14.3 能量的转化与守恒-九年级物理全册同步精品讲义+试卷（人教版）

课时14.3 能量的转化与守恒（帮课堂）（解析版）

【学习目标】

1.认识生活中常见的能量；

2.了解各种形式的能量是可以相互转化的；

3.掌握在转化的过程中，能量的总量是保持不变的；

4.能够举出日常生活中能量守恒的实例；

5.具有用能量守恒的观点分析物理现象的意识。

【知识导图】

【基础知识】

知识点一、能量的转化与转移

1.能量的存在形式

2.能量的转化

在一定条件下，能量可以从一种形式的能量转化为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。自然界转化各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。如图为能量转化示意图。

3.能量的转移

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。例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体，或从物体的高温部分转移到低温部分，这属于能量的转移。

特别提醒：能量的“转化”和“转移”的区别

（1）能量的转化：能量的转化时能的形式发生了改变。在能量转化过程中，一种形式的能量增加了，必然其他形式的能量减少了。

（2）能量的转移：能量的转移是指能量从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，能量的形式没有改变。

【典例】“嫦娥一号”靠太阳能电池板提供电能，它能将多余的能量储存在蓄电池里，这种能量的转化和储存的方式是（   ）。

A．太阳能转化为电能，再转化为电能    B．太阳能转化为电能，再转化为化学能

C．太阳能转化为内能，再转化为化学能  D．太阳能转化为电能，再转化为光能

【答案】B。

【解析】太阳能电池板把太阳能转化成电能，多余的电能通过化学反应转化成化学能储存在蓄电池里，选项B符合题意。故选B。

知识点二、能量守恒定律

1.能量守恒定律

（1）能量守恒定律内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。

（2）对能量守恒定律的理解：

①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。

②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。

特别提醒：机械能守恒和能量守恒的区别与联系

（1）机械能守恒需要满足一定的条件，能量守恒不需要条件。

（2）机械能守恒是能量守恒的特殊情况。

2.永动机

（1）不少人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，从没有一种永动机成功过。

（2）能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永动机。

【典例】关于能量守恒定律的下列说法中。正确的是（   ）。

A．能量既可以凭空消失；

B．能量也可以凭空产生；

C．热机的工作过程不遵循能量守恒定律；

D．能量转化和转移过程中，能量的总量保持不变

【答案】D。

【解析】AB、能量既不能凭空产生，也不会凭空消失，故AB错误；

C、能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化，热机的工作过程也遵循能量守恒定律，故C错误；

D、一个物体能量增加，必然伴随着别的物体能量减少，在能量转移和转化的过程中能量的总量是保持不变的，故D正确。

【点睛】本题考查了对能量守恒定律的理解，是一道基础题。

能量即不会消灭，也不会创生，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上，在能量转化和转移过程中，能量的总量保持不变。

【方法帮】

题型一：能量转化类型的识别

能量转化的识别技巧

识别能量转化类型时要注意：一是弄清哪种形式的能减少，哪种形式的能增加，结果就是减少的那种形式的能转化为增加的另一种形式的能；二是注意描述中的关键字，一般“动”字对应的是机械能，“热”字对应的是内能，“电”字对应的是电能。

【典例】夜幕下的广场，孩子们都喜欢骑上能发光的滑板车遛弯，这种滑板车在人的助力下可以滑行起来，同时轮子会发光，停下来时就不发光。关于这种滑板车发光的原理，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

