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。
科学广场
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。
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。