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专题 14.3 能量的转化和守恒
知识点一：能量的转化
（1）能量及其存在的形式：如果一个物体能对别的物体做功，我们就说这个物体具有能。自然界有多种
形式的能量，如风能、内能、水能、电能、化学能、核能等。
（2）能量的转移与转化：能量可以从一个物体转移到另一个物体，如发生碰撞或热传递时；也可以从一
种形式转化为另一种形式，如太阳能电池、发电机等。
知识点二：能量守恒定律
1.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其
他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
2.能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是
化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。
3.“第一类永动机”永远不可能实现，因为它违背了能量守恒定律。
一、试论述能量的转化、转移和守恒问题。
（1）在一定条件下各种形式的能都可以相互转化。能量转化反映了各种现象之间的联系，如摩擦生热说
明了机械运动和热现象之间存在的联系；电风扇转动说明了电现象和机械运动之间存在的联系。
（2）不同形式的能量通过做功可以相互转化，同种形式的能量之间通过热传递可以进行转移，能量可以
从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。
（3）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。
（4）根据能量守恒定律，在分析自然现象时，如果发现某种形式的能量减少，一定能找到另一种形式的
能量增加;反之，当某种形式的能量增大时，也一定可以找到另一种形式的能量减少。
二、能量转换装置的效率问题这个问题属于难点，是与本节有关的拓展性知识。是学生开阔实验，提高物理思维素养的好素材。
能量转换装置的效率等于转换的能量与输入的总能量之比，用百分数表示。根据定义，若 W为转换的能量，
Q为输入的总能量，η为能量转换装置的效率，则：
知识点一：能量的转化
【例题1】现在流行一款鞋，穿上它走路时，鞋会发光，站着不动就不会发光。则这款鞋发光的原理，从
能量转化的角度分析正确的是（ ）
A．机械能转化为电能，再转化为光能
B．电能转化为机械能，再转化为光能
C．机械能转化为光能，再转化为电能
D．光能转化为机械能，再转化为电能
知识点二：能量守恒定律
【例题2】排球充气后，让排球从手上自由落下，排球每次弹回的高度都低于落下时的高度．
（1）解释整个过程中能量是否守恒．
（2）排球从接触地面到形变最大的过程中，速度v与形变大小△V之间的关系大致如图，请说明该过程中，
排球受力情况与机械能变化的关系．
1.在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。摩擦生热是机械能转化为___能；水电站里水轮机带动发电机发电，是机械能转化为____能；电动机带动水泵把水送到高处，是电能转化为_______能；植物
吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能；燃料燃烧时发热，化学能转化为内能，等等。
2.写出能量守恒定律的内容：能量既不会凭空出现，也不会凭空消失，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，而在转化和转移的过程中，能量的总量保不变。这就是能
量守恒定律。
3．下列说法中正确的是（ ）
A．风力发电机可以将机械能转化为电能
B．太阳能电池可以将太阳能转化为电能
C．电暖气正常工作时，主要是将电能转化为机械能
D．电风扇正常工作时，主要是将电能转化为机械能
4.能量守恒定律表明的是（ ）
A．动能和势能是守恒的
B．内能和机械能是守恒的
C．能量的变化等于做功的多少
D．能量既不会凭空产生，也不会凭空消失
一、选择题
1．前段时间，“加水就能跑的神车”事件一度成为舆论热点，该汽车实际是利用车内水解制氢技术获得
氢气，通过氢燃料电池给车提供动力（该技术成本很高，目前仍处在试验阶段），但被曲解为“加水就能
跑”。下列对该事件的看法错误的是（ ）
A．氢燃料电池是将氢气的化学能转化为电能
B．水解技术制取氢气的过程一定要消耗其它能量
C．对于热点事件要遵从科学原理，不能盲从更不能以讹传讹
D．该车行驶的能量最终来源于水，水是一种能源
