14.1 能量的转化与守恒课件(35页) 人教版(2024)九年级全册

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14.1 能量的转化与守恒课件(35页) 人教版(2024)九年级全册

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(共35张PPT)
第十四章 内能的利用
第1节 能量的转化与守恒
课时学习目标
3. 理解能量守恒定律,有用能量守恒定律的观点分析物理现象的意识,体会能量守恒定律的普适性。
2. 知道能量的转移和转化,能解释一些常见现象中的能量转化过程。
1. 了解能量及其存在的多种形式。
能量及其多种存在形式,能量的转移和转化。
学习重点
学习难点
利用能量守恒定律解释常见的能量转移和转化现象。
学习重点、难点
导入新课
导入新课
通过前面的学习,我们已经发现可以通过做功将其他形式的能量转化为内能。生活中的风能、太阳能、电能、水能、化学能等,也可以相互转化吗
1.自然界存在多种不同形式的能量
风能
太阳能
电能
水能
化学能
新课学习
新课学习
想想做做(课堂小实验)
(1)来回迅速摩擦双手。
感受:双手发热(双手温度升高,摩擦生热。)
解释:克服摩擦力对双手做功,将消耗的机械能转化为内能,使双手内能增加温度升高。
在摩擦生热过程中机械能转化为内能。
摩擦生热现象说明力现象和热现象是有联系的。
新课学习
想想做做(课后小实验)
(2)用黑塑料袋盛些水,插入温度计后系好袋口,放在阳光下。
现象:温度计示数变大。
解释:塑料袋中的水接收太阳能,将太阳能转化为内能,使水的内能增加温度升高,温度计示数变大。
太阳光照射水的过程中太阳能转化为内能。
说明光现象和热现象是有联系的。
新课学习
想想做做(课后小实验)
(3)将太阳能电池连在小电扇上,并使太阳能电池对着阳光。
现象:小电扇转起来
解释:太阳能电池将太阳能转化为电能提供给小电扇(电动机),小电扇电能转化为机械能,转起来。
该过程中太阳能电池将太阳能转化为电能,小电扇将电能转化为机械能,转动起来。
该现象说明光现象和电现象、电现象和力现象是有联系的。
新课学习
想想做做(课堂小实验)
(4)将塑料笔杆在头发或毛衣上摩擦后靠近细碎的纸片。
感受:塑料笔杆发热(笔杆温度升高,摩擦生热。)
现象:塑料笔杆吸引碎纸片(摩擦起电)
解释:克服摩擦力对物体做功,将消耗的机械能转化为内能和电能,使物体内能增加发热,并且使物体带电吸引轻小物体。
在摩擦生热和摩擦起电过程中机械能转化为内能和电能。
摩擦生热、摩擦起电现象说明力现象和热现象、力现象和电现象是有联系的。
新课学习
想想做做(课堂小实验)
(5)利用电加热器加热水和食用油
现象:水和食用油温度升高
解释:电流通过电加热器做功,将电能转化为内能,使水和食用油内能增加温度升高。
利用电加热器加热物体,电能转化为内能。
说明电现象和热现象是有联系的。
知识点一 能量的转化
2.能量的转化
自然界中存在着多种形式的能量。
自然界中的各种现象都是互相联系的。
各种形式能量的相互转化非常普遍。在一定条件下,各种形式的能量是可以相互转化的。
知识点一 能量的转化
钻木取火
摩擦生热,机械能转化为内能;
水电站里水轮机带动发电机发电,机械能转化为电能;
水电站(发电机)
卫星返回地球,
燃料燃烧时发热.化学能转化为内能
知识点一 能量的转化
电动机带动水泵把水送到高处,电能转化为机械能
植物吸收太阳光进行光合作用,光能转化为化学能;
热机
太阳能电池
电 灯
电热器
发电机
蓄电池充电
太阳能热水器
燃料燃烧
地热发电
高温物体发光
光合作用
蓄电池放电
电动机
摩擦生热
知识点一 能量的转化
按图中给出的实例,做些补充。
【例题1】用水发电时,水从高处流下冲击水轮机,水轮机转动并带动发电机发电。在这个过程中发生了哪些能量转化
