能量的转换

基础

物体运动有动能,位置高有势能,食物和燃料储存化学能;能量可以在这些形式之间互相转换。

适合:小五科学科 · 单元:物质、能量和变化 · 建议学习路径第 6/14 课

学完呢课,你会识:
  • 能量不会消失,只会由一种形式转成另一种。
  • 物体运动有动能,速度越快动能越大。
  • 高处和变形储存势能。
文体:科学知识说明文有声朗读

文体小知识:说明文把抽象的能量讲得具体有趣。这一篇教你辨认动能、势能和化学能,看能量怎样变身。

科学科Science

§课文原文 Passage

1踩单车落斜坡,不用踏也越滑越快;举起书包要费力,手一松它便重重坠下。背后的主角都是能量。能量令物体活动:让车子移动、让灯发亮、让我们思考和跑跳。能量看不见,却以不同形式存在于万物之中。

2动物奔跑、风吹叶动、溪水奔流,凡物体运动就带有动能。速度越快、质量越大,动能便越大。排球手扣杀的一刻,球速极快,动能极大,对手很难挡住;风力发电机也是靠流动空气的动能推动叶片发电。

3被举高的物体储存了势能:书包举得越高,势能越大;水从高处的水塘泻下,势能释放,推动发电机产生电力。拉长的橡筋、压缩的弹弓也储存了弹性势能,一放手便弹出去。位置和形状,都是能量的储藏室。

4食物和燃料里储存着化学能。我们吃下的饭面和肉类,经身体慢慢释放化学能,支持运动、思考和保持体温;电池的化学能转成电能,推动风扇和手电筒;煮食的煤气、汽车的汽油,都是化学能的宝库。

5能量可以在不同形式之间转换:踩单车上坡,身体的化学能变成单车的动能,到达坡顶变成势能储存;滑下来时,势能又变回动能,越滑越快。还有滚轴溜冰、荡秋千、跳弹床,都是能量的变身表演。

6能量转换令我们的生活多姿多彩,但能源得来不易,发电要消耗资源。所以我们要节约能源:随手关灯、多行楼梯、善用公共交通,令每一份能量都用在值得的地方,也令地球资源可以长久使用。

