资源简介

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能量的转
化与守恒
第一节
第二十一章　能源、材料与社会
初中物理沪科版（2024）九年级全一册
1
理解能量守恒定律，能列举能量转化和转移的实例，知晓能量转化和转移的方向性。
2
从能量转化和转移角度认识效率，能用能量转化与守恒观点分析自然现象，解释生产、生活中的相关问题。
3
体会能量守恒定律在科学发展中的意义。
学习目标
1.足球场上滚动的足球____(选填“具有”或“不具有”)能量；植物里储存的能量来自_______；夏天使用电风扇时，电风扇通电后扇叶会转动，说明能量可以______。
2.“嫦娥五号”返回器携带月球样品在内蒙古预定区域安全着陆，探月工程嫦娥五号任务取得圆满成功。“嫦娥五号”在空中加速下降的过程中，动能______，重力势能____。(均选填“增大”“不变”或“减小”)
3.放在热汤中的金属勺子很快变得烫手，金属勺子的内能_____(选填“减小”“不变”或“增大”)，这是通过_______改变了它的内能。
具有
太阳能
转化
增大
减小
增大
热传递
温故知新
4.如图是三峡水电站的工作原理图，在水电站发电过程中，能量是如何转化的？
答案　重力势能→动能→电能
自然界存在着各种形式的能量。例如：机械能、内能、电能、太阳能、化学能、核能等。
这些不同形式的能量可以相互发生转化吗？在转化的过程中有没有规律呢？
情景引入
一、能量的转移与转化
1.活动1：把手放在热的暖水袋上，感受手的温度变化；用打气筒打气，感受外壁的温度变化。
手的温度升高，说明能量可以从一个物体______到另一个物体。打气筒外壁的温度升高说明能量可以从一种形式_____为另一种形式。
转移
转化
合作探究
2.分析下列事例：
(a)两个小球发生碰撞
(b)植物光合作用
(c)煤燃烧
(d)裂变
能量发生转移的是______。
能量发生转化的是____________。
3.能量不但可以从一个物体______到其他物体，还可以从一种形式_____为其他形式。
(a)
(b)(c)(d)
转移
转化
视频欣赏——《常见能量的种类》
关于能量的转化和转移，下列说法错误的是(　　)
A.电池充电，电能转化为化学能
B.暖瓶塞被热气冲开，机械能转化为内能
C.电动机工作，电能转化为机械能
D.摩擦生电，机械能转化为电能
B
解析　电池充电时电能减小、化学能增多，是电能转化为化学能；暖瓶塞被热气冲开，内能减小、机械能增多，是内能转化为机械能；电动机工作，电能减小、机械能增多，是电能转化为机械能；摩擦生电，机械能减小、电能增多，是机械能转化为电能。
学以致用
1.活动2：如图所示，分析小球在摆动过程中能量的转化。
(1)小球上升时，_______转化为___________。
(2)小球下降时，__________转化为______。
(3)小球为什么最终会停下来？
动能
重力势能
重力势能
动能
答案　摆动时克服空气阻力做功，机械能转化为内能，机械能减少，但
总的能量还是守恒的。
2.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。
合作探究
二、能量守恒定律
3.对能量守恒定律的理解
(1)能量守恒定律的普遍性
能量守恒定律是19世纪自然科学的三大发现之一，也是自然界最普遍、最重要的基本规律之一，恩格斯把它称作“伟大的运动基本定律”。自然界的一切变化过程，小到原子世界，大到宇宙空间，只要有能量转移或转化，都无一例外地严格遵循能量守恒定律。
(2)能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。
(3)永动机的失败：不消耗能量，能够永远对外做功的机器——永动机是不存在的，它违背了能量守恒定律。
(4)能量守恒定律的成立是无条件的
能量从一种形式转化为其他形式，一种形式的能量减少多少，其他形式的能量就会増加多少；能量从一个物体转移到另一个物体上，一个物体的能量减少多少，另一个物体的能量就増加多少。能量的总量保持不変。
下列关于能量守恒定律的说法不正确的是(　　)
A.能量守恒定律否定了制造永动机的设想
B.能量守恒定律只适用于物理学
C.能量守恒定律适用于任何学科的能量转化和转移
D.汽车刹车后停下来的过程中，它的机械能并没有消失，而是转化为内能
B
学以致用
解析　能量守恒定律表明，能量既不会消灭也不会创生，只会在形式间转化或在物体间转移，且总量保持不变。基于此，永动机因违背该定律，永远无法被制造出来，所以选项A正确；
能量守恒定律并非仅适用于物理学，而是适用于任何能量变化，选项B错误；
任何能量的转化和转移都必然遵循能量守恒定律，选项C正确；
汽车刹车后停下来，是因为克服摩擦做功，机械能转化为了内能，并非消失，选项D正确。
三、能量转移和转化的方向
活动3　阅读教材第200页，完成以下内容。
(1)将一杯开水放于室温环境中，过一段时间，开水变凉了，即开水的_______转移到空气中去了，而这些内能不会再自动回到开水中使水变热。
