2019-2020學(xué)年九年級物理下冊 11.2 能量轉(zhuǎn)化的方向性和效率課件 （新版）教科版VIP

11.2能量轉(zhuǎn)化的方向性和效率,1,課堂導(dǎo)入,能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移無處不在。然而，有些能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移雖然并不違背能量守恒定律，但在實(shí)際情形中卻不會(huì)發(fā)生，這是為什么呢？,在常溫常壓下，溫度不同的水和冰之間的熱傳遞，哪一種可以自發(fā)進(jìn)行？,2,課堂活動(dòng),一、能量轉(zhuǎn)化的方向性,如同水是自發(fā)地流只能從高處往低處流，能量的自發(fā)流向也不是隨意的，即能量的轉(zhuǎn)化具有方向性。,這些情形可能嗎？,試著分析以下過程能否實(shí)現(xiàn),以及實(shí)現(xiàn)過程中的能量轉(zhuǎn)化情況。,(1)一杯水靜置一段時(shí)間后,其中的一部分水自行從另一部分水中吸取熱量,沸騰成水蒸氣,另一部分水則內(nèi)能減少,凝結(jié)成冰.,這是不可能的，溫度高的那部分水不可能從溫度低的部分吸收熱量。,在熱傳遞的過程中，內(nèi)能總是自發(fā)地從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體，不能相反。,電冰箱制冷要消耗電能,1.能量轉(zhuǎn)移的方向性,在熱傳遞的過程中,內(nèi)能總是自發(fā)地從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體.如果要使內(nèi)能從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體，就需要消耗其他形式的能量。例如，電冰箱、空調(diào)就需要消耗電能。,空調(diào)制冷制冷要消耗電能,(2)枯萎的花兒，自發(fā)從空氣中吸取能量和水分，重?zé)ㄇ啻?這是不可能的。因?yàn)楸黄渌镔|(zhì)吸收后變?yōu)橹車h(huán)境的內(nèi)能,枯萎的花兒無法把這些內(nèi)能收集起來重新利用。,(3)坡底的巨石從周圍環(huán)境中獲取能量，滾向坡頂,機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能不可全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化！,2能量轉(zhuǎn)化的方向性,(4)汽車從北京開到天津，掉轉(zhuǎn)車頭,可以不再消耗新的燃料,從空氣、尾氣中吸取能量，返回北京.,研究表明，如果某個(gè)過程中涉及了熱量,能量的轉(zhuǎn)化（和轉(zhuǎn)移）就將是“覆水難收”,這些機(jī)械能、內(nèi)能無法再轉(zhuǎn)化回可以被利用的能源.,小結(jié)：通過以上的分析很明顯這些過程都是不可能實(shí)現(xiàn)的，我們在現(xiàn)實(shí)生活中也從未看到這樣的現(xiàn)象發(fā)生過。自然界中許多自發(fā)的過程都是有方向的，或者說能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移也是有方向的。,既然自然界的能量是守恒的,為什么我們還要節(jié)約能源？,因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)的宏觀世界中,物體間一旦存在溫差,就會(huì)有熱量的傳遞；摩擦無處不在,機(jī)械能會(huì)不斷轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.我們對能量的利用,無法避免涉及熱量的生成與轉(zhuǎn)移.于是，每一次能量的利用,都會(huì)減少這個(gè)世界上可利用、便于利用的能量的總量.,二、能量轉(zhuǎn)化的效率,1.人們在能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化過程中利用能量：,(1)用燃?xì)庠顭?(2)使用電梯把人或物體提高到一定的高度,將天燃?xì)獾幕瘜W(xué)能燃燒轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，再把內(nèi)能傳遞給水。,電源提供的電能完化成人或物體的重力勢能。,生活經(jīng)驗(yàn)告訴我們，這些愿望都不可能發(fā)生。在所有的能量利用過程中，能量損耗不可避免。,(2)使用電梯時(shí),希望每消耗1千瓦時(shí)的電能完全轉(zhuǎn)化成人或物體的勢能。,2.能量損耗,這些愿望能實(shí)現(xiàn)嗎？,(1)燒水時(shí),希望將天然氣燃燒產(chǎn)生的熱量完全傳遞給水壺中的水.,(3)騎自行車時(shí)希望我們消耗的每一分體能全部轉(zhuǎn)化自行車的人的動(dòng)能？,3.能量轉(zhuǎn)化效率,以天燃?xì)鉄粔厮疄槔?(1)輸入能量:把天然氣完全燃燒釋放出的化學(xué)能稱為輸入能量.,(3)輸出無效能量:把散發(fā)到大氣、壺體中的那部分能量稱為輸出無效能量。,(2)輸出有效能量:水吸收的那部分能量稱為輸出有效能量.,輸入能量=輸出有效能量+輸出無效能量,為了進(jìn)一步描述這些過程，人們定義了能量的轉(zhuǎn)化效率。,在所有的能量利用過程中，能量損耗不可能避免，因此存在以下關(guān)系：輸入能量總大于輸出無效能量，任何情況下，都小于1。在所有的能量利用的過程中，都有以上的關(guān)系。,提高能量利用中的轉(zhuǎn)化效率是節(jié)能問題的核心，是可持續(xù)發(fā)展的重要措施之一。,各種“效率”,在“機(jī)械與功”一章中，我們研究了機(jī)械效率，即有用功在總功中所占的比例；在“改變世界的熱機(jī)”一章中，我們又知道了熱機(jī)的效率，即內(nèi)能轉(zhuǎn)化為有用機(jī)械能的效率。這些效率，跟我們今天學(xué)習(xí)的“能量轉(zhuǎn)化效率”是一回事嗎？為什么？,(1)機(jī)械效率：有用功在總功中所占的百分比，叫機(jī)械效率，機(jī)械效率總小于1。(2)熱機(jī)效率：熱機(jī)所做有用功（有效利用的能量）與燃料完全燃燒釋放的熱量之比叫作熱機(jī)效率。熱機(jī)工作時(shí)總是有能量的損失，所以熱機(jī)效率始終小于1。,它們都可表示為：,3,課堂小結(jié),本堂重點(diǎn):了解能量轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)化的方向性。,本堂難點(diǎn):知道能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的效率。,典例分析,4,考點(diǎn)一：能量轉(zhuǎn)化的方向性,【典型例題1】,(2019湖南岳陽)關(guān)于材料、信息和能源的說法正確的是（）a制作手機(jī)芯片的主要材料是超導(dǎo)體b北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（bds）是靠電磁波來定位的c煤、石油、可燃冰都是可再生能源d能量是守恒的，所以我們不需要節(jié)約能源,b,【遷移訓(xùn)練1】,下列事例中，能表示能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移具有“方向性”的事例是()a.電能可以轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，機(jī)械能也可以轉(zhuǎn)化為電能b.熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，但卻不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體c.動(dòng)能可以和重力勢能相互轉(zhuǎn)化d.電能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也可以部分地轉(zhuǎn)化為電能,b,考點(diǎn)二：能量轉(zhuǎn)化中的效率,【典型例題2】,（2019四川成都）我們的生產(chǎn)與生活總離不開能量及其轉(zhuǎn)化下列說法正確的是()a提高能量利用中的轉(zhuǎn)化效率是節(jié)能問題的核心b全自動(dòng)洗衣機(jī)工作時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能c吊裝碼頭上，只要貨物受到的合力為零，它的能量就不變d用燃?xì)庠顭灰{(diào)大火力，燃?xì)庠畹募訜嵝示蜁?huì)