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第六节能量的转化与守恒1．各种形式的能量：物质的运动是多种多样的，每一种运动形式都对应着____________的能量；与物体的运动和位置高度、形变有关的能量叫________；组成物体的粒子的无规则热运动及分子间相互作用所具有的动能与势能的总和叫________；与电磁作用对应的能叫__________．2．能量之间的转化：树木燃烧时，________转化为______；流动的水驱动水力发电机发电，________转化为________；植物的光合作用，________转化为________．一种形式机械能内能电磁能化学能内能机械能电能太阳能化学能3．能量转化与守恒定律：(1)内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从________转化为____________，或者从一个______转移到另外一个______，在转化或转移的过程中其______不变．(2)表达形式：E1＝E2或____________．(3)“第一类永动机”违背了________________________，所以制造第一类永动机是不可能的．一种形式另一种形式物体物体总量ΔE增＝ΔE减能量转化与守恒定律4．有关功和能，下列说法正确的是()DA．力对物体做了多少的功，物体就具有多少能B．物体具有多少能，就一定能做多少功C．物体做了多少功，就有多少能量消失D．能量从一种形式转化为另一种形式时，可以用功来量度能量转化的多少解析：功是能量转化的量度，而不是物体具有多少能量的量度，所以选项A、B错误，选项D正确；物体做了多少功就有多少能量发生转移而不是消失，故选项C错误.5．运动员把原来静止的足球踢出去，使足球获得100J的动能，则在运动员踢球的过程中，运动员消耗的体能()BA．等于100JC．小于100JB．大于100JD．无法确定解析：运动员消耗的能量除了使足球获得100J的动能外，还有一部分能量转为运动员的脚所具有的动能和克服摩擦力需要消耗的动能，故选项B正确．知识点1能量转化与守恒定律的理解与应用图4－6－1是牛顿所发明的仪器，我们用它来演示如下内容：把最左边的小球拉高释放，撞向其余静止的六个小球，将会观察到落下的小球碰撞后立即静止，最右边的______个小球弹起，弹起的高度______释放小球时的高度．一等于我们通过改变拉起的小球个数，发现弹起的小球个数______释放的小球个数，弹起的高度______释放小球时的高度．如果忽略空气阻力与摩擦力，上述现象可以一直持续下去．从能量转化的角度看是______与__________发生相互转化．图4－6－1等于等于动能重力势能1．对能量转化与守恒定律的理解：(1)某种形式的能量减少，一定存在另一种形式能量的增加，且减少量和增加量相等．(2)某个物体的能量减少，一定存在别的物体的能量增加，且减少量和增加量相等．2．能量转化与守恒定律的意义：(1)能量转化与守恒定律是普遍适用的，对宏观世界、微观世界、高速运动及低速运动等都成立．(2)能量转化与守恒定律反映了自然现象的普遍联系，揭示了自然科学是相互联系、相互统一的．(3)能量转化与守恒定律的建立，揭示了自然界各种运动形式不仅具有多样性，而且具有统一性，宣布了“第一类永动机”是不可能制成的．3．能量转化与守恒定律的应用：(1)分清哪些形式的能在转化及其转化方向．(2)分别列出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增．(3)列出方程ΔE减＝ΔE增，代入数据计算．【例1】(双选)一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，并从中穿出．对于这一过程，下列说法正确的是()A．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能B．子弹和木块组成的系统损失的机械能等于系统产生的热量C．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和D．子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和解析：子弹射穿木块的过程中，由于相互间摩擦力的作用使得子弹的动能减少，木块获得动能，同时产生热量，且系统产生的热量在数值上等于系统机械能的损失．A选项没考虑系统内能的增加，C选项应考虑系统(子弹、木块)内能的增加，故选B、D.答案：BD【触类旁通】1．下列说法正确的是()A．随着科技的发展，永动机是可以制成的B．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化与守恒定律，因而是不可能的D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生解析：永动机违背了能量转化与守恒定律，是不可能造成的，选项A错误；太阳照射到宇宙空间的能量并没有消失，选项B错误；“全自动”手表的能量是由人的手不断摆动产生的能量转化而来，并不是凭空产生的，选项D错误．