能量的转换教学课件

能量的转换第一章能量的基本概念什么是能量？质质质能量是物和宇宙的基本属性，是做功或引起变化的能力它不是物本身，而是物所具有的一种特性，能够使事物发生变化能量的本质功的概念功的计算质能量是物和宇宙的基本属性，是做功或物理学中，功是力作用于物体并使其沿力过转转引起变化的能力，无处不在且形式多样的方向移动的程，表示能量的移或换能量的多种形式们这转换转能量以多种形式存在于我的世界中，些形式可以相互，推动世界运动能势能其他形式时质状态储势热物体运动具有的能量，与物体的量和速物体因位置或存的能量，包括重力能物体分子运动的能量关驶弹势压缩键储度有例如奔跑的人、行的汽车、流能、性能等例如高处的水、的弹化学能化学中存的能量动的水簧场场电磁能电和磁中的能量核能原子核中的能量动能与势能的转换观这场转换察个景滑梯上的小孩展示了能量的完美示例顶部势能最大顶时为势小孩在滑梯部，因高度具有最大的重力能滑行过程势能转为动能过势下滑程中，高度降低，能减少，速度增加，动能增加底部动能最大能量守恒定律转换规能量守恒定律是物理学最基本的定律之一，它描述了能量的永恒性和律能量守恒定律的核心终尽转为在一个孤立系统中，能量的总量始保持不变，管它可以从一种形式变另一种形式不会凭空产生不会凭空消失能量总量不变创来转换过虽能量不可能从无到有地造出，所有的能能量不会完全消失，看似消失的能量实际在任何程中，然能量形式会变化，转换来转为热内终量都是从已有的能量而上是化了其他形式，如能或声能但系统的能量总量始保持不变第二章常见的能量转换实例燃烧过程中的能量转换烧转换过现燃是最常见的能量程之一，从古代人类使用火取暖到代工业烧烧过终来燃燃料发电，燃程始是人类文明的重要能量源燃料中的化学能储燃料（如煤、石油、天然气、木材）中存着化学能燃烧释放热能烧过应转为热燃程中，燃料与氧气反，化学能化能和光能热能转化应用热进转为能可一步化机械能（如汽车发动机）或电能（如火力发电）核裂变能量转换纪现过释为核能是20世人类发的最重要能源之一，通原子核裂变放巨大能量，人类提供了一种高效来的电力源1核裂变反应铀击释链应-235等重元素的原子核被中子中后分裂，放巨大的核能和更多中子，形成式反2热能产生释热应剂产压核裂变放的能量以能形式被反堆中的冷却（通常是水）吸收，生高温高蒸汽3机械能转换压转转为高蒸汽推动汽轮机旋，核能化机械能电能生成带转终转为汽轮机动发电机动，机械能最化电能输送到千家万户水力发电的能量转换转为水力发电是人类利用最早、最成熟的可再生能源发电方式之一，利用水流动能化环术电能，清洁保且技成熟水的势能势高处的水因其位置具有重力能E=mgh势能转动能势转为水流下落，能化动能，形成强大的水流水推动涡轮击转为水流冲水轮机叶片，动能化机械能发电机转换带转转为水轮机动发电机旋，机械能化电能峡过时转换中国三水电站是世界最大的水力发电站，年发电量超1000亿千瓦，充分展示了水力能量的巨大潜力太阳能转换来时太阳是地球上几乎所有能量的最初源，每小照射到地球表面的太阳能比还过术将这全人类一年消耗的能量多人类通太阳能光伏技，种清洁能源直转为接化电能太阳光电磁能带太阳光以电磁波形式携能量到达地球表面光能转电能应将转为太阳能电池利用光电效，光能直接化电能电能应用产储生的电能可存在电池中或直接供家庭和工业使用内转换导产太阳能电池部的能量原理光子被半体材料吸收，生电子-空穴对场，在电作用下形成电流风能转换热产这风能是太阳能的间接形式，由于地球表面受不均而生的空气流动形成风能风力发电是人类利用种可再生能源的主要方式风的动能形成辐热产压带太阳射使地球表面受不均，生气差，形成空气流动，有动能的风风推动叶片过转转为风吹风力发电机的叶片，推动叶片旋，风的动能化机械能发电机转换内将转转为风力发电机部的发电机旋的机械能化电能电网输送产过压调节们生的电能经变和后输送到电网，供人使用连续为贡风能是最快速发展的可再生能源之一，中国的风电装机容量已多年位居世界第一，减少碳排放做出重要献可再生能源的未来12清洁无污染可持续发展过产对环尽续太阳能和风能发电程中不生温室气体和污染物，境友好太阳能和风能取之不，用之不竭，是真正可持的能源形式34技术进步规模扩大术进断续随着技步，太阳能和风能发电效率不提高，成本持下降中国的太阳能和风能装机容量已居世界前列，并仍在快速增长来将应对