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第3节 能量的转化与能量守恒
第二十章 能源与能量守恒
沪粤版（2024）九年级下册同步备课
荡秋千
视频：电磁炮
这些物体都具有什么能量？这些能量是凭空产生的吗？
1.理解能量是可以转移和转化的。
2.知道能量守恒定律的内容。
3.知道能量的转移和转化是有方向性的。
自然界的能量有多种形式：
机械能
内能
化学能
光能
电能
······
人们发现，自然界中的能量不仅可以从一个物体转移到其他物体，而且在一定条件下，形式不同的能量之间还可以相互转化。
知识点一、能量的转移与转化
能量的转移
能量是可以在两个物体之间转移的。你能说出下面的实例中分别是什么能量发生了转移吗？
内能
机械能
电能
活动1：
用热水袋取暖
一个球下降，另一个球上升
发电站产生的电能通过输电线送到用户
你还能列举出哪些能量转移的例子？它们又是什么能量发生了转移呢？
内能
机械能
电池放电时，______能转化成______能。
手机充电时，______能转化为______能
能量的转化
活动2：
能量不仅可以转移，而且各种形式的能量在一定条件下还可以相互转化。你能说出下面各例中能量发生怎样的转化吗？
电
化学
化学
电
如图所示的核电站工作流程示意图中，核反应堆工作时，铀核裂变释放的_____能转化成蒸汽的_____能；然后将高温高压的蒸汽通入涡轮机中，驱动涡轮机转动，使蒸汽的_____能转化成涡轮机的______能；并带动发电机，使______能转化成_____能。
核
内
内
机械
机械
电
你还能列举一些在生活和生产中关于机械能、内能、电能间相互转化的例子吗？
机械能转化为内能
机械能转化为电能
摩擦生热
摩擦笔杆后吸引纸屑
在能量由一个物体转移到其他物体，或由一种形式转化为其他形式的过程中，遵循什么规律？能量的总量是否有变化？
知识点二、能量守恒定律
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。
讨论秋千和小球在运动中的能量转化。
为什么它们到达的高度会逐渐降低 是否丢失了能量
你认为减少的机械能到哪里去了
在秋千和小球的运动中，看似能量减少了，其实是在运动过程中，有一部分机械能转化成了内能。
如图所示是用电动机提升物体的示意图。请想一想，电动机在工作时消耗了什么能？是否都转化成了机械能？还转化成哪些形式的能？
消耗了电能，电能转化为机械能和内能。
如果将转化后的其他形式的能全部加起来，是否应该与所消耗的电能相等？
相等
用电动机提升物体
1.内容
　　长期的研究发现：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，只能从一个物体转移到其他物体，或者从一种形式转化为其他形式，能量在转移和转化过程中，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。
历史上也曾有人妄想，不用消耗能量就能使机器运转，或用很少的能量就能使机器永不停息地运转，并为此设计、制作了各种各样的“永动机”。
能量守恒定律的发现，使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。
2.永动机不可能造出。
因此，根本不可能造出永动机。
【思考】既然能量是守恒的，为什么我们还经常说要节约能源呢？
知识点三、能量在转移和转化过程中的方向性
①如图所示，瀑布飞流而下，这是因为：
自然状态下水总是从高处流向低处.
1. 能量转移的方向性
②如图所示，热水中的冰块逐渐熔化，这是因为：
自然状态下热量总是从高温物体传递到低温物体.
（1）现象探究
观察以下日常生活中经常发生的一些现象，为什么？
③想一想，以下情况会发生吗
你坐在房间里，房间里充满空气。突然，这些空气自行聚拢到某一个角落，使你窒息，如图所示。
一杯水的内能自发集中到这杯水的上层，使上面的水剧烈地沸腾，而下面的水却结成了冰，如图所示。
（2）结论
这两幅图所示的情况并不违反能量守恒定律，但却不可能发生，这是为什么呢？原来，自然界中许多自发的过程都是有方向的，或者说
能量的转移具有方向性.
房间的空气会
自行聚拢吗
上面的水自发地沸腾、下面的水自发地结冰，可能吗
我们从石油中提炼出汽油，汽车内燃机工作时，把汽油中的化学能转化为汽车的机械能、内能等。
化学能
机械能
内能
这些机械能、内能无法再转化回可以被利用的能源。所以说：
2. 能量转化的方向性
能量的转化具有方向性.
大量事实表明，能的转化和转移过程是有方向性的，多数能源在消耗过程中，用一点就少一点，不能再生；此外，尽管在转化过程中能量是守恒的，但总有相当一部分的能量是不能被有效利用的，成为“无用的能量”。因此，节约能源、提高能源的利用率是当务之急。
说一说你有什么好办法去节约能源和提高能源的利用率？
采用新技术、新设备，改进工艺流程，减少能的转化次数，充分利用余热，用高效节能的新产品代替高耗低效的旧产品等，都是节约能源的根本措施······
信息浏览：抽水蓄能电站
设计背景：生产用电集中在白天，生活用电集中在夜间，白天用电负荷远大于夜间；一般发电站不能随便停机，电只能随发随用，无法保存。为避免夜间多余电能浪费，依据能量守恒定律设计抽水蓄能电站。
工作流程与能量转化： 1. 夜间用电量少：电网多余电能→驱使水泵将低处水抽到高处→电能转化为水的势能储存；2. 白天用电高峰：高处的水放下来→推动水轮机发电→水的势能转化为电能，送回电网。
能量守恒
定律
能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，只能从一个物体转移到其他物体，或者从一种形式转化为其他形式，能量在转移和转化过程中，总量保持不变。
①能量形式：机械能、内能、电能、光能、声能、磁能、化学能、核能等。
②不同形式的能量可以发生转化；同种形式的能量可以发生转移。
能量的转化与能量守恒
能量的转
移与转化
①能量的转移与转化具有方向性。
②节约能源和提高能源的利用率。
能量转移和
转化的方向
1.下列关于能量转化转移现象的说法中，正确的是( )
A.蓄电池充电时，化学能转化为电能
B.开水瓶瓶塞跳起时，机械能转化为内能
C.用热水袋取暖时，内能发生了转移
D.电动机工作时，机械能转化为电能
C
2. 如图所示，小兰将一个橙子用细绳悬挂起来制成单摆，让橙子从 点由静止释放，橙子会在 、 两点之间来回摆动且摆幅越来越小。下列说法正确的是（　　）
A．悬挂点到橙子的重心的距离即摆长越短，此单摆的周期越长
B．来回摆动的过程中，橙子的机械能守恒
C．橙子来回摆动的过程中，违背了能量守恒定律
D．假设橙子摆到最高处时所有外力同时消失，橙子将处于静止状态
D
3.为了节能，现在很多电动汽车安装了“能量回收装置”，在刹车时该装置可带动发电机发电。在汽车刹车制动时，轮胎与地面摩擦会产生大量内能，但这些内能是_________（选填“可以”或“不可以”）自动转化成机械能供汽车运动的，这是因为能量的转移和转化具有________ 。
不可以
方向性

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