答案：C知识点2功能关系的理解与应用图4－6－2是撑杆跳高运动员的模型，运动员的助跑阶段，身体中的________转化为人和杆的______；起跳时，运动员的________和身体中的______转化为人的________和______，使人体上升至横杆以上；越过横杆后，运动员的__________转化为______．化学能动能动能化学能重力势能自然界中有许多不同形式的能量，如机械能、内能、光能、化学能、原子能等，各种形式的能之间是________________的．动能重力势能动能可以相互转化各种能相互转化是通过__________来实现的，并且能转化的多少通过________________来量度，物体对外做多少功，它就等量地转化多少能量，即W＝ΔE.能在转化或转移的过程中，总量__________．图4－6－2做功做功的多少不变1．功是能量转化的量度：不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的．做功的过程就是各种形式的能量之间转化的过程，做了多少功，就有多少能量发生转化，因此，功是能量转化的量度．2．几种常见的功与能的转化关系：(1)合外力对物体做功，使其他形式的能与动能之间相互转化，即W合＝ΔEk.(2)重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加．重力做功等于重力势能增量的负值，即WG＝－ΔEp.(3)弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加．弹力做功等于弹性势能增量的负值，即W弹＝－ΔE弹．(4)除重力和弹力以外的力做功，使其他形式的能与机械能之间相互转化，即W外＝ΔE机．3．应用功能关系的解题步骤：(1)认真审题，明确研究对象和物理情景．(2)分析研究对象的受力情况和运动情况．(3)选定过程及确定过程中力做功和能量转化的关系．(4)根据功能关系列方程求解．【例2】如图4－6－3所示，质量为m的物体，从半径为R的竖直半圆形轨道的边缘由静止开始下滑，滑至最低点时速度为v，则物体沿轨道下滑的过程中，产生的热能是多少？若摩擦力大小不变，则摩擦力多大？思路点拨：物体下滑时受重力、轨道对它的弹力和摩擦力，我们分析一下这几个力的做功情况以及发生了哪些能量的变化，再对应功和能的关系列方程即可解题．图4－6－3解：物体由轨道边缘到最低点的过程中，重力势能减少了因为功是能量转化的量度，所以克服摩擦力做的功数值上等于产生的热能，即mgR，动能增加了12mv2，产生热量Q，由系统总能量守恒得ΔE增＝ΔE减即12mv2＋Q＝mgR解得Q＝mgR－12mv2其中s＝14·2πR解得f＝2mgR－mv2πR.【触类旁通】2．(双选)在奥运会比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项．质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动，设水对他的阻力大小恒为F，那么在他减速下降高度为h的过程中，下列说法正确的是(g为当地的重力加速度)()BDA．他的动能减少了FhB．他的重力势能减少了mghC．他的机械能减少了(F－mg)hD．他的机械能减少了Fh能量转化和转移的方向性1．能量转化与守恒定律表明各种形式的能量是可以相互转化的，且在转化或转移的过程中其总量不变．但实际上，能量转化和转移也不是任意的，涉及内能的转化和转移都是有方向的．主要表现在以下两个方面：(1)机械能可以全部转化为内能，但内能不能全部转化为机械能而不引起其他变化．(2)内能总是自发地从高温物体向低温物体转移，而不能自发地从低温物体向高温物体转移．(3)内能可以从低温物体向高温物体转移，但会引起其他变化．与温度有关的现象叫热现象．凡是与热现象有关的物理过程都是有方向的，不可逆的．2．第二类永动机：(1)定义：能自发从低温热源吸收热量向高温热源释放，而高温热源将得到的能量通过另一台做功装置对外做功，这样，不需要任何其他动力机械，不消耗任何其他能源，整个循环可永远进行下去．这样的机器称为第二类永动机．(2)第二类永动机违背了能量转化和转移的不可逆性(即方向性)，所以第二类永动机不可能制成．【例3】下列说法正确的是()A．热量能自发地从高温物体传给低温物体B．热量不能从低温物体传给高温物体C．热传导是具有方向的D．能量耗散说明能量是不守恒的解析：热量能自发地从高温物体传给低温物体，但不能自发地从低温物体传给高温物体．能量可以从低温物体传给高温物体，但要引起其他变化，故选项A、C正确，选项B错误．能量耗散是有部分能量转化为内能，但能量是守恒的，选项D错误．答案：AC【触类旁通】3．对于“第二类永动机”，下列说法正确的是()A.违背了能量转化与守恒定律及热现象宏观过程的方向性B.违背了能量转化与守恒定律，不违背热现象宏观过程的方向性C.不违背能量转化与守恒定律，违背了热现象宏观过程的方向性D.不违背能能转化与守恒定律及热现象宏观过程的方向的性解析：第二类永动机不违背能量转化与守恒定律，但是违背了能量转化和转移的不可逆性(即方向性)．C