第3章　能量的转化与守恒

3.1　能量及其形式

1.多种形式的能量

能量能保证日常生活和工作，即使在睡觉的时候也需要消耗能量。我们的生活离不开能量。能量无所不在，能量的形式多种多样。

大量的事实和实验表明，任何活动都离不开能量，没有能量就没有活动。我们的世界充满能量。

自然界中任何物质都具有能量，能量是以多种形式存在的，根据能量的特点大致可以分为机械能、电磁能、热能、化学能等。

2.几种常见的能量

动能——物体由于运动而具有的能，与物体的质量和运动速度有关。

势能——分为弹性势能(与物体的材料和弹性形变程度有关)和重力势能(与物体的质量和高度有关)，动能和势能统称机械能。

化学能——化学物质都具有化学能。

电能——电具有的能，是日常生活中最常见的能源。

生物质能——就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用。

能量是以多种形式存在的，但要注意一个物体可以同时具有多种形式的能，如空中飞行的子弹不仅有机械能还具有内能等。

1.识别物体具有能量的形式

识别物体具有哪种能量的形式的方法。

(1)根据物体具有某种特征判断

如河水的流动、鸟儿的飞翔、游动的鱼儿等具有机械能。--做机械运动的物体具有机械能。

汽油、柴油、天然气、木材、煤炭等都能燃烧，具有化学能。一 燃料都具有化学能。

(2)根据能量会产生特定的现象判断

如人耳能听到声音，但超过一定强度的声音会使人耳产生痛感，使听力受到损伤。这说明声音具有能量——声能。

(3)根据能量的使用情况判断

家用电器、电力机车、机器人使用的是电能。

2.能量广泛地联系着各种自然现象

(1)摩擦生热：摩擦属于机械运动，生热与热现象有关，这是机械运动和热现象之间的联系。

(2)电灯发光：电灯与电现象有关，发光与光、热现象有关，这是电现象与光、热现象之间的联系。

(3)电池供电：电池供电是电池内部发生化学反应，这是化学现象与电现象之间的联系。电动机是利用电来使物体运动，这充分体现了电现象与机械运动之间的联系。

各种自然现象都存在着相互联系，这些联系都依存着能量的转化和转移。

【常考1】认识各种形式的能量

例1    我国科学工作者在中国南海海底发现了一种俗称“可燃冰”的冰块天然气水合物，能源总量可达到全国石油总量的一半，燃烧1m3“可燃冰”释放的能量与164m3天然气相当，据此可判断“可燃冰”(    )

A.具有较高的内能      B.具有较高的化学能

C.只有燃烧时才有内能  D.没有点燃时没有化学能

【答案】B

【解析】1m可燃冰释放出的能量与燃烧164m3天然气释放的能量相当，由此可判断“可燃冰”具有很高的化学能。

【常考2】能够判断物体具有的能量形式。

例2说说下列物体具有什么形式的能量：

(1)正在空中飞行的飞机具有            能；

(2)正在发光的白炽电灯具有内能和           能。

【答案】(1)动能和重力势(或机械)   (2)光

【解析】(1)正在空中飞行的飞机具有动能和重力势能(或机械能)；(2)正在发光的白炽电灯具有内能和光能。

方法归纳　有的同学可能会根据“吃了食物会发热”，从而判断有机物中含有内能，这是一种概念性错误。应把概念与生活实例相联系，用科学知识来解释生活中的现象。

1 .下列事例中，不是通过化学反应提供能量的是(　B　)

A．蓄电池放电  B．水力发电   C．内燃机做功冲程  D．火箭点火升空

【答案】B

【解析】解析 化学变化是指有新物质生成的变化，物理变化是指没有新物质生成的变化，化学变化与物理变化的本质区别是有无新物质生成。A中蓄电池放电是化学能转化为电能，有新物质生成，属于化学变化，故该项错误。B中水力发电主要是水的势能转化为水的动能，最后转化为电能，没有新物质生成，属于物理变化，故该项正确。C中内燃机做功冲程燃料燃烧，对外做功，是将内能转化为机械能，有新物质生成，属于化学变化，故该项错误。D中火箭升空需要燃料燃烧放出热量，燃料燃烧能生成新的物质，属于化学变化，故该项错误。

2 .出行是人们工作、生活必不可少的环节，出行的工具多种多样，使用的能源也不尽相同。燃油汽车所消耗的能量类型是(　D　)

A．电磁能            B．电能          C．太阳能           D．化学能

【答案】D

【解析】汽车行驶需要消耗燃料，燃料燃烧时，将储存在其中的化学能释放出来，供给汽车运动。

3.下列关于能量的说法错误的是(　A　)

A.人在沉睡时不消耗能量           B.人的能量主要来自于食物

C.燃料提供了汽车运动所需的能量   D.声音也具有能量

【答案】A

【解析】人的生命活动需要能量维持，即便是沉睡时，也需要消耗能量，只是消耗得较少。

4.下列说法正确的是(　B　)

A.由于空气看不见、摸不着，故它的运动不具有能量

B.牛吃草，实际上是摄取草中储存的化学能

C.各种能量是相互独立没有联系的

D.枯黄的树叶随风落下时不具有能量

【答案】B

【解析】牛吃草是摄取储存在草中的化学能，并通过消化、吸收将能量储存在自身的体内。

5.自然灾害会给工农业生产带来影响，下列情况主要由机械能引起的是(　B　)

A.大火烧毁房屋  B.洪水冲垮桥梁   C.雷电击坏电力设备  D.干旱使庄稼枯死

【答案】B

【解析】洪水具有动能和势能，能量巨大。洪水冲垮桥梁是由机械能引起的。

6.出行是人们工作、生活必不可少的环节，出行的工具多种多样，使用的能源也不尽相同。燃油汽车所消耗能量的类型是(　D　)

