九年级科学上册 能量的转化与守恒

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3.能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之 一,成立不需要条件。而机械能守恒是有条件的。
4.永动机违反了能量的转化和守恒定律,不可能实现。但遵守 能量的转化和定律的事件也不一定会发生,因为能量的转化 和转移具有一定的方向性。
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永动机为什么不能永动 动能和势能可以相互转化,那么能不能造出不需要消耗任何能 量而永远转动的机器呢? 大约 800 年前,有一位叫翁乃古的法国人为了减 轻农民的劳累,设计了一台“永动机”,如图 3.8­1 所示,在一个转轮旁边安装着一些带重锤的短杆, 他认为无论轮子的位置怎样,轮子右边的各个重物 一定比左边的重物离轮心远,所以右边的重物总要 往下压,于是轮子就转动了,而且可以无限地转动 下去。可是翁乃古的永动机却转不动,除非人去用 力推它。 几百年来,许多人都在设计制造永动机,始终没有成功,但从 失败中总结出了能量的转化和守恒定律。从现实生活中可知,无论 是什么样的机器,都需要输入这样或那样的能量,即使是传说中的 外星人或各种各样的机器人,到一定时候都要补充能量,真正的永 动机是不可能制造成功的。
解题指导
【例 1】 (2018·浙江温州)某智能百叶窗的叶片上贴有太
阳能板,在光照时发电,给电动机供电以调节百叶窗
的开合。该过程中发生的能量转换是
()
A. 电能→机械能→光能 B. 光能→机械能→电能
C. 光能→电能→机械能 D. 机械能→电能→光能
【解析】 光照时太阳能板发电,将光能转化为电能;供
3.能量转化和转移的方向性:能量转化和转移是有方向性的,我 们是在能量转移和转化过程中利用能量的,因此不是什么能量 都可以利用的,这也正是要节约能源的原因。
重要提示
1.转化是指不同能量形式之间的变化,转移是同种能量形式在 不同物体或同一物体不同部分的变化。
2.常见物质中,溶解时溶液温度升高的有氢氧化钠、浓硫酸等, 溶解时溶液温度降低的有氯化铵、硝酸铵等。这是化学能和 内能之间的相互转化。
【例 3】 如图 3.8­2 是位于水平桌面上的玩具“不倒翁”摆 动过程的示意图,O 点是“不倒翁”的重心。将“不倒翁” 扳到位置 1 后静止释放,“不倒翁”向右摆动,经过竖直位 置 2,到达另一侧最大摆角的位置 3。请分析说明: (1)“不倒翁”由位置 1 经 2 到 3 的摆动过程中机械能是如 何转化的? (2)最后“不倒翁”会停在什么位置? (3)怎样延长“不倒翁”的摇摆时间?
图 3.8­2
【解析】 (1)“不倒翁”的摆动过程实质是机械能中重力 势能与动能的相互转化。 (2)“不倒翁”会停在位置 2。由于“不倒翁”底部与桌面 之间存在摩擦,使“不倒翁”的机械能逐渐转化为内能, 直到全部以内能的形式散失在空气中。 (3)要延长“不倒翁”的摇摆时间,就应尽量减小它与桌面 的摩擦,这样可以减慢其机械能的损失。 【答案】 (1)重力势能→动能→重力势能。 (2)最后停在 位置 2。 (3)减小摩擦。
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水下落时重力做功的 50% 转变为水的内能,则质量为
m 的水从该瀑布顶端下落到底端温度升高了多少?(计
算结果精确到 0.1) 【解析】 由 Q=ηW,可得 cmΔ t=η·mgh,所以Δ t=ηgch
=50% ×10 4.2Leabharlann Baidu103
焦牛//(千千克克×·9℃79)米≈1.2
℃。
【答案】 1.2 ℃。
电时,电动机转动,将电能转化为机械能。因此该过程中
发生的能量转换是光能→电能→机械能。
【答案】 C
反思
在判断能量的转化和转移时,应分析变化前后,哪种形式 的能量减少,哪种形式的能量增加,从而进行判断。
【例 2】 委内瑞拉安赫尔瀑布是世界上最高的瀑布,也
叫做丘伦梅鲁瀑布,瀑布总落差可达到 979 米。如果
学习指要
知识要点
1.能量转化和转移的普遍性:电能、热能、化学能、生物质能、 机械能(包括动能和势能)、光能、太阳能、水能、风能、核能、 地热能、潮汐能等。这些能量之间都可以相互转化或转移。能 量的转移或转化过程,包括“消耗能量”“利用能量”和“获 得能量”。
2.能量转化和守恒定律: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,而在转化和转移的过程中,能的总量保持不变。
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