资源简介

14.1 能量的转化与守恒（导学案）
【学习目标】
1. 了解能量及其存在的多种形式，知道能量可以从一种形式转化为其他形式，能列举生活中能量转化的常见实例，理解能量的转化和转移的区别。
2. 通过实验观察和实例分析，认识能量的转化和转移过程，能解释一些常见现象中的能量转化过程，培养观察能力和分析归纳能力。
3. 知道能量守恒定律的内容，理解能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，能利用能量守恒定律解释“永动机”无法实现的原因。
4. 通过了解能量守恒定律的发现过程及其在科学技术中的广泛应用，体会自然界规律的和谐统一，树立实事求是、尊重科学规律的态度，增强节能意识和可持续发展观念。
【学习重点】
理解能量的转化和守恒定律。
【学习难点】
运用能量的转化和守恒定律对具体的自然现象进行分析，说明能量是怎样转化的。
【自主预习】
阅读教材，完成以下问题：
1. 能量的转化：能量从一种形式 为另一种形式的过程。例如，摩擦生热， 能转化为 能；电动机带动水泵把水送到高处， 能转化为 能。
2. 能量的转移：能量从一个物体 到另一个物体，或者从物体的一部分 到另一部分，能量的形式 （选填“发生”或“不发生”）改变。例如，用热水袋取暖， 能从热水袋转移到人体。
3. 能量守恒定律：能量既不会凭空 ，也不会凭空 ，它只会从一种形式 为其他形式，或者从一个物体 到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量 。
4. 永动机：人们曾经设想制造一种不需要 就可以源源不断地对外 的机器，人们把这种机器叫作永动机。能量守恒定律的发现使人们认识到，永动机是 （选填“可能”或“不可能”）制造成功的。
【合作探究】
探究一、能量的转化
1. 常见的能量形式
（1）机械能：物体由于机械运动而具有的能量，包括 能和 能。例如，运动的汽车具有动能，被举高的重物具有重力势能，拉开的弓具有弹性势能。
（2）内能：物体内部所有分子热运动的 与分子 的总和。一切物体在任何温度下都具有内能。
（3）电能：与电荷的运动和电场相关的能量。生活中各种电器设备都依赖电能工作。
（4）化学能：储存在物质的 中的能量。燃料燃烧时，化学能转化为内能和光能。
（5）光能：以 的形式存在的能量。太阳是地球上光能的主要来源。
（6）核能： 内部蕴含的巨大能量。核电站利用核燃料的裂变反应将核能转化为电能。
2. 能量的转化
（1）定义：能量从一种形式转变为另一种形式的过程。
（2）常见实例：
① 摩擦生热：双手相互摩擦，克服摩擦力做功， 能转化为 能。
② 水电站发电：水轮机带动发电机发电， 能转化为 能。
③ 电动机工作：电动机通电后转动， 能转化为 能。
④ 植物光合作用：植物吸收太阳光进行光合作用， 能转化为 能。
⑤ 燃料燃烧：燃料燃烧时发热， 能转化为 能。
⑥ 钻木取火： 能转化为 能。
3. 能量转化的判断方法
在判断能量是如何转化时，可先找出是哪一种形式的能量 了，哪一种形式的能量 了，增加的那一种形式的能量就是由减少的那一种形式的能量转化而来的。
随学随练
1．（25-26八年级下·云南昭通·期末）马树高原风力资源丰富，风能发电过程主要能量转化是（ ）
A．电能转化为机械能 B．机械能转化为电能
C．内能转化为电能 D．化学能转化为电能
2．（24-25九年级上·山东聊城·期末）以下情景中，关于能量转化的说法正确的是（ ）
A．钻木取火的过程中，内能转化为机械能
B．电动机在通电过程中带动水泵把水送到高处，机械能转化为电能
C．蓄电池充电时，电能转化为机械能
D．汽油机工作过程中，化学能转化为机械能
3．（25-26八年级下·河北保定·期末）河北丰宁抽水蓄能电站是2022年北京冬奥会的电力保障项目之一，该电站可以利用风能资源充足时发电，将水抽到高处储存起来，需要时再利用这些储存的能量发电，从而弥补了风能不稳定且转化的电能难储存的不足。下列说法正确的是（ ）
A．风具有机械能 B．风力发电将风能直接转化为电能
C．将水抽到高处后水的机械能减小 D．放水发电时水的机械能变大
探究二、能量的转移
1. 定义
能量从一个物体 到另一个物体，或从物体的一部分 到另一部分，在转移过程中能量的形式 （选填“发生”或“不发生”）改变。
2. 能量转化与转移的区别
项目 能量转化 能量转移
本质 能量形式发生 能量形式 ，仅位置变化
实例 电动机（电能→机械能） 热传递（内能从高温到低温）
判断依据 存在两种及以上 形式的能量 仅 形式的能量在不同物体/部分间传递
3. 常见实例
（1）热传递：用热水袋取暖时， 能从高温的热水袋转移到人体；铁块一端烧红后，另一端也会变热，内能从高温部分转移到低温部分。
（2）机械能转移：水流冲击水轮机时，水的 能转移到水轮机；运动的小球碰撞静止的小球，前者的 能转移到后者。
随学随练
1．（25-26九年级上·湖南郴州·阶段检测）下列有关能量转化和转移的实例中，属于能量转移的是（　　）
A．钻木取火 B．摩擦生热
C．光伏发电 D．烤火取暖
2．（25-26九年级上·全国·课后作业）下列过程中，能量发生转化的是______，能量发生转移的是______。（均填序号）
①杯中的热水慢慢变凉
②飞驰而过的流星拖着一条发光的尾巴
③水沸腾时，水壶盖被向上顶起来
④抱住热水袋，会感到双手暖和
⑤在磨刀石上磨刀时，刀会变热
3．（25-26九年级上·全国·课前预习）下列能量转化或转移的过程中，属于内能的转移的是（ ）
