《永动机》
各种“永动机”设计方案的失败，制造“永动机”美好梦想的破灭，对于每个寻找“永动机”的人是一个不小的打击。但是，反思这一失败的探索过程，它从反面给人们启迪。一些科学家从这一否定的结论中开始思考，提出这样一个问题：
德国著名物理学家和生理学家亥姆霍（1821~1894）就是从“永动机”不可能实现的这个事实入手研究发现能量守恒定律的。
“永动机”不可能制成，是不是说明自然界存在着一条法则，它使我们不可能无中生有地获得能量?也就是说，各种形式的能量在相互转化时遵循某种基本规律。
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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其他物体，而在转化或转移的过程中，总量保持不变。这就是能量守恒定律能量。
能量守恒定律是19世纪自然科学的三大发现之一，也是自然界最普遍、最重要的基本规律之一，恩格斯把它称作“伟大的运动基本定律”。自然界的一切变化过程，小到原子世界，大到宇宙空间，只要有能量的变化，都无一例外地严格遵循能量守恒定律。
视频欣赏——《能量守恒定律》
如图所示，瀑布飞流而下，这是因为: 自然状态下水总是从高处流向低处.
二、能量转移和转化的方向性
1. 能量转移的方向性
如图所示，热水中的冰块逐渐熔化，这是因为:自然状态下热量总是从高温物体传递到低温物体.
①观察以下日常生活中经常发生的一些现象，想一想为什么？
②想一想，以下情况会发生吗?你坐在房间里，房间里充满空气。突然，这些空气自行聚拢到某一个角落，使你窒息，如图所示.一杯水的内能自发集中到这杯水的上层，使上面的水剧烈地沸腾，而下面的水却结成了冰，如右图所示.
结论：这两幅图所示的情况并不违反能量守恒定律，但却不可能发生，这是为什么呢？原来，自然界中许多自发的过程都是有方向的，或者说
能量的转移是有方向的.
我们从石油中提炼出汽油，汽车内燃机工作时，把汽油中的化学能转化为汽车的机械能、内能等。
这些机械能、内能无法再转化回可以被利用的能源。所以说
2. 能量转化的方向性
能量的转化是有方向的.
典例分析：钟表上紧发条工作，但终会停下，机械能完全转化为内能，没有任何外界的影响或帮助，是一个“自发过程”。
“自发过程”是一个不可逆的过程.
结论：能量的转移和转化是有方向性的.
但是若要钟表自动从周围环境吸热，使这部分内能转化为发条的弹性势能是不可能做到的。 内能并非不可能转化为其他形式的能量，而是必须满足一定的条件，例如，热机就可以实现这样的转化，但这种转化必须满足一定的条件.
由于我们是在能量转化或转移过程中利用能量的，而在这个过程中，总会有一部分能量转化成内能散失到周围的环境中，这些能量虽然还在自然界中，但却无法自动转化为其他形式的能量，因而很难或无法再利用，也就是说，经转化后，可利用的能量只会减少，因此节约能源和更有效地利用能源是人类需要解决的重要问题.
能量守恒定律以及能量转移和转化的方向性原理将我们对自然界各种现象和各个学科（物理科学、化学科学、地球科学、空间与宇宙科学、生命科学等）的认识联系起来，是人类从事生产活动和社会活动所必须遵守的基本准则之一。
3. 节约能源和更有效利用能源的原因
【例题1】 下列现象中，只发生能的转移而未发生能的转化的是（ ） A.行驶中的电动自行车 B.爆竹点燃后腾空而起 C.滚摆越滚越低 D. 热水在空气中逐渐变凉
行驶中的电动自行车，将电能转化为机械能；爆竹点燃时，火药的化学能转化为燃气的内能，燃气膨胀推动爆竹腾空而起，燃气的一部分内能转化为爆竹的机械能；滚摆越滚越低，是因为滚摆在运动过程中要克服空气的阻力做功，将机械能不断转化为内能，滚摆的机械能不断减少；热水在空气中逐渐变凉，是因为热水不断向空放热，热水的内能不断向空气转移，热水的内能逐渐减少，温度逐渐降低。
【例题2】小华想通过实验探究永动机能否制成，他进行了下列实验:（1）如图甲所示，在脸盆内装大半盆水，将毛巾一端浸在水中，另一端低垂在脸盆外。可以看到，搭在脸盆边的毛巾______ (能/不能)自动吸水，并从垂在盆外的另一端_________________。（2）根据上述实验现象，他设计了一个如图乙所示的“水滴永动机”。为了验证上述图甲的设计是否科学可行。他又用水杯、棉纱织带、水进行如图丙所示的实验。通过观察发现：棉纱 _______(能/不能)自动地将水从低处抽到高处,相反,它_______(能/不能)将上方容器里的水抽向低处.（3）根据图丙的实验现象，推理出上述“水滴永动机”是_____(能/不能)制成的。因为它违背了____________定律。
【例题3】“永动机”是不能永动的，原因是它违反了_____________。如图所示的两种情况是不可能发生的，原因是能量的转化和转移具有_________。
根据能量守恒定律可知，能量不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式或从一个物体转移到另一个物体，但能量转化过程中要有一定的消耗，故永动机违反了能量守恒定律，是不可能制成的。若房间内空气自行聚拢、上面水沸腾和下面水结冰，说明能量发生转移或转化，而两种情况不可能发生，说明能量的转化和转移具有方向性。
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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其他物体，而在转化或转移的过程中，总量保持不变。
不同形式的能量可以发生转化；同种形式的能量可以发生转移.
