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能量的转化与守恒
沪科版·九年级物理全一册
新课导入
你能说出下面物体都具有什么形式的能量吗？
机械能
内能
电能
化学能
太阳能
核能
它们之间也可以相互转化吗？
探究新知
知识点1 能量的转移与转化
运动的小球通过碰撞让静止的小球也动起来，动能从一个物体转移到了另一个物体。
1. 能量的转移
能量可以从一个物体转移到另一个物体。
能量也可以从物体的一部分转移到另一部分。
用热水袋取暖时，内能从高温的热水袋转移到人体
铁块一端烧红另一端也能感到热
（1）来回迅速摩擦双手。
（2）黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下。
（3）将太阳能电池连在小电扇上，并使它对着阳光。
（4）将塑料笔杆在头发或毛衣上摩擦后靠近细碎的纸片。
完成下面一组小实验。
上述事例发生了哪些能量的转化？
2. 能量的转化
手会发热
转化
机械能
内能
一段时间后温度计示数升高
转化
太阳能
内能
电扇会转动起来
转化
太阳能
电能
转化
机械能
塑料笔杆会发热，并同时吸引小纸片
转化
机械能
电能
内能
你还能指出一些事实，说明力现象与热现象有联系、力现象与电现象有联系、电现象与热现象有联系吗？
机械能转化为内能
机械能转化为电能
电能转化为内能
电能转化为机械能和内能
电能转化为化学能
太阳能转化为化学能
电热吹风机
植物光合作用
电池充电
各种形式的能量可以互相转化
机械能转化为声能
化学能转化为内能
化学能转化为光能
敲鼓发声
蜡烛照明
天然气燃烧
各种形式的能量可以互相转化
结论：
在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。
摩擦生热
热机
白炽灯
太阳能热水器
光合作用
萤火虫发光
电池充电
电池供电
吸热反应
发电机
太阳能电池
地热发电
电动机
放热反应
加压使化学平衡移动
火药爆炸
能量转化和转移的区别
（1）能量转化时能的形式发生了变化。
例如蜡烛燃烧时，蜡烛的化学能转化为光能和内能。
（2）能量转移时能量的形式并没有发生变化。
例如用热水袋取暖时，内能从高温的热水袋转移到人体。
在生产生活实践中，处处都离不开能量。请你说说图中各种物体所具有的能量及其可能的能量转化形式。
说一说
山顶上的石块
滚动的足球
加热后的物体
牛奶、面包等
导线中的电流
答案
重力势能。若石块滚落，重力势能转化为动能。
动能。足球滚动过程中，动能转化为内能。
内能。加热过程中，电能转化为内能，燃料的化学能转化为内能。
化学能。被人食用后，牛奶、面包等的化学能转化为人体内的内能和机械能。
电能。电灯发光时，电能转化为光能和内能。
知识点2 能量守恒定律
想一想，为什么它们的高度会逐渐降低？是否丢失了能量？减少的机械能到哪里去了？
“消耗能量”“利用能量”“获得能量”的实质：能量相互转化或转移的过程。
1. 能量守恒定律
　　能量既不会消灭，也不会创生，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，而能量的总量保持不变。
大量研究表明，自然界的能量是守恒的：
滑冰滑梯的过程中，能量是怎样转化的？遵守能量守恒定律吗？
滑下来的过程中，一部分机械能转化成了内能。
遵守能量守恒定律
想想议议
小球摆动的过程中，能量是怎样转化的？遵守能量守恒定律吗？
小球下降：势能转化为动能；
小球上升：动能转化为势能；
小球运动过程中，与空气摩擦会产生热，一部分机械能转化为内能。
遵守能量守恒定律
知识点3 能量转移和转化的方向
一滴热水掉进冷水
热水
冷水
内能自发地从高温物体转移到低温物体。
内能会自发地从低温物体转移到高温物体吗？
水自上而下流动形成瀑布。
水会自发地从低处流向高处吗？
在日常生活中，并不是所有能量转移和转化的过程都能自发地实现。
汽车制动时，由于摩擦，动能转化成了轮胎、地面和空气的内能，这些消耗的能量不能再自动地用来驱动汽车。
如果要使热量从低温物体转移到高温物体，就需要消耗其他形式的能量。例如电冰箱就需要消耗电能。
能量的转移与转化具有方向性。
物理学的研究表明：
人们只能在能量的转化和转移的过程中利用能量。
有人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫作永动机。
想想议议
这种机器有可能制成吗？
左图是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动用来对外做功，同时带动抽水器从低处将水抽到高处，从而循环工作。你能不能从能量守恒的角度说明它为什么不能一直工作下去？
水从高处落下的动能转化为被抽水器抽上去的重力势能和叶片对外做功的能量，由于能量守恒，被抽上去水的重力势能小于从高处落下水的动能，即被抽上去的水少于落下的水，且机器运行时各个部件之间有摩擦，随着机器运行，抽上去的水越来越少，机器最终将停止运行。
任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为另一种形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能造出永动机。
其他能量形式
其他物体
有用的能量
总能量
转化
转移
知识点4 能量转移和转化的效率
锅炉烧水时，内能能被完全利用吗？
被水吸收
被锅炉、空气、烟气等吸收
人类社会生活离不开能量。能量的利用存在效率问题，在能量转移和转化的过程中，输出的有用能量与输入总能量之比称为能量转化效率，通常用百分率表示。
在所有的能量利用过程中，能量损耗不可避免，100%的能量利用率只是一种理想情况。
柴火灶能量转化效率只有 30% 左右
燃气灶能量转化效率可达到 55%
微波炉能量转化效率一般为 70%~90%
提高能量转化效率是节能问题的核心，是可持续发展的重要措施之一。我们可利用现代科技尽量减少能量的损耗，提高能量利用效率。
随堂练习
1. 说出下列过程中能量转化或转移的情况。
(1)启动纯电动汽车，汽车向前开；
(2)滑滑梯时，臀部发烫；
(3)利用电饭锅烧饭；
(4)用太阳能电池板给路口的红绿灯供电。
化学能转化为内能，内能又转化为机械能
机械能转化为内能
电能转化为内能
太阳能转化为电能
2. 现代电动汽车为了节能，都安装了能量回收装置，在汽车刹车时带动发电机，将汽车的______能转化为电能，为汽车提供后续运动的能量。
机械
3. 如图是一艘完全依靠太阳能驱动的船，该船长 30 m、宽 15 m，排水量为 60 t，船的表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为 1.6×105 W。在一次航行中，从某一时刻开始，太阳能船受到水平方向的牵引力为 8×104 N，船行驶 0.9 km 用时 0.5 h。若接收的太阳能只用来驱动船前进，求这段时间内：
(1)牵引力对船做功的功率 。
(2)太阳能船的效率。
解：(1)牵引力对船做的功：
W有 = Fs = 8×104 N×0.9×103 m = 7.2×107 J
做功的功率：
(2) 接收的太阳能：
W太阳能 = P't = 1.6×105 W×0.5×3600 s = 2.88×108 J
太阳能船的效率：
课堂小结
能量的转化与守恒
能量的转移
能量守恒定律
能量的转化
能量形式不变
能量形式变化
能量总量不变
方向性
能量转化效率

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