A．光合作用 B．用电灯照明
C．用暖水袋取暖 D．天然气的燃烧
探究三、能量守恒定律
1. 定律内容
能量既不会凭空 ，也不会凭空 ，它只会从一种形式 为其他形式，或者从一个物体 到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量 。
2. 对定律的理解
（1）“守恒”的含义：能量的 不变，而非某一种形式的能量不变。例如，荡秋千时，若停止用力，秋千高度逐渐降低，机械能转化为内能（克服摩擦做功），机械能减少，但机械能与内能的 不变。
（2）普遍性：能量守恒定律是自然界最 、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 能量守恒定律。
（3）方向性：能量的转化和转移具有 。例如，电能可以使电灯发光，同时产生内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能。
3. 永动机不可能制成
（1）永动机的定义：不需要 就可以源源不断地对外 的机器。
（2）失败原因：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 为其他形式，而不能 地制造能量。因此，永动机是 （选填“可能”或“不可能”）制造成功的。
随学随练
1．（25-26九年级上·陕西渭南·期末）生活垃圾分类回收是生态环保的需要，为了处理这些垃圾可以建设生活垃圾焚烧发电厂。垃圾在燃烧过程中把___________能转化为___________能，此能量转化过程___________（选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。
2．（2026·安徽阜阳·三模）为了检验ASF人工弹簧泡沫的反弹效果，从高处释放铅球，记录铅球第1次被反弹的高度，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．铅球下落过程中，动能变小
B．铅球恰好接触材料到最低点的过程中，材料的弹性势能变小
C．铅球被反弹到最高点时，受力不平衡
D．整个测试过程中，能量不守恒
3．（25-26九年级上·山东青岛·阶段检测）（多选）如图所示是不同形式的能量的相互转化图，下列说法正确的是（　　）
A．序号⑩的实例可以是摩擦生热
B．序号④的实例可以是给充电宝充电
C．圆圈内B的能量形式是电能
D．各种形式的能量都可以无条件的相互转化，且转化过程都要遵守能量守恒定律
【精讲点拨】
1. 能量形式多样性：自然界中能量以多种形式存在，常见的有机械能（动能、势能）、内能、电能、化学能、光能、核能等。同一种现象可能涉及多种能量形式的描述。
2. 能量转化与转移的区别：能量转化是能量从一种形式转变为另一种形式，能量的形式发生改变，如摩擦生热（机械能→内能）；能量转移是能量从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，能量的形式不发生改变，如热传递（内能的转移）。
3. 能量守恒定律的理解：①“守恒”指能量的总量不变，而非某一种形式的能量不变；②能量守恒定律适用于自然界一切能量变化过程，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一；③能量的转化和转移具有方向性（不可逆性）。
4. 永动机不可能制成的原因：永动机设想不需要动力就能不断对外做功，但能量守恒定律表明，能量只能从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，任何机器都必须有能量输入才能对外做功，永动机不可能制造成功。
5. 分析能量转化问题的方法：在判断能量是如何转化时，可先找出是哪一种形式的能量减少了，哪一种形式的能量增加了，增加的那一种形式的能量就是由减少的那一种形式的能量转化而来的。
【课堂练习】
基础通关
1．（25-26九年级下·全国·课后作业）下列家用电器中，正常工作时，电能主要转化为机械能的是（　　）
A．电风扇 B．电热水壶 C．电熨斗 D．电视机
2．（25-26九年级上·山西·阶段检测）图甲是太阳能照明风扇，图乙是太阳能照明风扇工作时的能量转化流程图，白天安装在室外的太阳能电池板工作时，给蓄电池充电，将能量以化学能的形式储存，室内的照明风扇工作时蓄电池给电动机和照明灯供电。对图乙方框中能量形式判断正确的是（　　）
A．①是“内能” B．②是“电能” C．③是“光能” D．④是“机械能”
3．（2026·广东惠州·一模）如图是我国古籍《天工开物》中描绘造纸时“透火焙干”的情景。下列说法正确的是（　　）
A．木柴燃烧——化学能转化为电能 B．湿纸变干——升华
C．砖块升温——内能减少 D．透火焙干——热传递
4．（25-26九年级上·黑龙江佳木斯·期末）下列事例中，属于电能转化为机械能的是（ ）
A．运动员奔跑 B．电风扇工作
C．氢弹爆炸 D．内燃机做功冲程
5．（25-26九年级上·北京·期中）（多选）如图为小衡同学自制的简易热机模型，易拉罐内装入适量水，酒精灯对易拉罐底部加热，将“叶轮”靠近由罐子顶端小孔喷出的蒸气，叶轮快速转动。关于该热机模型工作过程中涉及到的知识以下说法正确的是（　　）
A．酒精燃料燃烧过程中，内能转化为化学能
B．罐中的水温是通过热传递的方式升高的
C．叶轮转动获得的机械能是由气体的内能转化而来的
D．若忽略叶轮轴部摩擦，则气体的内能全部转化为叶轮的机械能
素养提升