1重点摘要 Summary

物体运动有动能,位置高有势能,食物和燃料储存化学能;能量可以在这些形式之间互相转换。

2生字卡 Vocabulary

E
Energy能量

令物体活动和工作的本领,以不同形式存在。

K
Kinetic energy动能

物体因运动而带有的能量,速度越快动能越大。

P
Potential energy势能

物体因位置高或形状改变而储存的能量。

C
Chemical energy化学能

储存在食物、燃料和电池中的能量。

E
Energy conversion能量转换

能量由一种形式变成另一种形式,例如势能变动能。

E
Electrical energy电能

电流带有的能量,可以转成光、热和动能。

S
Solar energy太阳能

太阳输出的光能和热能,是地球上能量的重要来源。

P
Power generation发电

把水力、风力或燃料的能量转成电能的过程。

3逐步讲解 Steps

  1. 第一步:认识什么是能量能量是令物体活动和工作的本领。它看不见、摸不到,却无处不在:跑步、发光、发声、发热,全都要用能量。科学家发现能量有个重要规律:它不会无中生有,也不会凭空消失,只会从一种形式转换成另一种形式。认识能量的各种形式,就是认识世界怎样运作的第一步,也是我们学习科学、明白生活的重要基础。
  2. 第二步:辨认动能凡物体在运动,就带有动能。跑动的同学、滚动的皮球、流动的河水、吹动树叶的风,都拥有动能。动能的大小和速度与质量有关:速度越快,动能越大;质量越大,动能也越大。所以重型货车虽然开得慢,动能却比单车大得多,刹车需要更长的距离,过马路时要特别小心,记住与大车保持更远的安全距离。
  3. 第三步:辨认势能被举高的物体储存了重力势能:位置越高、质量越大,势能越多。水塘把水储在高处,放水时势能转成动能推动发电机。改变形状的物体也储存弹性势能:拉满的弓、压缩的弹簧、扭转的橡筋,一放手便把储存的能量释放。记住口诀:高处有势,变形有劲,两者都是能量的储藏室,时刻准备把能量释放出来做功。
  4. 第四步:辨认化学能化学能藏在物质内部,要经化学变化才释放。食物储存化学能,消化后供身体使用,所以我们要吃早餐才有精神上课;电池储存化学能,接通电路便转成电能;煤气、石油和木材燃烧时,化学能以光和热释放。化学能是生活中最常见的能量储存方式,我们一日三餐都在补充它,令身体时刻有力气活动和思考。
  5. 第五步:观察能量转换的例子能量经常在形式之间转换。踩单车上坡:身体化学能→单车动能→坡顶势能;滑下坡:势能→动能。按下电灯掣:电能→光能和热能。拉动风扇:电能→动能。荡秋千时,高点势能最大、低点动能最大,两者不断互换,直至摩擦把能量慢慢带走。只要细心观察身边的生活,便会发现能量转换无处不在,处处令人赞叹。
  6. 第六步:节约能源的行动能量转换看似免费,其实发电要燃烧燃料或消耗水力风力,资源有限,还可能带来污染。节约能源人人做得到:离开房间随手关灯关冷气;短途多步行或乘车,少乘私家车;选用悭电电器和LED灯泡;夏天冷气调至25至26度。珍惜每一度电,能量才能持续供应,地球资源也能留给下一代。

5例题示范 Example

例题:小乐先吃了一个面包,再踩单车登上斜坡顶,休息一会后沿斜坡滑下来,越滑越快。请说出这个过程中能量的转换。

  1. 吃下的面包储存化学能,经消化供身体使用。
  2. 踩单车时,身体把化学能转成肌肉的力量,推动单车产生动能。
  3. 单车爬上斜坡,高度增加,动能渐渐转成势能储存,到坡顶时势能最大。
  4. 沿斜坡滑下,高度下降,势能转回动能,速度越来越快,所以越滑越快。
  5. 刹车时,动能经摩擦转成热能散失,单车便停下来。
  6. 答案:整个过程的能源是面包的化学能:踩车时化学能转成动能,令单车前进;登上坡顶,动能转成储存的势能;滑下来时势能又转回动能,单车越滑越快;最后刹车把动能经摩擦转成热能。可见能量只是不断转换形式,由化学能→动能→势能→动能→热能,总量不会消失。

6常见错误 Mistakes

✗ 认为能量用完便会完全消失,什么都不剩
✓ 能量不会消失,只会转成其他形式,例如动能经摩擦转成热能
✗ 认为静止的物体完全没有能量
✓ 静止在高处的物体储存了势能,食物和电池也储存化学能
✗ 不食早餐便去上体育课
✓ 食物提供化学能,不吃早餐便没有力气运动和专心学习
✗ 离开课室不关灯,觉得浪费一点电无所谓
✓ 发电消耗资源,随手关灯是节约能源的基本行动
✗ 在大车附近玩耍,以为大车开得慢便容易停
✓ 大车质量大、动能大,刹车距离长,行人要远离行车路

75 题快测 Quick check

Q1奔跑中的同学带有哪种能量?

Q2被举高的物体储存了哪种能量?

Q3食物储存的是哪种能量?

Q4踩单车滑下斜坡时,势能转成什么能量?

Q5电灯把电能转成哪两种能量?

8重点回顾 Recap

  • 能量不会消失,只会由一种形式转成另一种。
  • 物体运动有动能,速度越快动能越大。
  • 高处和变形储存势能。
  • 食物、燃料和电池储存化学能。
  • 节约能源:随手关灯,多步行,珍惜每度电。

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