现标挥关键太阳能和风能代表了人类能源未的重要方向，在气候变化和实碳中和目中发作用第三章能量转换设备介绍计现转换探索人类如何设和利用各种装置实不同形式能量之间的高效常见能量转换装置来现转换这现术础人类发明了各种精巧的装置实能量的高效，些装置构成了代文明的技基机械装置电力装置日常装置热水轮机水能→机械能发电机机械能→电能灯泡电能→光能+能热热风车风能→机械能电动机电能→机械能电水器电能→能热扬蒸汽机能→机械能燃料电池化学能→电能声器电能→声能内热燃机化学能→能→机械能蓄电池电能→化学能→电能太阳能电池光能→电能这转换进进们质对环产远些能量装置的发明和改推动了人类社会的步，提高了人的生活量，也自然境生了深影响机械能转换示例转换们产简单弹杂机械能的在我的日常生活和工业生中随处可见，从的簧到复的机械系现转换统，都体了机械能的原理弹簧释放能量压缩弹储弹势释时转为弹或拉伸的簧存性能，放化动能，如簧玩具、机械表轮轴系统轴过现传转换轮系统通改变力的方向和大小，实机械能的高效递和，如自行传车、汽车动系统摆的运动摆摆过势断转换维摆计时摆钟在动程中，动能与能不相互，持动并，如钟转换转换机械能装置是人类最早发明的能量装置之一，早在古代就有水车、风车等利用自然力的机械装置电能转换示例现传轻转换为为现电能是代社会最重要的能源形式之一，由于其输方便、使用灵活，可以松其他形式的能量，成代生活中不可或缺的能源电吹风电子闹钟电冰箱热热丝热驱压缩电能→能（加发）电能→电子能（动集成电路）电能→机械能（机工作）带显热转剂环内电能→机械能（电机动风扇）电能→光能（示屏发光）能移（制冷循，使箱温度降低）产闹机械能→动能（风扇生气流）电能→声能（发出铃声）能量转换链转换效率许级转换转换链转换约约多电器包含多能量，形成能量，如电视电能→电子能→光能+声能不同电器的能量效率不同，如LED灯（电→光效率90%）比白炽灯（5%）高得多第四章能量转换中的效率与损失讨转换过损探能量程中的效率限制，理解能量失的原因及如何提高能量利用效率能量转换效率转换过们热这导转换问题在任何能量程中，总有一部分能量会以我不需要的形式（通常是能）散失，就致了能量的效率123效率的定义理想与现实提高效率的意义转换论应为转换资环能量效率=有用能量输出÷总能量输入×100%理上，根据能量守恒定律，效率100%，但实际中提高能量效率可以减少源消耗，降低境污染，损将转为为由于能量失，效率总小于100%提高经济效益例如电动机80瓦电能化60瓦机械能，效率60÷80=75%90%40%20%水力发电火力发电汽油车转为约为转换热转换约为热水能化电能的效率90%，是效率最高的发电方式之燃煤发电厂的能量效率通常在35-45%之间，大部分能汽车发动机的能量效率20-30%，大部分能量以量费损一被浪形式失摩擦与能量损失损当对时负将转为热导损摩擦是机械系统中能量失的主要原因之一物体相运动，摩擦力做功，机械能化能，致能量失摩擦的影响对将转为热摩擦力总是阻碍物体的相运动，动能化能，降低机械系统的效率减少摩擦的方法润轴垫使用滑油、滚动承、气等方式减少摩擦，提高机械系统效率摩擦的利用刹将转为热辆在某些情况下，摩擦也是有用的，如车系统利用摩擦动能化能使车减速实例分析汽车刹车能量回收系统传时过将转为热现则统汽车在制动，通摩擦动能化能散失而代混合动力和电动汽车采将转为储来用能量回收系统，部分动能化电能存起，提高能源利用效率1传统制动热费汽车动能→摩擦能→浪（能量利用率0%）2能量回收制动储汽车动能→电机发电→电能存→再次使用（能量回收率可达70%）3效率提升过续通能量回收系统，电动汽车可提高20-30%的能源利用效率，延长航里程术能量回收系统是提高能源利用效率的重要技，除汽车外，电梯、火车等也广术泛采用类似技第五章能量转换的数学计算转换过数计转换关掌握能量的定量分析方法，通学公式精确算不同形式能量之间的系动能计算公式质关计们预测过动能是物体因运动而具有的能量，与物体的量和速度有掌握动能的算公式，有助于我理解和物体运动程中的能量变化参数说明速度的影响计算示例单辆质为驶为Ek=动能，位焦耳J动能与速度的平方成正比，速度增加一倍，动能增加四倍一量1000kg的汽车以20m/s的速度行，其动能质单这释为驶辆难严伤m=物体量，位千克kg解了什么高速行的车更停下，也更容易造成重害Ek=