能量的转移和转化是有方向性的。经转化或转移后，可利用的能量只会减少，因此节约能源和更有效地利用能源是人类需要解决的重要问题.
能量转移和转化的方向性
1. 小华在做如图18-20所示的滚摆实验时，发现滚摆每次上升的高度逐渐减小。小华想：“这是否说明在动能与重力势能相互转化的过程中，整个装置的能量不守恒呢?这不是与能量守恒定律相矛盾吗？”请你帮小华解决她的困惑.
本题所描述的现象只能说明，在动能和势能相互转化的过程中，滚摆的机械能不守恒。因为有一部分机械能克服绳子和空气阻力做功，转化为内能。但机械能和内能的总和是不变的。即并不与能量守恒定律相矛盾。
2. 有人设计了如图所示的“永动机”：在距地面一定高度处架设一个水槽，水从槽底的管中流出冲击水轮机，水轮机的轴上安装有一个抽水机和一个砂轮，他希望抽水机把地面水槽里的水抽上去，这样循环不已，机器不停地转动，就可以永久地用砂轮磨制工件了。请分析，高处水槽中水的势能转化成了哪几种形式的能量？这个机器是否能够永远运动下去?
高处水槽中水的势能在下落时转变成水的动能、水轮机和砂轮的动能，而动能又在克服摩擦力做功的过程中转化为内能以及在抽水机向上抽水的过程中再次转化为水的势能。从能量守恒的观点来看，启动之后，外界不再对机械提供能量，而机械却既要不断克服摩擦阻力做功，还要使水的势能增加，因此初始时水的势能一会儿就消耗掉了，故这个机器不可能永远运动下去。
1. 我国的空间站可在外太空在轨运行十年以上，空间站所需的能源主要来自大面积的可展收柔性电池板。为我们的航天员在空间站提供日常生活需要，电池板主要的能量转化是（ ）A．太阳能转化为电能 B．机械能转化为电能C．化学能转化为电能 D．电能转化为机械能
太阳能电池板能直接将太阳能转化为电能，不能直接产生机械能与电能、不能直接使化学能与电能转化，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
2. 在我国西藏高原地区，有一个羊八井地热区，地热电厂担负着拉萨市一部分电力供应。工作流程如图所示，经过地下井→汽轮机→发电机，其能量转化过程：将内能转化为______能再转化为____能.
由图可知，地下井中热的水蒸气上升至汽轮机处驱动汽轮机转动，水蒸气的部分内能转化为汽轮机的机械能；发电机与汽轮机共轴，汽轮机带动发电机转动，产生感应电流，机械能转化为电能.