【答案】A。

【解析】人运动时具有机械能，而轮子发光需要电能，所以滑板车发光的能量转化是：机械能转化为电能，电能再转化为光能。故A正确，BCD错误。

故选A。

题型二：能量的转化和转移

判断能量是转化还是转移关键在于分析能量的形式是否发生了变化。若能量的形式发生了变化，则为能量的转化；若能量的形式没有发生变化，则为能量的转移。

【典例】下列有关能量转化的表述中，正确的是（   ）。

A．汽油机做功冲程中，机械能转化为内能；

B．空中悬停的直升机的机械能不断增大；

C．匀速上升的电梯中的人，他的机械能不变；

D．电饭锅工作时电能转化为内能

【答案】D。

【解析】A．汽油机在做功冲程中，把内能转化为机械能，故A错误；

B．空中悬停的直升机，由于其质量、速度、高度都不变，所以其动能和重力势能都不变，即机械能不变，故B错误；

C．匀速上升的电梯中的人，由于其质量不变，速度不变，所以动能不变；但其高度不断在增加，所以重力势能增加，所以，其机械能在增加，故C错误；

D．电饭锅在工作时，会消耗电能，得到内能，所以是电能转化为内能的过程，故D正确。

【点睛】本题考查了影响机械能的因素及能量的转化，在分析能量转化问题时，需要注意分析哪种能量增加了，哪种能量减少了，因为转化过程总是减少的这种能量转化为增加的那种能量。

题型三：能量守恒定律的应用

解答此类问题的关键是：

（1）根据能量守恒定律准确把握能量之间的关系；

（2）观察物体运动过程中能量转化的形式以及量的关系。

【典例】汽车在刹车过程中，因摩擦将______能转化为地面、轮胎和空气的______。转化后，这些能将无法再自动转化为使汽车行驶所需要的能量，这种现象说明能量的转化具有______性，但在能量的转化或转移过程中，能的总量保持______。

【答案】机械能；内能；方向性；不变。

【解析】汽车刹车时，机械能在减小，故因摩擦将机械能转化为地面、轮胎和空气的内能；

且能量的转化具有方向性，是不可逆的过程；但能的总量是保持不变的。

【中考帮】

考点一：能量的转化和转移

【典例】（2022·云南省）关于图所示的热现象，说法正确的是（　　）。

A. 图甲中炙热的铁水具有内能，冰冷的冰块没有内能；

B. 图乙中冬天搓手取暖是将内能转化为机械能；

C. 图丙中用湿毛巾冷敷降温是通过热传递的方式减小人体的内能；

D. 图丁中能量转化与汽油机做功冲程能量转化都是机械能转化为内能

【答案】C。

【解析】A．不管物体温度高低，都具有内能，一切物体都具有内能，故A错误；

B．冬天搓手取暖是通过做功的方式改变手的内能，此过程中将机械能转化为内能，故B错误；

C．用湿毛巾冷敷降温，湿毛巾从人体吸收热量，使人体降温，内能减小，所以是通过热传递的方式减小人体的内能，故C正确；

D．向下压活塞，对筒内空气做功，空气内能增加，温度升高，将机械能转化为内能；汽油机做功冲程是将内能转化为机械能，二者能量转化不同，故D错误。故选C。

中考考题要求同学们理解能量守恒定律，能从能量的转化和转移的角度分析物理现象，这是物理核心素养的物理概念的体现。

考点二：能量守恒定律

【典例】（2022·四川自贡）关于能量守恒定律，下列说法正确的是（　　）。

A. 能量可以凭空消失；

B. 能量可以凭空产生；

C. 能量在转化和转移过程中，能量的总量保持不变；

D. 热机在工作的过程中不遵循能量守恒定律

【答案】C。

【解析】ABC．由能量守恒定律可知，能量既不能凭空产生，也不会凭空消失，当能量从一个物体转移到其他物体或从一种形式转化为其他形式时，总量保持不变，故AB错误，C正确；

D．能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化，热机的工作过程也遵循能量守恒定律，故D错误。故选C。

中考考题要求同学们知道能量守恒定律，能从能量守恒的角度正确描述和解释自然现象，这是物理核心素养的物理概念的体现。

【作业帮】

一、基础练（知识巩固）

1.生活中能量转化的实例很多，下列描述中正确的是（　　）。

A．摩擦生热是把内能转化为机械能；

B．燃料燃烧放热是把内能转化为化学能；

C．电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能；

D．摩擦起电是把电能转化为机械能

【答案】C。

【解析】A、摩擦生热是克服摩擦做功，摩擦过程中，消耗了机械能，内能增大，把机械能转化为内能，故A错误；

B、燃料燃烧放热是把化学能转化为内能，故B错误；

C、电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能，故C正确；

D、摩擦起电是消耗了机械能，获得了电能，故是把机械能转化为电能，故D错误。故选C。

2.关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法： ①在做功冲程中，是机械能转化为内能；②在做功冲程中，是内能转化为机械能；③只有做功冲程是燃气对外做功；④汽油机在一个工作循环中，只有一个冲程发生能量变化。以上说法中正确的是（   ）。