6．（25-26九年级上·河南焦作·期中）如图所示是运动员在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。下列说法中正确的是（ ）
A．运动员在从A点到B点的过程中，机械能总量保持不变
B．运动员在从A点到B点的过程中，部分机械能转化为内能，不再遵循能量守恒定律
C．运动员从B点冲出后，部分机械能转化为内能，不能到达与A点高度相同的C点
D．运动员从B点冲出后，动能全部转化为重力势能，机械能总量保持不变
7．（25-26九年级上·内蒙古赤峰·期末）多米诺骨牌起源于我国北宋时期。如图所示，将大小不一的木板按一定间距排列，轻轻碰倒第一张木板，其余木板将会依次倒下。推倒第一张最小的木板，我们提供的动能是很小的，但最后倒下的大木板却拥有很大的动能。关于能量为什么增加，下列说法正确的是（　　）
A．木板碰撞时内能转化为机械能 B．能量是可以凭空产生的
C．倒下木板的重力势能转化转移而来的 D．木板的惯性转化而来的
8．（2026·四川广元·一模）下列关于能量形式及应用的说法，正确的是（　　）
A．汽车刹车时，刹车片发热，是机械能转化为内能
B．蜡烛燃烧时，化学能全部转化为光能
C．从热汤中取出金属勺子，由烫手到不烫手的过程其内能不变
D．植物吸收太阳光进行光合作用，将化学能转化为光能
9．（25-26九年级上·广西南宁·期中）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．小球运动到相同的高度，具有相同的动能
B．在此过程中，小球的机械能总量是保持不变的
C．小球弹起的高度越来越小，说明在此过程中能量不守恒
D．在小球的运动过程中，有一部分机械能转化成了内能
10．（25-26九年级上·山东济南·期末）（多选）如图是课外兴趣小组制作的“蒸汽船”模型，在铜制容器中盛有一定量的水之后安装在“船体”上，用蜡烛对铜质容器底部加热，一段时间后铜质容器内水温升高产生蒸汽，铜管向后喷气，“蒸汽船”就会向前行驶，下列说法正确的是（ ）
A．水温升高是通过热传递来改变内能的
B．蜡烛在燃烧过程中，其热值保持不变
C．水在沸腾时虽然有热量的散失，但能量的总量守恒
D．在容器中多装水，“蒸汽船”运动的速度一定能增大
迁移创新
11．（25-26九年级上·山西吕梁·期中）神奇的“饮水鸟”能不停地点头“喝”水。它的下球中装有乙醚，乙醚吸收空气中的热量汽化后，下球气压增大，将乙醚压入上球，饮水鸟的重心上移，“低头喝水”，如图乙，此时上、下球连通，气压相同，乙醚流回下球，恢复图甲状态，如此反复。则（ ）
A．“饮水鸟”低头过程中将机械能转化为电能
B．如果没有能量补充，“饮水鸟”会停止运动
C．“饮水鸟”在运动的过程中不涉及能量的转化
D．“饮水鸟”不遵循能量守恒定律
12．（2020·山东潍坊·二模）（多选）如图所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，做好后将它从不太陡的斜面滚下，会看到它从斜面上加速滚下，滚到水平面上后减速停止，然后又反向滚回到斜面上（　　）
A．罐子在滚动过程中没有力对其做功
B．罐子滚动过程中第一次速度变为零时，橡皮筋的弹性势能最大
C．罐子在水平面上最终停止运动说明能量守恒定律不一定成立
D．罐子在斜面和水平面上来回滚动的过程中，机械能不守恒
【 13．（25-26九年级上·河南许昌·期中）喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶子进行了如下游戏探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖（如图甲）；扭转瓶身（如图乙）；拧松瓶盖（如图丙），瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶口出现白雾（如图丁），这四个过程分析正确的是（ ）
A．瓶口出现的白雾是水蒸气
B．扭转瓶身的过程，相当于汽油机的压缩冲程
C．瓶盖冲出后瓶内气体的内能增加，温度降低
D．瓶盖被瓶内的气体冲出的过程，机械能转化为内能
14．（24-25九年级上·江苏宿迁·阶段检测）如图所示是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中①和②为楔块，③和④为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中，有以下说法：
A．缓冲器的机械能守恒
B．摩擦力做功消耗机械能
C．垫板的动能全部转化为内能
D．弹簧的弹性势能全部转化为动能
从上面选项中选择正确说法 ___________，然后解释该结构工作的原理 ___________。
【归纳整理】
【课后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？
收获：
（1）我了解了能量守恒定律的内容：能量既不会凭空 ，也不会凭空 ，它只会从一种形式 为其他形式，或者从一个物体 到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量 。
（2）我掌握了能量守恒定律的表达式：减少的能量 = 的能量。
（3）我知道了永动机不可能制成的原因：永动机违背了 定律。
问题：
（1）能量守恒定律和能量转化效率之间有什么关系？
（2）在能量转化过程中，为什么能量转化效率不可能达到 100%？
（3）永动机为什么不能制造成功？请用能量守恒定律加以说明。