【解答】水从高处流下冲击水轮机,水的重力势能转化为水轮机的动能,水轮机转动并带动发电机发电,动能(机械能)转化为电能。
知识点一 能量的转化
【例题2】如图展示的是“风光互补” 景观照明灯。 它的最上端是一台风力发电机,灯柱上还配有太阳能电池板、底部的蓄电池可以储存电能。请说明这种景观照明灯在储能和照明时有哪些能量转化。
【解答】储能时,电能转化为化学能;
照明时,蓄电池储存的化学能转化为电能给照明灯供电;照明灯将电能转化为光能和内能。
知识点一 能量的转化
【例题3】(2025年江苏扬州中考题)2025年5月29日,“天问二号”探测器发射成功,开启小行星探测与采样返回之旅。下列说法正确的是【 】
A.“天问二号”发射时加速上升,其动能不变
B.“天问二号"利用电磁波与地球传输信息
C.太阳能电池将光能全部转化为内能
D.到达地球后,样品质量变大
【解析】A.“天问二号”发射时加速上升,速度增大,动能增大;
B.“天问二号"利用电磁波与地球传输信息;
C.“天问二号"上安装的太阳能电池将光能(太阳能)转化为电能为探测器上的仪器正常工作提供电能;
D.探测器返回地球,所处空间位置改变,但所携带的样品质量不变。
知识点一 能量的转化
B
知识点一 能量的转化
3.能量的转移
用暖手宝暖手,内能从温度高的暖手宝转移到温度低的手上
牛顿摆:摆球摆动过程中,动能从一个摆球传递给另一个摆球
知识点二 能量守恒定律
想想议议
停止用力,摆动的秋千会越摆越低;
掉在地上的弹性小球会跳起,但是越跳越低。
荡秋千时,若停止用力,秋千会越来越低。为什么高度会逐渐降低?是否丢失了能量?减少的机械能到哪去了?
在秋千的运动过程中,秋千和空气间有阻力,绳索间存在摩擦力,秋千要克服这些阻力做功,一部分机械能逐渐转化为内能,机械能总量逐渐减少,最终机械能为零,全部转化为内能。
想一想
知识点二 能量守恒定律
在小球的运动过程中,由于和空气间有阻力,小球克服空气阻力做功,一部分机械能逐渐转化为内能,机械能总量逐渐减少,最终机械能全部转化为内能。
弹性小球在地面弹跳的频闪照片
掉在地上的弹性小球越跳越低。为什么高度会逐渐降低?是否丢失了能量?减少的机械能到哪去了?
想一想
知识点二 能量守恒定律
知识点二 能量守恒定律
能量既不会凭空消失,也不会凭空产生,它只会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,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。这就是能量守恒定律 。
能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。大到天体,小到原子核,无论是物理学的问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题,所有能量转化的过程,都遵循能量守恒定律。
根据能量守恒定律,在分析自然现象时,如果发现某种形式的能量减少,一定能找到另一种形式的能量增加;反之,当某种形式的能量增大时,也一定可以找到另一种形式的能量减少。
行驶的汽车中,燃料的化学能通过燃烧转化为燃气的内能,再通过热机做功把内能转化为机械能。
机械传热损失一部分能量W3
燃料的化学能W总=
W有用+W1+W2+ W3
废气排出带走的能量W2
有用的
机械能W有用
克服摩擦消耗的能量W1
在这个过程中,燃料的化学能一部分转化为机械能,一部分转化成了热机和周围环境的内能。但是,能量的总和保持不变。
知识点二 能量守恒定律
电风扇工作时把电能转化机械能和内能。
电风扇工作时电能转化为什么能?它们之间的关系是怎样的?
根据能量守恒定律,它们之间的关系是:
电能=机械能+内能
想一想
知识点二 能量守恒定律
有人曾设想制造一种不消耗任何能量和燃料,却源源不断对外做功的机器,人们把这种机器叫永动机。
这种机器有可能制成吗?