(2)在寒冷的冬日，用暖气取暖，内能从暖气中的______转移到室内的空气，温度低的室内空气的内能不能自发传给热水。
内能
热水
合作探究
(3)我们从石油中提炼出汽油，内燃机把能源中储备的_________转化为汽车的机械能、内能。这些机械能、内能无法再转化回到可以被利用的能源。
(4)火力发电厂把煤中贮存的_______转化为____，供生产和生活用。用电器将电能转化为内能、光能、机械能多种形式的能后，这些能量无法再变回能源。
结论：能量的转移与转化具有_________。
化学能
化学能
电能
方向性
钟表上紧发条工作，但终会停下，机械能完全转化为内能没有任何外界的影响或帮助，是一个“自发过程”。
但是若要钟表自动从周围环境吸热，使这部分内能转化为发条的弹性势能是不可能做到的。
内能并非不可能转化为其他形式的能量，而是必须满足一定的条件，例如，热机就可以实现这样的转化。
“自发过程”是一个不可逆的过程。
永动机是在能量转化或转移过程中试图实现能量利用的装置。所谓“永动机”是这样一种机器：它不需要外界输入能量或者只需要一个初始能量就可以永远做功。层出不穷的“永动机”设计方案，都在科学的严格审查和实践的无情检验下一一失败了。1775年，法国科学院宣布“本科学院以后不再审查有关‘永动机’的一切设计”。
永动机的失败是违反了能量守恒定律，这种机械不可能制造出来。
一种“永动机”的设想
如图所示是某款电动汽车充电时的情景。向蓄电池充电的过程中，能量的转化情况是　　　　　　　　　；电动机工作过程中电能转化为机械能的同时，还要向空气中散热，这些散失的内能无法自动转化为电能，这是因为能量的转移和转化具有　　　　。
电能转化为化学能
方向性
学以致用
1.在能量转移和转化的过程中，输出的有用能量与输入的总能量之比称为能量转化效率，通常用百分率表示。
2.活动4　阅读教材第200~201页，完成以下内容。
(1)能量的利用率能否达到100%？
答案　不能。
(2)为什么要提升能量利用率，举例说明生产、生活中提升能量利用率的实例。
答案　可减少能源浪费等。如工业余热回收、用节能灯具。
合作探究
四、能量转移和转化的效率
某校初三年级的学生参观了学校锅炉房后，提出了以下几种提高炉子效率的建议，其中可以采纳的是(　　)
A.把煤堆在一起燃烧
B.向炉内多加些煤，加大火力
C.煤磨成粉，用空气吹进炉膛
D.用各种办法减小受热面积
C
学以致用
解析　要提高炉子的效率，需要使燃料充分燃烧，并且减少能量的损失。把煤堆在一起燃烧、向炉内多加些煤，加大火力，这是消耗更多的燃料，不能提高炉子的效率，故A、B错误；
煤磨成粉，用空气吹进炉膛，可以使煤充分燃烧，可以提高炉子的效率，故C正确；
用各种办法减小受热面积会使热量吸收不充分，降低炉子效率，故D错误。
1.(2024·长春二道区三模)如图是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是(　　)
A.小球弹起的高度越来越小，说明在此过程中能量不守恒
B.在此过程中小球的机械能总量是保持不变的
C.小球运动到相同的高度，具有相同的动能
D.在小球的运动中，有一部分机械能转化成了内能
D
课堂练习
解析　小球运动过程中质量不变，弹起的高度越来越小，说明小球在最高点的重力势能越来越小；同时在最高点的速度越来越小，则动能越来越小；机械能等于动能和势能的总和，则小球的机械能减少，B错误；
机械能减少的原因是克服空气阻力做功，与地面撞击做功，即小球的一部分机械能转化成了内能，但能量的总量是守恒的，D正确，A错误；
小球运动到相同的高度，质量相同，具有相同的重力势能，又小球的机械能减小，故小球的动能减小，C错误。
2.(2024·阜阳太和县月考)城市里工厂和交通工具的废热排放与大气污染使城市温度普遍高于郊区，形成了热岛效应。而这些损失的热不能自动收集起来再利用，说明能量的转化或转移具有　　　性。
方向
3.某品牌汽车2025年2月震撼发布。其最大马力达1 548匹、零百加速仅1.98秒，刷新四门量产车加速纪录。此车推出，彰显了国产品牌科技实力，对国家科技创新与产业升级贡献显著。两种汽车的能流图如图所示。与燃油汽车相比，电动汽车有许多优势，关于能流图，下列说法正确的是(　　)
B
A.燃油汽车能量利用率高
B.电动汽车能量利用率高
C.电动汽车的能量利用效率可以达到100%
D.电动汽车的有用机械能更多
解析　燃油汽车各种能量损耗的总和是：6%＋30%＋36%＝72%，所以它的机械效率为：η＝100%－72%＝28%。电动汽车的机械效率为：η＝100%－10%＝90%，因为存在能量的损失，所以该电动汽车的能量利用效率不可能达到100%，电动汽车的能量利用率高，但有用机械能不一定更多。
课堂小结
初识电磁波
能量的转移与转化
能量转移和转化的方向
转移:热传递
转化:光合作用、电灯发光
能量守恒定律:不消灭、不创生、转移或转化，总量不变
能量的转化与守恒
能量转移和转化的效率
谢谢

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