（4）我还想进一步了解： 。14.1 能量的转化与守恒（导学案）
【学习目标】
1. 了解能量及其存在的多种形式，知道能量可以从一种形式转化为其他形式，能列举生活中能量转化的常见实例，理解能量的转化和转移的区别。
2. 通过实验观察和实例分析，认识能量的转化和转移过程，能解释一些常见现象中的能量转化过程，培养观察能力和分析归纳能力。
3. 知道能量守恒定律的内容，理解能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，能利用能量守恒定律解释“永动机”无法实现的原因。
4. 通过了解能量守恒定律的发现过程及其在科学技术中的广泛应用，体会自然界规律的和谐统一，树立实事求是、尊重科学规律的态度，增强节能意识和可持续发展观念。
【学习重点】
理解能量的转化和守恒定律。
【学习难点】
运用能量的转化和守恒定律对具体的自然现象进行分析，说明能量是怎样转化的。
【自主预习】
阅读教材，完成以下问题：
1. 能量的转化：能量从一种形式转化为另一种形式的过程。例如，摩擦生热，机械能转化为内能；电动机带动水泵把水送到高处，电能转化为机械能。
2. 能量的转移：能量从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，能量的形式不发生（选填“发生”或“不发生”）改变。例如，用热水袋取暖，内能从热水袋转移到人体。
3. 能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，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。
4. 永动机：人们曾经设想制造一种不需要动力就可以源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫作永动机。能量守恒定律的发现使人们认识到，永动机是不可能（选填“可能”或“不可能”）制造成功的。
【合作探究】
探究一、能量的转化
1. 常见的能量形式
（1）机械能：物体由于机械运动而具有的能量，包括动能和势能。例如，运动的汽车具有动能，被举高的重物具有重力势能，拉开的弓具有弹性势能。
（2）内能：物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和。一切物体在任何温度下都具有内能。
（3）电能：与电荷的运动和电场相关的能量。生活中各种电器设备都依赖电能工作。
（4）化学能：储存在物质的化学键中的能量。燃料燃烧时，化学能转化为内能和光能。
（5）光能：以光波的形式存在的能量。太阳是地球上光能的主要来源。
（6）核能：原子核内部蕴含的巨大能量。核电站利用核燃料的裂变反应将核能转化为电能。
2. 能量的转化
（1）定义：能量从一种形式转变为另一种形式的过程。
（2）常见实例：
① 摩擦生热：双手相互摩擦，克服摩擦力做功，机械能转化为内能。
② 水电站发电：水轮机带动发电机发电，机械能转化为电能。
③ 电动机工作：电动机通电后转动，电能转化为机械能。
④ 植物光合作用：植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能。
⑤ 燃料燃烧：燃料燃烧时发热，化学能转化为内能。
⑥ 钻木取火：机械能转化为内能。
3. 能量转化的判断方法
在判断能量是如何转化时，可先找出是哪一种形式的能量减少了，哪一种形式的能量增加了，增加的那一种形式的能量就是由减少的那一种形式的能量转化而来的。
随学随练
1．（25-26八年级下·云南昭通·期末）马树高原风力资源丰富，风能发电过程主要能量转化是（ ）
A．电能转化为机械能 B．机械能转化为电能
C．内能转化为电能 D．化学能转化为电能
【答案】B
【详解】风吹动风机叶片转动，风能属于机械能，发电机将叶片转动的机械能转化为电能，符合风力发电的能量转化过程。
故选 B。
2．（24-25九年级上·山东聊城·期末）以下情景中，关于能量转化的说法正确的是（ ）
A．钻木取火的过程中，内能转化为机械能
B．电动机在通电过程中带动水泵把水送到高处，机械能转化为电能
C．蓄电池充电时，电能转化为机械能
D．汽油机工作过程中，化学能转化为机械能
【答案】D
【详解】A．钻木取火是通过做功增大木头内能，过程中是机械能转化为内能，故A错误；
B．电动机带动水泵工作时，消耗电能获得机械能，是电能转化为机械能，故B错误；
C．蓄电池充电时，将电能储存为化学能，是电能转化为化学能，故C错误；
D．汽油机工作时，消耗汽油的化学能，最终对外输出机械能，整体为化学能转化为机械能，故D正确。
故选D。
3．（25-26八年级下·河北保定·期末）河北丰宁抽水蓄能电站是2022年北京冬奥会的电力保障项目之一，该电站可以利用风能资源充足时发电，将水抽到高处储存起来，需要时再利用这些储存的能量发电，从而弥补了风能不稳定且转化的电能难储存的不足。下列说法正确的是（ ）
A．风具有机械能 B．风力发电将风能直接转化为电能
C．将水抽到高处后水的机械能减小 D．放水发电时水的机械能变大
【答案】A
【详解】A．机械能包括动能和势能，风是运动的空气，具有动能，动能属于机械能，因此风具有机械能，故A正确；
B．风力发电过程中，风能先转化为风车叶片的机械能，再由机械能转化为电能，并非直接将风能转化为电能，故B错误；
C．将水抽到高处，水的质量不变，高度增加，重力势能增大，因此水的总机械能增大，故C错误；
D．放水发电时，水的机械能转化为
探究二、能量的转移