3．如图所示为13世纪法国亨内考设计的“魔轮”。轮子边缘上通过可以自由转动的铰链等距安装了 12个相同的活动短杆，杆端分别套上一个相同重球。他认为由于右侧重球距离转轴较远，也即重力的_______较大，转轮会沿顺时针方向越转越快，其实根据________的原理，无需精确测量就能判定他的这一设想是不能实现的。
如图所示的“魔轮”实质上是一根杠杆，起初由于右侧重球距离转轴较远，重力的力臂较大，右侧的力×力臂>左侧的力×力臂，所以“魔轮”会沿顺时针方向转动；由于在转动的过程中，轮子与转轴之间、“魔轮”与空气之间存在着摩擦，克服摩擦要消耗机械能，一部分机械能转化为内能，所以根据能量守恒的原理，“魔轮”的机械能将不断减少，“魔轮”的转速将不断减小，直至停止转动。
4．据2021年9月29日澎湃新闻，广西南宁隆生达发电力科技有限公司声称研发出一款“突破能量守恒定律”的电机组。该公司官网称，这一技术名为“一种电容补偿式自循环发电系统”，下列有关该装置的分析正确的是（ ）A．根据能量守恒定律，该装置会一直转动下去B．如果没有能量补充，该装置最终会停下来C．发电技术突破了能量守恒定律，证明能量可以不守恒D．不靠任何能量补充，该装置可实现1度电变为10度电
A．发电时由于克服摩擦做功，会有一部分能量转化为内能，根据能量守恒定律，装置不能一直转动下去，故A错误；B．如果没有能量补充，转化的电能会越来越少，装置最终会停下来，故B正确；C．发电的过程中，其他形式的能量转化为电能，但在转化过程中，总的能量是守恒的，故C错误；D．根据能量守恒定律可知，不靠任何能量补充，1度电可变为10度电的装置是不可能实现的，故D错误。
5. 2021年4月，中国女足通过奋勇拼搏，晋级奥运会。如图是足球落地后又弹起的示意图，足球在运动过程中，下列分析正确的是（ ）A．在B点时只受重力作用，且动能不为零B．在A、D两点动能可能相等C．在A、B、C、D四点，D点重力势能最小，动能最大D．在运动过程中，既有动能和势能的相互转化，也有机械能和内能的相互转化
A. 根据在B点前后的运动路径，在B点时足球有一定的速度，没有处于静止状态，故足球除受到重力外，足球还受到空气阻力的作用，故A错误；BC．图中足球的高度越来越小，说明有机械能的损失，则D点的机械能一定小于A点的机械能，而机械能等于动能与势能之和，D点比A点高度低，所以D点的重力势能小，则其动能有可能与A点的动能相等，故B正确，C错误；D．图中足球的高度越来越小，说明有机械能的损失，机械能转化为内能。在运动过程中，存在动能和势能的相互转化，但不存在内能转化为机械能，故D错误。
6．如图，小华坐在充满空气的房间里，突然这些空气自行聚拢到某一个角落，使人窒息．关于这个情境下列说法合理的是（ ）A．它违反了能量守恒定律，但可能发生B．它不违反能量守恒定律，但不可能发生C．它违反了能量守恒定律，但不可能发生D．它不违反能量守恒定律，但可能发生
能量守恒定律是自然界最普遍的定律之一，故不违反能量守恒，但是空气不可能自发的聚拢在一处。
7．如图甲所示，用两个玻璃杯做“棉纱滴水实验”，过一段时间后_____（选填“a”或“b”）杯中的棉纱末端有水滴出．图乙为某轿车输出的能量与输入能量之间的关系图，该轿车的能量利用效率为_____，图中损失的化学能可以使质量为8Kg的水温度升高_____℃【水的比热容为4.2×103J/(Kg·℃）】．轿车刹车时，由于摩擦，轿车的_____能转化为地面、空气的_____能，这些能量不能自动地收集起来再次开动轿车，这说明能量的转化和转移具有________．
①发生此现象时，出水口比容器的水面必须低，这样使得出水口液面受到向下的压强（大气压加水的压强）大于向上的大气压，保证水的流出，故只有（a）杯中的棉纱末端有水滴出；②动能和化学能的比值即为轿车能量转化效率，小轿车能量转化效率是：③损失的化学能是16800J，由Q吸 =cm△t知道，损失的化学能可使汽车水箱内水升高的温度是：④汽车刹车时，由于摩擦，汽车的动能转化为地面、空气的内能，这些能量会散发到周围的环境；⑤摩擦生热时内能以热量的形式散发掉，不能自动地再次开动汽车，所以能量转化和转移具有方向性．
8．如图是我国用长征火箭发射“嫦娥一号”卫星时的壮观情景．（1）火箭发射升空时，燃料通过燃烧将化学能转化为燃气的 ___能，再转化为火箭的 _____能；火箭的燃料使用液态氢，主要是因为它的密度小且 _____大．（2）“嫦娥一号”卫星绕月飞行时在遭遇月食期间没有太阳光照射，卫星表面的温度会急剧下降，这是通过 _____的方式改变物体的内能．（3）卫星在轨道上从远地点到近地点运行的过程中，飞船的重力势能 _____（选填“变大”、“变小”或“不变”）
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