第6章 第1节　能量的多种形式 第2节　能量的转化与守恒 第3节　珍惜大自然—2020-2021学年【新教材】鲁科版（2019）高中物理必修第三册讲义

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第1节　能量的多种形式
第2节　能量的转化与守恒
第3节　珍惜大自然
学习目标：1.[物理观念]知道能量有多样形式，知道能量守恒定律，但转化是有方
向性的，了解熵的概念及意义，能解释相关自然现象。2.[科学思维]能对能源的使用和
环境保护提出自己的观点，能作出有依据的推理，能用与能量守恒、能量转化方向性
相关的证据证明自己关于环境保护的观点，能提出有创意的改进建议。3.[科学探究]能
通过上网查询，提出如何保护环境，节约能源的问题，能完成与能源和可持续发展相
关的调研报告并进行交流。4.[科学态度与责任]知道物理学是人类认识自然的方式之一，
能主动关心能源与可持续发展的问题，具有力所能及的节约能源，保护环境的自觉行
为。
一、能量的多种形式
1．多种形式的能量
机械能包括动能、重力势能和弹性势能等；内能指分子无规则运动的动能和分子
势能的总和；一切物体都具有内能，通常情况下，同一物体温度越高，具有的内能就
越大；电能是指电以各种形式做功的能力；化学能是储存在食物或燃料等物质中的能
量；核能是由于物质的原子核结构发生变化而释放的能量。
2．可再生能源与不可再生能源
能源可分为一次能源和二次能源。一次能源是指直接取自自然界、未经加工转化
的能源，如煤、石油、天然气等；二次能源是指由一次能源加工转化而成的能源产品，
如电、煤气、蒸汽及各种石油制品等。一次能源又分为可再生能源和不可再生能源，
太阳能、水能、风能、生物质能、海洋能等在自然界可循环再生的能源，称为可再生
能源；煤、石油、天然气、油页岩等在自然界中经过亿万年形成，短期内无法恢复的
能源，称为不可再生能源。为了解决能源问题，人们正积极开发可再生能源和新能源。
说明：新能源主要有：太阳能、水能、风能、核能、地热能、生物质能、海洋能
等。
二、能量守恒定律
大量的实验和研究都证明，任何形式的能量在转化和转移的过程中都遵守如下规
律：在一个孤立系统里，能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式
转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，在转化或转移的过程中，能量的
总量保持不变。这就是能量守恒定律
注意：能量守恒定律是自然界最普遍、最重要、最可靠的规律之一，物体间可以
发生能量的转化或转移，但总能量不变，任何事物都不可能违背能量守恒定律。
三、自然过程的方向性　熵
1．英国物理学家开尔文及德国物理学家克劳修斯等对有关自然现象和经验事实进
行了大量研究，总结出重要的自然规律：自然发生的与热现象有关的一切宏观过程都
是有方向性的不可逆过程。机械能可自动转化为内能，反过来，内能不可能自发地、
不引起任何变化地完全转化为机械能；在热传递的过程中，内能总是自动地从高温物
体向低温物体转移，而不可能自动地、不引起任何变化地从低温物体向高温物体转移。
2．处于不同状态的物体，分子运动的无序程度也不一样，为了描述这种差异，物
理学中引入了熵这个物理量。熵越高，就意味着系统越无序；熵越低，就意味着系统
越有序。
说明：与热现象有关的宏观过程，都是其他形式的能转化为内能，但内能不能自
发地转化为其他形式的能。
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)物体的温度越高，机械能一定越大。 (×)
(2)煤和石油属于不可再生能源。 (√)
(3)能量是守恒的，既不会增加，也不会减少。 (√)
(4)熵值越大代表着越有序。 (×)
2．市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示)。在阳光的照射下，小电扇
快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉爽。该装置的能量转化情况是(　　)
A．太阳能→电能→机械能
B．太阳能→机械能→电能
C．电能→太阳能→机械能
D．机械能→太阳能→电能
A　[电池板中太阳能转化为电能，小电动机中电能转化为机械能，A正确。]
3．(多选)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到高温物体
C．热传递是有方向性的
D．气体向真空中膨胀的过程是有方向性的
ACD　[如果是自发地进行，热量只能从高温物体传到低温物体，但这并不是说热
量不能从低温物体传到高温物体，只是不能自发地进行，在外界条件的帮助下，热量
也能从低温物体传到高温物体，A、C正确，B错误；气体向真空中膨胀的过程也是不
可逆的，具有方向性的，D正确。]
对能量守恒定律的理解
在机械运动中物体的动能和势能可以相互转化，总的机械能保持不变，在燃烧煤
炭的过程中能量是怎样转化的，在转化的过程中能量守恒吗？
提示：守恒，煤炭在燃烧时化学能转化为内能，在转化过程中能量的总量保持不
变，守恒。
1．适用范围：能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是各种自然现象中普遍适
用的一条规律。
2．对能量守恒定律的理解
某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等。
某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相
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