1. 定义
能量从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中能量的形式不发生（选填“发生”或“不发生”）改变。
2. 能量转化与转移的区别
项目 能量转化 能量转移
本质 能量形式发生改变 能量形式不变，仅位置变化
实例 电动机（电能→机械能） 热传递（内能从高温到低温）
判断依据 存在两种及以上不同形式的能量 仅一种形式的能量在不同物体/部分间传递
3. 常见实例
（1）热传递：用热水袋取暖时，内能从高温的热水袋转移到人体；铁块一端烧红后，另一端也会变热，内能从高温部分转移到低温部分。
（2）机械能转移：水流冲击水轮机时，水的机械能转移到水轮机；运动的小球碰撞静止的小球，前者的机械能转移到后者。
随学随练
1．（25-26九年级上·湖南郴州·阶段检测）下列有关能量转化和转移的实例中，属于能量转移的是（　　）
A．钻木取火 B．摩擦生热
C．光伏发电 D．烤火取暖
【答案】D
【详解】能量转移是指能量从一个物体传递到另一个物体，且能量形式不变；能量转化是指能量从一种形式转换为另一种形式。
A．钻木取火，通过摩擦将机械能转化为内能，内能增加，温度升高，使木头燃烧，属于能量转化，故A不符合题意；
B．摩擦生热，两个物体摩擦时，机械能转化为内能，属于能量转化，故B不符合题意；
C．光伏发电，太阳能电池将光能转化为电能，属于能量转化，故C不符合题意；
D．烤火取暖，火的内能传递到人体，能量形式不变，属于能量转移，故D符合题意。
故选D。
2．（25-26九年级上·全国·课后作业）下列过程中，能量发生转化的是______，能量发生转移的是______。（均填序号）
①杯中的热水慢慢变凉
②飞驰而过的流星拖着一条发光的尾巴
③水沸腾时，水壶盖被向上顶起来
④抱住热水袋，会感到双手暖和
⑤在磨刀石上磨刀时，刀会变热
【答案】 ②③⑤ ①④
【详解】[1][2]能量转化是一种形式的能量转变为另一种形式的能量；能量转移是能量从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，能量形式不变。
①杯中的热水慢慢变凉：热水的内能转移到空气中，能量形式不变，是能量转移。
②飞驰而过的流星拖着一条发光的尾巴：流星与空气摩擦，机械能转化为内能和光能，是能量转化。
③水沸腾时，水壶盖被向上顶起来：水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，是能量转化。
④抱住热水袋，会感到双手暖和：热水袋的内能转移到手上，能量形式不变，是能量转移。
⑤在磨刀石上磨刀，刀会变热：机械能转化为内能，是能量转化。
所以能量发生转化的是②③⑤，能量发生转移的是①④。
3．（25-26九年级上·全国·课前预习）下列能量转化或转移的过程中，属于内能的转移的是（ ）
A．光合作用 B．用电灯照明
C．用暖水袋取暖 D．天然气的燃烧
【答案】C
【详解】A．光合作用是太阳能转化为化学能，发生能量的转化，故A不符合题意；
B．电灯照明是电能转换为光能，发生能量的转化，故B不符合题意；
C．用暖水袋取暖是内能的转移，将暖水袋中水的内能转移到人的身上，故C符合题意；
D．天然气的燃烧是化学能转化为内能，发生能量的转化，故D不符合题意。
故选C。
探究三、能量守恒定律
1. 定律内容
能量既不会凭空消灭，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。
2. 对定律的理解
（1）“守恒”的含义：能量的总量不变，而非某一种形式的能量不变。例如，荡秋千时，若停止用力，秋千高度逐渐降低，机械能转化为内能（克服摩擦做功），机械能减少，但机械能与内能的总和不变。
（2）普遍性：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。
（3）方向性：能量的转化和转移具有方向性。例如，电能可以使电灯发光，同时产生内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能。
3. 永动机不可能制成
（1）永动机的定义：不需要动力就可以源源不断地对外做功的机器。
（2）失败原因：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，而不能凭空地制造能量。因此，永动机是不可能（选填“可能”或“不可能”）制造成功的。
随学随练
1．（25-26九年级上·陕西渭南·期末）生活垃圾分类回收是生态环保的需要，为了处理这些垃圾可以建设生活垃圾焚烧发电厂。垃圾在燃烧过程中把___________能转化为___________能，此能量转化过程___________（选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。
【答案】
化学
内
遵循
【详解】垃圾燃烧属于化学变化，燃烧过程中垃圾内部储存的化学能转化为内能，以热量的形式释放出来。
能量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律，任何能量的转化或转移过程都不会违背该定律，因此此能量转化过程遵循能量守恒定律。
2．（2026·安徽阜阳·三模）为了检验ASF人工弹簧泡沫的反弹效果，从高处释放铅球，记录铅球第1次被反弹的高度，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．铅球下落过程中，动能变小
