第20章能量和能源.docVIP

第20章 能量和能源 第一节 能量的转化与守恒 知能点1：多种形式的能量 科学研究表明，自然界中能量展现的形式虽然多种多样，但根据其特点，大致可分为机械能、电磁能、内能、化学能和核能等。其中机械能、电磁能及内能在前面的章节已经讲述，这里就主要讲述化学能和核能。其中化学能是由于物质之间发生化学反应，物质的分子结构变化而产生的能量。例如：木材的燃烧是一种化学反应，燃烧时产生的光和热，就来源于木材里储存的化学能。核能是由于核反应，物质的原子结构发生变化而产生的能量。例如：原子弹、氢弹爆炸时释放的能量就来源于原子核反应。 知能点2：能量的转移与转化 自然界中存在着各种形式的物质运动，如机械运动、分子热运动、电磁运动等等，每一种运动都有一种能跟它对应，因此具有各种形式的能。跟机械运动对应的是机械能，跟分子热运动对应的是内能。此外，跟其他运动形式对应的还有电能、光能、化学能和核能等等。 各种能都能够做功。例如：蒸汽和燃烧气体的内能可以通过蒸汽机、内燃机等热力发动机来做功。做功的过程实际上是能的转化过程。当巨大的列车缓缓起动的时候，内能就逐渐地转化为机械能；转动的车轮由于摩擦生热，一部分机械能又转化为内能。 其实，各种形式的能都可以互相转化。 电流通过电动机使它转动，电能就转化为机械能；在水力发电站中，水流冲动水轮机带动发电机发电，水流的机械能又转化为电能。 光照射在物体表面，使物体的温度升高，光能就转化为内能；光照射在光电池板上，能够产生电流，光能就转化为电能。反过来，电流通过灯丝使它发热、发光，电能又转化为内能和光能。 下列过程中能量是如何转化的？ ①石块从空中落下 重力势能转化为动能 ②水力发电 机械能转化为电能 ③电动机工作 电能转化为机械能 ④用电炉烧水 电能转化为内能 ⑤电灯发光 电能转化为内能和光能 ⑥蜡烛燃烧 化学能转化为内能和光能 ⑦乒乓球从地板上跳起来 势能转化为动能 ⑧来回迅速摩擦双手 机械能转化为内能 ⑨运动中的机器 内能转化为机械能 ⑩运转中的电风扇 电能转化为机械能 同学们，你还发现了哪些能量转化的例子，说出来议一议。 结论：⑴能的转化：各种形式的能在一定条件下可以发生转化。 ①动能和势能的转化：在滚摆实验中，若无阻力，滚摆的重力势能和动能可以相互转化，且滚摆在最高点的重力势能等于最低点的动能，也等于滚摆在滚动过程中的动能和重力势能的和，即机械能的总量保持不变。 ②内能和机械能的相互转化：在摩擦生热现象中，机械能转化为内能，克服摩擦做了多少功，就有多少机械能转化为等量的内能；同样在气体膨胀做功现象中，内能转化为机械能，气体膨胀做了多少功，就有多少内能转化为等量的机械能。 ③其他形式能之间的转化：燃料燃烧时放出热量，化学能转化为内能。植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能。 ④能的转移：在热传递过程中，能量从一个物体转移到另一物体上，或从物体的一部分转移到另一部分，能量的总量保持不变。 知能点3：能量守恒定律 ⑴停止用力，秋千会越摆越低最后静止下来； ⑵如图所示，在A点释放小球，小球滚动到B点后再往回滚动，注意观察小球越滚越慢，最终静止下来，停留在O点。 ⑶乒乓球在地板上弹起落下，落下又弹起，但是越跳越低，最终会停下来。 A、请讨论秋千、小球、乒乓球、汽车在运动中的能量转化。 B、为什么它们越来越低或越来越慢而最终停下来？是否丢失了能量？能量到哪儿去了呢？ 科学工作者经过长期的探索，发现自然界的各种现象不是孤立的，而是互相联系的。用能量的观点可以反映这种联系。大量事实证明，任何一种形式的能在转化为其他形式的能的过程中，能的总量是保持不变的。 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，而能的总量保持不变。这就是能量守恒定律。 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。大到天体，小到原子核，也无论是物理学的问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都服从能量守恒定律。能量守恒定律是人类认识自然、利用自然、保护自然的有力武器。 能量守恒定律是我们认识自然的重要依据，它可以使我们进一步了解自然界各种现象之间的联系。下面我们来看看太阳能的转化。 太阳光照射到地面上，把地面、空气、水面晒热，太阳能转化为土壤、空气、水的内能。变热的空气上升，使空气流动而形成风，太阳能转化为空气的机械能。水被晒热，蒸发出的水蒸气上升到空中形成云，又以雨、雪等形式落下来，通过江河流入海洋，太阳能又转化为水的机械能。太阳能的一部分被植物叶子吸收，发生光合作用，生成各种有机化合物，太阳能又转化成植物的化学能。植物作为食物被动物吃掉，植物的化学能又转化为动物的化学能。人以动、植物为食物