A.生物能 B.电能  C.太阳能 D.化学能

【答案】D

【解析】燃油汽车消耗汽油或柴油，将储存在汽油或柴油中的化学能释放，并转化为内能，通过内燃机将内能转化为机械能。

7.人类使用普通能源，如煤、石油、木柴以及水力发电得到的能源，它们的最初来源是(　D　)

A.机械能 B.热能  C.地球本身的能源 D.太阳能

【答案】D

【解析】地球上的大部分能源直接或间接来源于太阳能。

8.光不仅能使周围变得明亮、温暖，还能使胶卷感光…所以，光具有能量，这种能量叫作(　B　)

A.声能   B.光能  C.机械能   D.动能

【答案】B

【解析】光使周围变得明亮，变得温暖，说明光具有热效应；光还能使胶卷感光，这说明光还具有化学效应。具有以上特点的能量叫作光能。

9.自行车、电动自行车、普通汽车消耗能量的类型分别是(　C　)

①电能②内能③化学能④核能⑤太阳能

A.①④⑤ B.③①②   C.③①③ D.⑤①③

【答案】C

【解析】人骑自行车时，消耗的是人体内有机物氧化释放出的化学能；电动自行车得到的机械能是消耗电能转化来的；普通汽车消耗的是燃油，汽车在行驶的过程中，不断消耗燃油，将化学能转化为汽车的机械能。

1.关于能量，下列说法错误的是(　C　)

A.正在发声的物体具有声能

B.正在运动的物体具有动能

C.可见光可以传递光能，不可见光不能传递光能

D.绿色植物进行光合作用时把光能转化为化学能

【答案】C

【解析】光包括可见光和不可见光，光都具有能量。

2.人和动物从食物中获取的能量属于(　C　)

A.热能 B.储存能  C.化学能 D.机械能

【答案】C

【解析】因为食物中储存着化学能，所以人和动物从食物中获取的能量属于化学能。

3.生物体的能量归根到底来自(　A　)

A.太阳辐射能 B.绿色植物的能量  C.草食动物的能量 D.肉食动物的能量

【答案】A

【解析】地球上的大部分能量直接或间接来自于太阳。植物通过光合作用将太阳能转化为化学能储存在植物体内，动物直接或间接通过植物获得能量。

4.一块飞着的石头具有的能量叫(　A　)

A.机械能B.飞能 C.生命能 D.冲击能

【答案】A

【解析】做机械运动的物体具有机械能。

5.如图所示是高速公路避险车道示意图。当高速行驶的汽车出现刹车失灵时，可通过进入避险车道快速降低车速直至停止。避险车道的作用是降低汽车因高速行驶而具有的哪种能量带来的危害(　B　)

A.化学能 B.机械能C.内能 D.电能

【答案】B

【解析】避险车道的作用是降低汽车因高速行驶而带来的危害，从“高速行驶”可知是机械能。

6.下列事例要消耗化学能的是(　C　)

A.物体由斜面滑下 B.家用电器通电工作C.森林起火 D.植物的光合作用

【答案】C

【解析】森林起火，燃烧将化学能转化为光能和热能。

7.电风扇在转动的过程中如图所示，消耗的能量是(　B　)

A.机械能B.电能C.化学能D.声能

【答案】B

【解析】电能可通过各种用电器转化为其他形式的能，例如电风扇将电能转化为机械能，电饭锅将电能转化为内能，手机电池充电时将电能转化为化学能等，即用电器使用时消耗电能。

8.为节约电能、方便居民，某小区将楼道灯的开关改换成声控开关。白天或光线较强时，开关电路为自锁状态，灯不亮；当光较暗时或晚上来临时，开关进入预备工作状态，此时，当来人有脚步声、说话声、拍手声等声源时，开关自动打开，灯亮，延长一段时间后自动熄灭。从而实现了“人来灯亮，人去灯熄”杜绝了长明灯，免去了在黑暗中寻找开关的麻烦，尤其是上下楼道时带来不便。控制该开关工作的能量是(　D　)

A.光能和风能 B.热能和声能C.电能和声能 D.光能和声能

【答案】D

【解析】由“白天或光线较强”可知是光能；由“有脚步声、说话声、拍手声等声源”可知是声能。

9.如图所示，是一种利用新能源的路灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。这种设计最合理的应用是(　D　)

A.小风扇是一个美化城市的时尚装饰

B.小风扇是用来给太阳能电池板散热的

C.太阳能电池板同时向小风扇和路灯供电

D.小风扇是小型风力发电机，它和太阳能电池板共同向路灯供电

【答案】D

【解析】这种新能源的路灯，“头顶”的小风扇可以把风能转化为电能，“肩扛”的太阳能电池板也可以把太阳能转化为电能。这样无论是晴天还是阴天，此种路灯都可以发电，供路灯晚上照明使用。

10.小组内的各位同学分头查阅了许多资料，得到了下表中一些信息。

(1)他们经过讨论将上述能量释放分为了两大类：一类属于有益的能量，如：            (填序号)；

另一类属于有害的能量，如：                  (填序号)。

(2)他们发现海啸、山洪、泥石流、火山爆发、潮汐能、水能的共同特点是蕴含了大量的       能和重力势能，一旦释放可以产生强大的破坏力。

【答案】(1)②④⑤   ①③⑥⑦   (2)动

【解析】(2) (1)有益的能量有潮汐能、地热能、水力发电，即②④⑤，可以被人来利用；有害的能量有海啸、火山爆发、洪水暴发、泥石流，即①③67，对人类的生活造成了破坏；(2)海啸、山洪、泥石流、火山爆发、潮汐能、水能的共同特点是蕴含了大量的动能和重力势能。