B．铅球恰好接触材料到最低点的过程中，材料的弹性势能变小
C．铅球被反弹到最高点时，受力不平衡
D．整个测试过程中，能量不守恒
【答案】C
【详解】A．铅球下落过程中，重力势能转化为动能，动能变大，故A错误；
B．铅球恰好接触材料到最低点的过程中，材料的形变程度变大，弹性势能变大，故B错误；
C．铅球被反弹到最高点时，铅球只受到重力作用，受力不平衡，故C正确；
D．所有能量转化的过程，都遵守能量守恒定律，故D错误。
故选C。
3．（25-26九年级上·山东青岛·阶段检测）（多选）如图所示是不同形式的能量的相互转化图，下列说法正确的是（　　）
A．序号⑩的实例可以是摩擦生热
B．序号④的实例可以是给充电宝充电
C．圆圈内B的能量形式是电能
D．各种形式的能量都可以无条件的相互转化，且转化过程都要遵守能量守恒定律
【答案】ABC
【详解】AC．由图知道，加热器工作时将电能转化为内能，因此，圆圈内A的能量形式应该是内能，B是电能；序号⑩是机械能转化为内能的过程，摩擦生热的过程中将机械能转化为内能，所以序号⑩的实例可以是摩擦生热，故AC正确；
B．序号④是电能转化为化学能，给充电宝充电是电能转化为化学能，能量的转化相同，故B正确；
D．根据能量转化和守恒定律知道，各种形式的能量都可以在一定条件下相互转化，且转化过程都要遵守能量守恒定律，故D错误。
故选ABC。
【精讲点拨】
1. 能量形式多样性：自然界中能量以多种形式存在，常见的有机械能（动能、势能）、内能、电能、化学能、光能、核能等。同一种现象可能涉及多种能量形式的描述。
2. 能量转化与转移的区别：能量转化是能量从一种形式转变为另一种形式，能量的形式发生改变，如摩擦生热（机械能→内能）；能量转移是能量从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，能量的形式不发生改变，如热传递（内能的转移）。
3. 能量守恒定律的理解：①“守恒”指能量的总量不变，而非某一种形式的能量不变；②能量守恒定律适用于自然界一切能量变化过程，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一；③能量的转化和转移具有方向性（不可逆性）。
4. 永动机不可能制成的原因：永动机设想不需要动力就能不断对外做功，但能量守恒定律表明，能量只能从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，任何机器都必须有能量输入才能对外做功，永动机不可能制造成功。
5. 分析能量转化问题的方法：在判断能量是如何转化时，可先找出是哪一种形式的能量减少了，哪一种形式的能量增加了，增加的那一种形式的能量就是由减少的那一种形式的能量转化而来的。
【课堂练习】
基础通关
1．（25-26九年级下·全国·课后作业）下列家用电器中，正常工作时，电能主要转化为机械能的是（　　）
A．电风扇 B．电热水壶 C．电熨斗 D．电视机
【答案】A
【详解】A．电风扇依靠电动机工作，正常工作时电能主要转化为机械能，故A符合题意；
B．电热水壶是加热设备，电能主要转化为内能，故B不符合题意；
C． 电熨斗依靠发热工作，电能主要转化为内能，故C不符合题意；
D．电视机工作时，电能主要转化为光能和声能，故D不符合题意。
故选A 。
2．（25-26九年级上·山西·阶段检测）图甲是太阳能照明风扇，图乙是太阳能照明风扇工作时的能量转化流程图，白天安装在室外的太阳能电池板工作时，给蓄电池充电，将能量以化学能的形式储存，室内的照明风扇工作时蓄电池给电动机和照明灯供电。对图乙方框中能量形式判断正确的是（　　）
A．①是“内能” B．②是“电能” C．③是“光能” D．④是“机械能”
【答案】B
【详解】我们按照能量转化的流程逐个分析方框的能量形式： 太阳能电池板先将太阳能转化为电能，给蓄电池充电时，电能转化为化学能储存在蓄电池中，因此①是电能；蓄电池对外供电时，将储存的化学能转化为电能，因此②是电能；电动机工作时，将电能转化为机械能带动风扇转动，因此③是机械能；照明灯工作时，将电能转化为光能实现照明，因此④是光能。
A．①是电能，不是内能，故A错误；
B．②是电能，故B正确；
C．③是机械能，不是光能，故C错误；
D．④是光能，不是机械能，故D错误。
故选B。
3．（2026·广东惠州·一模）如图是我国古籍《天工开物》中描绘造纸时“透火焙干”的情景。下列说法正确的是（　　）
A．木柴燃烧——化学能转化为电能 B．湿纸变干——升华
C．砖块升温——内能减少 D．透火焙干——热传递
【答案】D
【详解】A．木柴燃烧是一种化学反应，化学能转化为内能。故A错误；
B．湿纸变干，水分由液态变为气态，是汽化过程。故B错误；
C．砖块温度升高，内能增大。故C错误；
D．透火焙干，热量从高温物体传递给低温物体，是热传递过程。故D正确。
故选D。
4．（25-26九年级上·黑龙江佳木斯·期末）下列事例中，属于电能转化为机械能的是（ ）
A．运动员奔跑 B．电风扇工作
C．氢弹爆炸 D．内燃机做功冲程
【答案】B
【详解】A．运动员奔跑：将体内的化学能转化为机械能，不涉及电能。故A不符合题意；
B．电风扇工作：消耗电能，驱动扇叶转动，将电能转化为机械能，故B符合题意；
C．氢弹爆炸：将核能转化为内能、光能等，不涉及电能。故C不符合题意；
D．内燃机做功冲程：将内能转化为机械能，不涉及电能。故D不符合题意。
故选B。