A.只有②③                       B.只有①③

C.只有②④                       D.只有②③④

【答案】A。

【解析】四冲程汽油机的能量转化过程，在压缩冲程中，活塞压缩气体，把活塞的机械能转化为燃气的内能；在做功冲程初，火花塞产生电火花，使燃料燃烧，产生的高温高压气体推动活塞做功，把高温高压气体的内能转化为活塞的机械能，在汽油机的一个工作循环中，有压缩、做功两个冲程发生能量变化。所以②③对，①④错。答案A。

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

【答案】B。

【解析】A：水轮机带动发电机发电是由机械能转化为电能，故A的说法错误。

B．燃料燃烧属于化学能转化为内能；故此说法正确。

C．汽油机的做功冲程是气缸内的内能转化为机械能，故此说法错误。

D．给蓄电池充电是把电能转化为蓄电池内部的化学能，故此说法错误。正确答案是B。

4.以下关于能量的说法中，不正确的是（   ）。

A．所有能量转化过程，都遵守能量守恒定律；

B．汽油机的做功冲程中，内能转化为机械能；

C．电动机在工作的过程中，电能转化为机械能的效率小于1 ；

D．物体受到平衡力的作用时，其重力势能一定保持不变

【答案】D。

【解析】A：所有能量转化过程，都遵守能量守恒定律；此说法正确。因为能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。

B：汽油机的做功冲程中，内能转化为机械能；此说法正确。做功冲程是把气缸内的内能通过连杆、曲轴带动物体运动，是内能转化为机械能。

C．电动机在工作的过程中，电能转化为机械能的效率小于1 ；此说法正确。电动机在工作过程中，电能主要转化为机械能，还有部分电能转化热能、磁场能等，所以说电动机的电能转化为机械能的效率不可能等于1，必然小于1。

D．物体受到平衡力的作用时，其重力势能一定保持不变；此说法错误。物体受到平衡力作用，只能说物体运动状态不发生变化，其重力势能有可能变化；如物体匀速上升过程，物体受到平衡力作用，但其重力势能在增加。故D的说法是错误的。符合题意，故此题答案是D。

5.如图所示，用酒精灯加热试管里的水，产生的水蒸气将试管塞冲向空中。在这个过程中，能量转化的顺序为（   ）。

A．内能﹣机械能﹣化学能   B．化学能﹣内能﹣机械能

C．机械能﹣内能﹣化学能   D．内能﹣化学能﹣机械能

【答案】B。

【解析】用酒精灯加热水的过程中，酒精的化学能转化为试管和水的内能；

当水沸腾时产生大量的水蒸气，试管内的气体压强增大，大于外界大气压，就会将塞子冲出；

此时试管内水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能减小，转化为塞子的机械能，即能量转化的顺序为化学能→内能→机械能，故B正确。

6.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

【答案】ABD。

【解析】A、风力发电机是利用电磁感应现象工作的，工作时将机械能转化为电能，故A正确；

B、使用太阳能电池的目的是将太阳能转化为电能，储存起来再加以利用，故B正确；

C、电暖气是利用电流的热效应工作的，是将电能转化为内能，故C错误；

D、电风扇工作时，主要是将电能转化为机械能，使风扇转动，故D正确。故选：ABD。

7.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

【答案】C。

【解析】A、洗衣机工作时，消耗电能，产生机械能，故是将电能转化为机械能的过程，故A错误；

B、电水壶工作时消耗电能，产生内能，故是将电能转化为内能的过程，故B错误；

C、用热水泡脚，内能从热水传递到脚，身体的内能会增加，会感觉暖和，说明内能可以转移，故C正确；

D、根据能量守恒知，能量在转化和转移的过程中，能量的总量会保持不变，故D错误。故选：C。

8.如图，在一个配有活塞的厚透明筒里放一小团硝化棉，把活塞迅速下压，结果观察到硝化棉燃烧，上述改变物体内能的方式是        ；此过程能量的转化是       能转化成     能。

