第3节 能量的转化和守恒
方式一 【情景导入】
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图14－3－1
先让我们来看两个情景：图甲撑竿跳高过程中，撑竿的弹性势能转化为运动员的动能，然后动能转化为重力势能，越过横杆后，重力势能又转化为动能；图乙中人们在野外烤火、加热食物时，这些内能又是怎么得来的呢？我们平时所吃的食物又具有什么能呢？
导入语：机械能中的动能、势能之间可以发生相互转化，自然界中还有许多其他形式的能量，它们之间在一定条件下是否也能发生转化呢？这节课我们就来一起探究——能量的转化和守恒。(板书课题)
方式二 【问题导入】
导入语：我们知道，刀具在砂轮上磨削时，刀具会发热；在暖气片上放有一瓶冷水，过一段时间后水会变热……这些实例中，物体的内能为什么增加了？是凭空产生的，还是由其他形式能转化来的呢？这就是今天我们要学习的内容。(板书课题)
详见光盘内容
关于能量守恒定律的理解
对于能量守恒定律，要让学生知道自然界中存在多种多样的能量形式及它们之间各种各样的转化现象，重点指出能量在转化过程中总量保持不变，在转移过程中总量也保持不变。因为能量的量这个概念比较抽象，所以，通过举例让学生从能量的循环不灭中了解到能量的守恒，只要让学生初步知道“自然界中的能量不生不灭、总量守恒”这样一个道理就可以了。
[考点小说] 能量守恒定律是自然界中蕴藏的普遍规律，是人类利用自然、改造自然必须遵守的客观规律；要知道“永动机”是不可能制成的。中考多从能量形式的转化角度来考查，一般以选择题、填空题的形式出现。
1．各种能量之间的转化
[源起教材P27]
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不同形式的能量可以在一定条件下相互转化，图中给出了两个实例，你能做些补充吗？
图14.3－1
例1 [永州中考] 如图14－3－2所示是核电站工作情况的方框图，关于图中各装置的能量转化，下列说法正确的是( )
图14－3－2
A.核反应堆将核能转化为电能
B．蒸汽轮机将机械能转化为内能
C．发电机将机械能转化为电能
D．各种用电器只能将电能转化为内能
[答案] C
2．形形色色的永动机
图14.3－3
[源起教材P29] 想想议议
图14.3－3是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动用来对外做功，同时带动抽水器从低处将水抽到高处，从而循环工作。你能不能从能量守恒的角度说明它为什么不能一直工作下去？
图14－3－2
例2 [邵阳中考] 如图14－3－2所示为一种人们设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动又带动抽水机从低处将水抽到高处，从而循环工作。这种永动机________(选填“能够”或“不能够”)永远工作下去。
[答案] 不能够
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永动机的发展研究
永动机的想法起源于印度，最终传到了西方。
在欧洲，早期最著名的一个永动机设计方案是十三世纪时一个叫亨内考的法国人提出来的。从哥特时代起，永动机的设计方案越来越多。17世纪和18世纪时期，人们又提出过各种永动机设计方案，有采用“螺旋汲水器”的，有利用轮子的惯性、水的浮力或毛细作用的，也有利用同名磁极之间排斥作用的。宫廷里聚集了形形色色的企图以这种虚幻的发明来挣钱的方案设计师。有学识的和无学识的人都相信永动机是可能的。这一任务像海市蜃楼一样吸引着研究者们，但是，所有这些方案都无一例外的以失败而告终。他们长年累月地在原地打转，创造不出任何成果。通过不断的实践和尝试，人们逐渐认识到：任何机器对外界做功，都要消耗能量。不消耗能量，机器是无法做功的。这时的一些著名科学家如斯台文、惠更斯等都开始认识到了用力学方法不可能制成永动机。
19世纪中叶，一系列科学工作者为正确认识做功和能量转化以及其他物质运动形式相互转化关系作出了巨大贡献，不久后伟大的能量守恒定律被发现了。人们认识到：自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，可从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递的过程中能量的总和保持不变。能量守恒定律为辩证唯物主义提供了更精确、更丰富的科学基础，有力地打击了那些认为物质运动可以随意创造和消灭的唯心主义观点，它使永动机幻梦被彻底地打破了。