5．（25-26九年级上·北京·期中）（多选）如图为小衡同学自制的简易热机模型，易拉罐内装入适量水，酒精灯对易拉罐底部加热，将“叶轮”靠近由罐子顶端小孔喷出的蒸气，叶轮快速转动。关于该热机模型工作过程中涉及到的知识以下说法正确的是（　　）
A．酒精燃料燃烧过程中，内能转化为化学能
B．罐中的水温是通过热传递的方式升高的
C．叶轮转动获得的机械能是由气体的内能转化而来的
D．若忽略叶轮轴部摩擦，则气体的内能全部转化为叶轮的机械能
【答案】BC
【详解】A．酒精燃烧是将燃料储存的化学能转化为内能，故A错误；
B．酒精灯加热过程中，热量从火焰转移到罐内水中，通过热传递的方式使水的内能增加，温度升高，故B正确；
C．高压水蒸气喷出推动叶轮转动，水蒸气的内能转化为叶轮的机械能，故C正确；
D．即使忽略轴摩擦，仍然有大量热量随水蒸气散失到空气中，不可能全部转化为叶轮的机械能，故D错误。
故选BC。
素养提升
6．（25-26九年级上·河南焦作·期中）如图所示是运动员在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。下列说法中正确的是（ ）
A．运动员在从A点到B点的过程中，机械能总量保持不变
B．运动员在从A点到B点的过程中，部分机械能转化为内能，不再遵循能量守恒定律
C．运动员从B点冲出后，部分机械能转化为内能，不能到达与A点高度相同的C点
D．运动员从B点冲出后，动能全部转化为重力势能，机械能总量保持不变
【答案】C
【详解】A．运动员从A到B的过程中，需要克服滑雪道的摩擦力和空气阻力做功，部分机械能会转化为内能，机械能总量减小，故A错误；
B．能量守恒定律是自然界的普遍规律，所有能量转化过程都遵循能量守恒；机械能转化为内能后，总能量仍然保持不变，故B错误；
C．运动员从B点冲出后，仍然不断克服阻力做功，机械能持续转化为内能，总机械能比A点更小，因此不能到达和A点高度相同的C点，故C正确；
D．由于空气阻力的存在，运动员从B点冲出后，动能不会全部转化为重力势能，部分动能会转化为内能，机械能总量减小，故D错误。
故选C。
7．（25-26九年级上·内蒙古赤峰·期末）多米诺骨牌起源于我国北宋时期。如图所示，将大小不一的木板按一定间距排列，轻轻碰倒第一张木板，其余木板将会依次倒下。推倒第一张最小的木板，我们提供的动能是很小的，但最后倒下的大木板却拥有很大的动能。关于能量为什么增加，下列说法正确的是（　　）
A．木板碰撞时内能转化为机械能 B．能量是可以凭空产生的
C．倒下木板的重力势能转化转移而来的 D．木板的惯性转化而来的
【答案】C
【详解】A．木板碰撞时主要是机械能的传递，并非内能转化为机械能，故A错误；
B．根据能量守恒定律，能量不能凭空产生，故B错误；
C．每张木板在倒下时，自身的重力势能会转化为动能，并传递给下一张木板，最终大木板累积了大量动能，故C正确；
D．惯性是物体的固有属性，不能转化为能量，故D错误。
故选C。
8．（2026·四川广元·一模）下列关于能量形式及应用的说法，正确的是（　　）
A．汽车刹车时，刹车片发热，是机械能转化为内能
B．蜡烛燃烧时，化学能全部转化为光能
C．从热汤中取出金属勺子，由烫手到不烫手的过程其内能不变
D．植物吸收太阳光进行光合作用，将化学能转化为光能
【答案】A
【详解】A．汽车在刹车过程中，克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，故A正确；
B．蜡烛燃烧是将蜡烛的化学能通过燃烧释放出来，转化为光能和内能，故B错误；
C．从热汤中取出金属勺子，勺子从烫手到不烫手的过程，温度降低，向周围空气散热，内能减小，故C错误；
D．植物吸收太阳光进行光合作用，将太阳能转化为化学能，储存起来，故D错误。
故选A。
9．（25-26九年级上·广西南宁·期中）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．小球运动到相同的高度，具有相同的动能
B．在此过程中，小球的机械能总量是保持不变的
C．小球弹起的高度越来越小，说明在此过程中能量不守恒
D．在小球的运动过程中，有一部分机械能转化成了内能
【答案】D
【详解】AB．由频闪照片可见弹跳高度递减，说明总机械能逐渐衰减；相同高度，重力势能相同，但因总机械能逐次衰减，故动能必然逐次减小，故AB错误；
CD．小球在弹跳过程中需要克服空气阻力做功，部分机械能转化为内能，同时与地面碰撞时也会有部分机械能转化为内能。这些因素导致小球的机械能逐渐减少，但总能量仍然是守恒的，故C错误，D正确。
故选D。
10．（25-26九年级上·山东济南·期末）（多选）如图是课外兴趣小组制作的“蒸汽船”模型，在铜制容器中盛有一定量的水之后安装在“船体”上，用蜡烛对铜质容器底部加热，一段时间后铜质容器内水温升高产生蒸汽，铜管向后喷气，“蒸汽船”就会向前行驶，下列说法正确的是（ ）
A．水温升高是通过热传递来改变内能的
B．蜡烛在燃烧过程中，其热值保持不变
C．水在沸腾时虽然有热量的散失，但能量的总量守恒
D．在容器中多装水，“蒸汽船”运动的速度一定能增大
【答案】ABC
【详解】A．用蜡烛对铜质容器底部加热，水吸收铜制容器传递的热量，温度升高，此过程是通过热传递改变内能，故A正确；
B．热值是燃料的一种特性，其大小由燃料的种类决定，与燃料的质量、是否燃烧、燃烧是否充分等因素无关，因此蜡烛燃烧过程中，热值保持不变，故B正确；
C．根据能量守恒定律，水沸腾时虽有热量散失，但散失的热量并未消失，只是转移到了周围环境中，能量总量仍守恒，故C正确；