2．西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭，于2019年4月20日将第四十四
颗北斗导航卫星成功送上太空。下列说法中正确的是（ ）
A．火箭使用液氢燃料，主要是利用了液氢的比热容大
B．火箭升空过程中，燃料燃烧将机械能转化为化学能
C．北斗导航卫星加速升空过程中，其动能和重力势能均增大
D．北斗导航卫星加速升空过程中，其惯性增大3．下列关于能量的说法中，正确的是（ ）
A．洗衣机工作时是将机械能转化为电能
B．电水壶工作时是将内能转化为电能
C．用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明内能可以转移
D．能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少
4.下列关于能量转化的说法，正确的是（ ）
A B C D
A.图中，风力发电将空气的动能转化为电能
B．图中，拉开的弹弓将石子弹出的过程，弹性势能增大
C．图中，“神舟五号”载人飞船成功返航，返回舱在减速着陆过程中机械能守恒
D．图中，水平路面上疾驰的汽车，将重力势能转化为动能
5.如图所示，粗糙程度相同的斜面与水平面在a点相连，弹簧左端固定在竖直墙壁上，弹簧处于自由状态
时右端在b点，小物块从斜面的c点由静止自由滑下，与弹簧碰撞后又返回到斜面上，最高到达 d点。下
列说法正确的是（ ）
A．弹簧被压缩到最短时，弹性势能最小
B．小物块从c向a运动的过程中，重力势能减小
C．小物块从b向a运动的过程中，动能增加
D．小物块在整个运动过程中，机械能守恒
6.在下列现象中，能量转化的说法错误的是（ ）
A.用锯锯木头，过一会锯条变热了，是机械能转化为内能
B.木材燃烧，发光发热，是内能转化化学和光能
C.植物进行光合作用，是光能转化为化学能
D.电动机通电后转动起来，是电能能转化机械能7.根据能量守恒定律，下列情形可能发生的是（ ）
A．随着科学技术不断发展和提高，永动机是可以制成的
B．两个斜面相对连接，小球从左斜面滚下后冲上右斜面
C．电水壶里的水沸腾后断电，水的沸腾却一直持续下去
D．出枪膛的子弹射穿木板后，以更快的速度继续运动
二、填空题
8．汽车刹车时，由于摩擦，汽车的动能转化为 能，这些能量不能自动地用来驱动汽车；而有些新能
源汽车有“动能回收装置”，即在刹车时带动发电机工作，将汽车的动能转化为 能并为电池充电，之
后电池又可以再次驱动汽车。
9．基础问答、作图和计算
（1）射箭运动员用力拉满号，从能量转化的角度分析，这是为了让弓具有更大的 ，可以更多地转化
为箭的 ，将箭射得更远。
（2）如图，物体A、B在力F作用下，以相同的速度在水平面上向右做匀速直线运动。请画出物体 B在水
平方向上的受力示意图。
（3）我国“蛟龙号”载人潜水器下潜至7km深的海水中，若海水的密度取1.0×103kgm3，潜水器受到水的
压强大小约是 。
10．我国于2019年5月17日在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭，成功发射一颗北斗导航卫星。
如图所示，长征三号丙运载火箭升空时，燃料燃烧后通过做功，把 能转化为 能。
11.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，如图所示。从能量的角度分析,这个现象表明_______内
能转化机械能__________________。
12.在摩擦生热的现象中机械能能转化为____能；在气体膨胀做功的现象中内能转化为____能；在热传递的过程中，高温物体的内能_____，低温物体的内能______，内能从高温物体转移到低温物体，而能
的总量________．
三、简答题
13.在乒乓球比赛中，高抛发球时，不计空气阻力，请你回答下列问题：
（1）在乒乓球上升的过程中，乒乓球的能量是如何转化的？其机械能如何变化？
（2）乒乓球运动到最高点时，是否处于平衡状态？请说明理由．
14．各种形式的能在一定的条件下可以相互转化，请你仿照图中给出的两个示例，写出电能转化为机械能、
化学能转化为电能、光能转化为内能的实例。
15．台式电脑的机箱外壳上开有许多小孔，并且机箱内装有微型风扇．请解释这样做的道理．
16.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，重新确定新的探究课题。经过不懈地努力，他终于在新的研究领域中取得了成功，发
现了科学真理。
（1）“永动机”制造一直失败的原因是：它违背了______________________。
（2）你从焦耳科学探究的历程中得到的启示是: ______________________。