在制造第一类永动机的一切尝试失败之后，一些人又梦想着制造另一种永动机，希望它不违反热力学第一定律，而且既经济又方便。比如，这种热机可直接从海洋或大气中吸取热量使之完全变为机械功。由于海洋和大气的能量是取之不尽的，因而这种热机可永不停息地运转做功，故其也是一种永动机。然而，在大量实践经验的基础上，英国物理学家开尔文于1851年提出了一条新的普遍原理：物质不可能从单一的热源吸取热量，使之完全变为有用的功而不产生其他影响。这样，第二类永动机的想法也破产了。永动机的想法在人类历史上持续了几百年，这个神话的被驳倒，不仅有利于人们正确地认识科学，也有利于人们正确地认识世界。
永动机的想法起源于印度，公元1200年前后，这种思想从印度传到了伊斯兰教世界，并从这里传到了西方。
在欧洲，早期最著名的一个永动机设计方案是十三世纪时一个叫亨内考的法国人提出来的。从哥特时代起，永动机的设计方案越来越多。17世纪和18世纪时期，人们又提出过各种永动机设计方案，有采用“螺旋汲水器”的，有利用轮子的惯性、水的浮力或毛细作用的，也有利用同性磁极之间排斥作用的。宫廷里聚集了形形色色的企图以这种虚幻的发明来挣钱的方案设计师。有学识的和无学识的人都相信永动机是可能的。这一任务像海市蜃楼一样吸引着研究者们，但是，所有这些方案都无一例外的以失败告终。他们长年累月地在原地打转，创造不出任何成果。通过不断的实践和尝试，人们逐渐认识到：任何机器对外界做功，都要消耗能量。不消耗能量，机器是无法做功的。这时的一些著名科学家斯台文、惠更斯等都开始认识到了用力学方法不可能制成永动机。
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19世纪中叶，一系列科学工作者为正确认识热功能转化和其它物质运动形式相互转化关系做出了巨大贡献，不久后伟大的能量守恒和转化定律被发现了。人们认识到：自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，可从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递的过程中能量的总和保持不变。能量守恒的转化定律为辩证唯物主义提供了更精确、更丰富的科学基础。有力地打击了那些认为物质运动可以随意创造和消灭的唯心主义观点，它使永动机幻梦被彻底的打破了。
在制造第一类永动机的一切尝试失败之后，一些人又梦想着制造另一种永动机，希望它不违反热力学第一定律，而且既经济又方便。比如，这种热机可直接从海洋或大气中吸取热量使之完全变为机械功。由于海洋和大气的能量是取之不尽的，因而这种热机可永不停息地运转做功，也是一种永动机。如左图所示： 然而，在大量实践经验的基础上，英国物理学家开尔文于1851年提出了一条新的普遍原理：物质不可能从单一的热源吸取热量，使之完全变为有用的功而不产生其它影响。这样，第二类永动机的想法也破产了。 永动机的想法在人类历史上持续了几百年，这个神话的被驳倒，不仅有利于人们正确的认识科学，也有利于人们正确的认识世界。
1. 根据能量的转化和守恒定律可知，能量在转化或转移的过程中，其总量__________．电能可以使电灯发光，同时产生内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能．该现象说明能量的转化具有_____________．
2. 某研究性学习小组对能量转化现象进行了研究，他们利用铁丝、镍铬丝、灵敏电流计等器材组成一个闭合电路，如图所示，A点为铁丝和镍铬丝绞合在一起组成的加热点．用打火机给A点加热时，观察到灵敏电流计的指针发生了明显偏转，这一实验现象说明了 能可以转化成________能．
3. 下列关于能量转化的实例，你认为说法正确的是（ ）
A．水轮机带动发电机发电——电能转化为机械能
B．燃料燃烧——化学能转化为内能
C．汽油机的做功冲程——机械能转化为内能
D．给蓄电池充电——化学能转化为电能
4. 根据能量守恒定律，下列四幅图中仅发生能量转移的一组是:（ ）
①试管内的冷水放入热水中变热
④小灯泡通电发光
A．①② B．②③ C．③④ D．①③
5. 下图表示白炽电灯将电能转化为光能和内能的大致比例，由此可以计算出白炽电灯的发光效率为_____________．
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6. 【科技前沿】下图是火箭发射时的壮观情景．
【问题延伸】火箭发射升空时，燃料通过燃烧将 能转化为燃气的内能，燃气对火箭做功，又将内能转化为火箭的 能．
1. 保持不变 方向性
2. 内 电
3. B
4. D
5. 10%
6. 化学 机械
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