D．“蒸汽船”运动的速度取决于蒸汽对船体的推力大小等因素，过多的水可能导致蒸汽产生速度减慢，推力也不一定增大，因此多装水“蒸汽船”运动的速度不一定增大，故D错误。
故选ABC。
迁移创新
11．（25-26九年级上·山西吕梁·期中）神奇的“饮水鸟”能不停地点头“喝”水。它的下球中装有乙醚，乙醚吸收空气中的热量汽化后，下球气压增大，将乙醚压入上球，饮水鸟的重心上移，“低头喝水”，如图乙，此时上、下球连通，气压相同，乙醚流回下球，恢复图甲状态，如此反复。则（ ）
A．“饮水鸟”低头过程中将机械能转化为电能
B．如果没有能量补充，“饮水鸟”会停止运动
C．“饮水鸟”在运动的过程中不涉及能量的转化
D．“饮水鸟”不遵循能量守恒定律
【答案】B
【详解】A．“饮水鸟”的工作过程是乙醚吸收空气中的热量汽化，内能转化为乙醚蒸气的内能，推动乙醚液体上升，使“饮水鸟”的重心升高，机械能增加，这个过程主要是将内能转化为机械能，不涉及电能的转化，故A错误；
B．“饮水鸟”的运动需要不断地从周围空气中吸收热量（能量）来维持，如果没有能量补充，乙醚无法持续汽化，内外压强差不能维持，它就会停止运动，故B正确；
C．“饮水鸟”在运动的过程中，存在内能和机械能之间的相互转化，并非不涉及能量转化，故C错误；
D．“饮水鸟”和外界有能量交换，不是凭空动起来的，因此根据能量守恒定律可知，“饮水鸟”不是永动机，其能量转化过程符合能量守恒定律，故D错误。
故选B。
12．（2020·山东潍坊·二模）（多选）如图所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，做好后将它从不太陡的斜面滚下，会看到它从斜面上加速滚下，滚到水平面上后减速停止，然后又反向滚回到斜面上（　　）
A．罐子在滚动过程中没有力对其做功
B．罐子滚动过程中第一次速度变为零时，橡皮筋的弹性势能最大
C．罐子在水平面上最终停止运动说明能量守恒定律不一定成立
D．罐子在斜面和水平面上来回滚动的过程中，机械能不守恒
【答案】BD
【详解】A．罐子在向下滚动的过程中，受到竖直向下的重力，所以重力做了功，同时，罐子在反向滚回前要克服橡皮筋的弹力做功，反向滚回过程，橡皮筋的弹力对罐子做功，故A不符合题意；
B．罐子从斜面滚下时，重力势能转化为动能和弹性势能，在水平面滚动时，动能转化为弹性势能，当动能减小到0，即速度为0时，弹性势能最大。之后，反向滚回斜面，再次速度为零。故B符合题意；
C．罐子在斜面与水平面间运动，最后在水平面停止的过程，机械能转化成内能，而不是机械能消失了，故C不符合题意；
D．罐子在斜面和水平面上来回滚动的过程中，受到摩擦力，将部分机械能转化为其它形式的能，所以机械能不守恒，故D符合题意。
故选BD。
13．（25-26九年级上·河南许昌·期中）喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶子进行了如下游戏探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖（如图甲）；扭转瓶身（如图乙）；拧松瓶盖（如图丙），瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶口出现白雾（如图丁），这四个过程分析正确的是（ ）
A．瓶口出现的白雾是水蒸气
B．扭转瓶身的过程，相当于汽油机的压缩冲程
C．瓶盖冲出后瓶内气体的内能增加，温度降低
D．瓶盖被瓶内的气体冲出的过程，机械能转化为内能
【答案】B
【详解】A．瓶口出现的白雾是水蒸气遇冷液化的小水珠，不是水蒸气，因为水蒸气人眼看不到，故A错误；
B．扭转瓶身的过程中，压缩瓶内气体做功，将机械能转化为瓶内气体的内能，相当于汽油机的压缩冲程，故B正确；
C．瓶盖冲出时，瓶内气体对瓶盖做功，将内能转化为盖子的机械能，故瓶内气体的内能减小，温度降低，故C错误；
D．瓶盖被瓶内的气体冲出的过程，瓶内气体的内能转化为瓶盖的机械能，故D错误。
故选B。
14．（24-25九年级上·江苏宿迁·阶段检测）如图所示是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中①和②为楔块，③和④为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中，有以下说法：
A．缓冲器的机械能守恒
B．摩擦力做功消耗机械能
C．垫板的动能全部转化为内能
D．弹簧的弹性势能全部转化为动能
从上面选项中选择正确说法 ___________，然后解释该结构工作的原理 ___________。
【归纳整理】
【课后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？
收获：
（1）我了解了能量守恒定律的内容：能量既不会凭空 ，也不会凭空 ，它只会从一种形式 为其他形式，或者从一个物体 到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量 。
（2）我掌握了能量守恒定律的表达式：减少的能量 = 的能量。
（3）我知道了永动机不可能制成的原因：永动机违背了 定律。
问题：
（1）能量守恒定律和能量转化效率之间有什么关系？
（2）在能量转化过程中，为什么能量转化效率不可能达到 100%？
（3）永动机为什么不能制造成功？请用能量守恒定律加以说明。
（4）我还想进一步了解： 。

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