永动机不可实现
高处的水具有一定的机械能W总,在水向下流动时,对水轮机做功,水轮机转动,把低处的水抽到高处。
根据能量守恒定律可知: W总=W内能+ W抽水,最后抽水的能量小于原来水的总能量,使流下的水不能全部抽回。
知识点二 能量守恒定律
一种设想中的永动机
而水轮机做机械运动的各部件间有摩擦,会有部分机械能转化为内能W内能,只有一部分能量W抽水用来对外做功抽水。
知识点二 能量守恒定律
永动机不可实现
【例题4】图甲是运动员在2022年北京冬奥会自由式滑雪大跳台训练的情景。运动员从60m高的跳台上的A点自由滑下,从B点冲出,如图乙所示。运动员在空中能否达到与A点高度相同的C点 为什么
【解答】不能。因为运动员从A点自由滑下时,与滑道有摩擦且受到空气的阻力,有一部分机械能转化为内能,从B点冲出后,仍会受到空气的阻力,所以运动员不能达到与A点高度相同的C点。
知识点二 能量守恒定律
【例题5】食物也是一种“燃料”,食物的化学能可以转化为人体的内能,保持人的体温在37℃左右。从能量守恒的角度说说,食物提供的化学能还能转化为哪些能量?
【解答】食物提供的化学能除了转化为人的内能,使人们保持体温,还转化为机械能,使人们能够进行日常活动,如走、跳等,还能使人体进行血液循环、维持心跳等。
人的一切生理活动都需要能量,没有食物提供的能量,人将无法生存。
知识点二 能量守恒定律
【例题6】如图所示,轻轻推倒第一块小木板就会产生连锁反应,使最后一块大木板被推倒。有人认为,实验说明了用很少的能量可以产生较多的能量,所以能量守恒定律不成立。你认为他的说法正确吗 说说理由。
【解答】不正确。理由:第一块木板倒下时,高度降低,速度增大,木板的重力势能转化为动能,撞击第二块木板,把能量传递给第二块木板。由于能量的传递,使
第二块木板的机械能大于第一块木板的机械能,依次类推,后一块木板的机械能会大于前一块木板的机械能,所以木板倒下的速度会不断增大,直到最后一块大木板被推倒。可见,这一过程始终遵守能量守恒定律。
知识点二 能量守恒定律
课时知识总结
能量的转化与守恒
能量守恒定律
能量的转化和转移
能量既不会凭空消失,也不会凭空产生,它只会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,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。
永动机不可实现
知识点三 比热容c
科学世界
对热的本质的认识过程
热是一种常见的现象。热是什么
17世纪以后,根据摩擦生热的现象,不少物理学家都认为热是一种特殊的运动形式,但是这种看法由于缺乏精确的实验证据,还不能形成科学的理论。
热质说将热看成一种没有质量或不可称量的流质——热质,认为热质不生不灭,存在于一切物体之中,物体的冷热程度,取决于其中所含热质的多少。到了18世纪,热质说由于能够解释某些实验结果,因而在当时获得了承认。热质说对摩擦生热的解释是,摩擦并没有改变热质的总量,但物质在摩擦时比热容降低了,因此摩擦可以使物体的温度升高。
知识点三 比热容c
科学世界
对热的本质的认识过程
1798年,英国物理学家伦福德发现钻孔钻下的金属屑具有极高的温度,甚至可以使水沸腾。伦福德认为,由摩擦所生的热,来源似乎是无穷无尽的,要用热质说解释摩擦生热现象,钻下的金属屑的比热容要改变很大才行。于是他设计并做了一系列实验,发现钻下的金属屑的比热容在摩擦时并没有降低。根据实验结果,伦福德断言热质说不足为信,应当把热看成一种运动形式。热质说的统治地位开始动摇了。
1799年,英国化学家戴维做了更加严格的实验,有力地打击了热质说。
知识点三 比热容c
科学世界
对热的本质的认识过程
此后,科学家进一步研究了热和做功的关系,特别是英国物理学家焦耳做了大量实验,定量地研究了热和功的关系,证明做了多少机械功,就有多少机械能转化成与热相关的能量。焦耳的工作表明热不是一种特殊的物质,同时为能量守恒定律奠定了基础。
能量守恒定律的建立,彻底否定了热质说,同时为分子动理论的发展开辟了道路。人们认识到:宏观的热现象原来是物体内部大量分子的无规则运动的表现,物体内部的能量就是前面讲过的内能。热量不表示物质所含“热质”的多少,而表示在热传递过程中传递的能量的多少。
透过表面现象追求背后的本质,这是科学家寻根究底、追求真理精神的体现。
练习与应用: 1、2、3、4、5题
布置作业

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