0.5×1000kg×20m/s2=200,000J=200kJ单v=物体速度，位米/秒m/s势能计算公式势状态们虑势能是物体由于位置或而具有的能量，在地球表面附近，我主要考重力能参数说明势单Ep=重力能，位焦耳J质单m=物体量，位千克kgg=重力加速度，通常取

9.8m/s2单h=物体高度，位米m高度的影响势势能与高度成正比，高度增加一倍，能也增加一倍选择选择计参考点（h=0）的可以任意，通常地面或算方便的位置功的计算时传计转换础为功是力作用于物体并使其沿力的方向移动递的能量功的算是理解能量的基，因功代转过表了能量的移程参数说明单W=功，位焦耳J单顿F=力，位牛N单d=位移，位米m夹θ=力与位移方向之间的角注意事项当时力与位移方向一致，cosθ=1，W=F·d当时力与位移方向垂直，cosθ=0，W=0当时负力与位移方向相反，cosθ=-1，W=-F·d（功）计算示例进则为一个人用200N的力推动一个箱子前5m，力的方向与运动方向一致，做的功W=200N×5m×cos0°=1000J=1kJ功率计算功率表示做功的速率P=W/t单为位瓦特W，1W=1J/s结合能量守恒计算速度许问题当们状态预测终状态计时能量守恒定律是解决多物理的强大工具我知道系统的初始能量，就可以其最，例如算物体下落到某高度的速度对静开们势转换关来计于一个从止始下落的物体，我可以利用能与动能的系算速度初始状态（高处静止）下落过程最终状态（落地）Ep=mgh，Ek=0高度h减小，Ep减小，Ek增加，总能量不变Ep=0，Ek=mgh，v=√2gh计虑这时终关质关实际算中需考空气阻力等因素的影响，理想情况下忽略些因素，物体的最速度只与下落高度有，与量无第六章生活中的能量转换实例转换现对探索日常生活中随处可见的能量象，加深能量概念的实际理解日常生活中的能量转换转换们满转换这转换过们质能量无处不在，我的日常生活中充了各种能量形式之间的相互理解些程，有助于我更好地利用能源，提高生活量手机充电照明灯泡食物能量热热电能→化学能电能→光能+能化学能→生物能→动能+能将转为储来约转为为热过转为充电器电网的电能化电池中的化学能存起LED灯90%电能化光能，10%能食物中的化学能通消化吸收化生物能时转为驱约转为为热这维进使用，化学能再次化电能动手机白炽灯5%电能化光能，95%能人体利用些能量持体温，行活动厨房中的能量转换交通中的能量转换热电磁炉电能→电磁能→能自行车生物能→机械能→动能热热微波炉电能→微波能→能汽油车化学能→能→机械能→动能教学互动能量转换小实验过简单验观观转换对论识通有趣的实，学生可以直地察和理解能量的原理，加深理知的掌握网球弹跳实验材料网球、直尺、不同硬度的表面过释测弹程从固定高度放网球，量反高度势弹势势原理重力能→动能→性能→动能→重力能观弹说损察反高度总小于初始高度，明能量有失小车滑坡实验书材料小玩具车、木板、本（搭建斜坡）、直尺过释测程从不同高度和角度放小车，量滑行距离势损原理重力能→动能→动能失（摩擦）质润观结变量探究改变坡度、表面材、车轮滑程度等察果变化思考问题为弹来损

1.什么网球不能反到原的高度？失的能量去哪里了？过损

2.如何减少小车滑行程中的能量失？计转换验吗

3.你能设更多展示能量的小实？结语能量转换的重要性与未来展望转换础转换对术创续能量是自然界和人类社会的基，理解能量原理于科学研究、技新和可持发展都具有重要意义123科学技术发展绿色能源转型创新思维培养转换进对励转换径应理解能量原理促了电力、交通、通信推动可再生能源发展，减少化石燃料的依鼓学生探索能量的新途和用领术创进赖养创践为来等众多域的技新和步培新精神和实能力，未科技发展术开开对转换转换费环新能源技的发离不能量的深入提高能量效率，减少能源浪和境污做准备研究染进断历现计转换术带来人类文明的步，很大程度上是能量利用效率不提高的史从原始火种到代核能，从蒸汽机到量子算，能量技的每一次飞跃都产了生力和生活方式的革命性变化让们转换开术为续创来我共同努力，更深入地研究能量原理，发更高效、更清洁的能源技，人类可持发展造更美好的未！。