【答案】做功；机械能；内能。

【解析】把活塞迅速下压，活塞对空气做功，活塞的内能就会增加，空气的温度就会升高，达到硝化棉的燃烧点，硝化棉就燃烧起来。此过程能量的转化时机械能转化为内能。

故答案是：做功；机械能；内能。

二、综合练（能力提升）

9.（2020·威海）关于能量的转化或转移过程，下列说法错误的是（　　）。

A. 地球上的化石能源归根结底来自远古时期的太阳能；

B. 自然界中水能的循环再生过程不遵循能量守恒定律；

C. 空调将室内空气的内能转移至高温的室外需要消耗电能；

D. 热水自然变凉，能量自发的从高温物体转移至低温物体

【答案】B。

【解析】AB．地球上的化石能源都是太阳能转化来的，能量不会凭空产生也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式，从一个物体转移的另一个物体，故A正确，不符合题意，B错误，符合题意；

C．空调将室内空气的内能转移至高温的室外需要压缩机运转，压缩机运转需消耗电能，故C正确，不符合题意；

D．热传递的条件是温度差，热水自然变凉，能量自发的从高温物体转移至低温物体，故D正确，不符合题意。故选B。

10.（2022·四川眉山）人们在实际生活中使用下列设备时，所涉及到的能量转化正确的是（   ）。

A. 用天然气灶炒菜，是电能转化为内能；

B. 电梯运行过程中，是机械能转化为电能；

C. 用太阳能电池板，是太阳能转化为电能；

D. 秋千向下摆的过程中，是动能转化为重力势能

【答案】C。

【解析】A．用天然气灶炒菜，是化学能转化为内能，故A错误；

B．电梯运行过程中，是电能转化为机械能，故B错误；

C．用太阳能电池板，利用太阳光发电，是太阳能转化为电能，故C正确；

D．秋千向下摆的过程中，是重力势能转化为动能，故D错误。故选C。

11.（2022·广东广州）下列选项可能符合汽车等热机能量流向的是（   ）。

A.  B.

C.  D.

【答案】D。

【解析】热机燃烧燃料放出的能量，有部分转化为提供热机动力的机械能，还有相当部分能量散失了。而汽油机的效率一般为20%~30%，则机械能约为W机械能=ηW=30%×1000J=300J

散失的内能W内能=W-W机械能=1000J-300J=700J

故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。

三、培优练（挑战自我）

12.（2022·江苏连云港）知识梳理是学习的一种重要方法，请将动能、能、机械能、内能填在下列知识结构图对应的序号框中。

（1）___________；（2）___________；（3）___________；（4）___________

【答案】① 能；②机械能；③内能；④动能。

【解析】[1][2][3][4]能量的种类比较多：有光能、机械能、内能等；其中机械能包括动能和势能。

13.（2022·江苏扬州）利用气球可以完成下列实验：

（1）在气球上粘上小塑料颗粒，代表宇宙中的天体，气球膨胀时，任意一个塑料颗粒周围的其他的塑料颗粒都与它___________，可模拟宇宙膨胀现象。

（2）如图1所示，充满气体的气球向左喷气而向右飞出，说明___________，此过程发生的能量转化与图___________（选填“2”或“3”）中的能量转化是一致的。

【答案】① 远离；②力的作用是相互的；③3。

【解析】（1）[1]为了形象的说明宇宙大爆炸，课本上将一个粘有小塑料颗粒的气球看成宇宙，小塑料颗粒代表宇宙中的天体，气球膨胀时，任意一个塑料颗粒周围的其他的塑料颗粒都与它远离，表示宇宙中的天体在相互远离，这里运用的是类比法。

（2）[2]充满气体的气球向左喷气而向右飞出，说明力的作用是相互的。

[3]充满气体的气球向左喷气而向右飞出，气球内的气体向外喷出，气体对外做功，内能转化为球的机械能，由图2可知，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，属于压缩冲程，压缩冲程的能量转化是机械能转化为内能；由图3可知，进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，属于做功冲程，做功冲程的能量转化是内能转化为机械能，所以充满气体的气球向左喷气而向右飞出过程发生的能量转化与图3中的能量转化是一致的。