14.1 能量的转化与守恒 -2025-2026学年人教版（2024）物理九年级全一册

第十四章 内能的利用 第1节 能量的转化与守恒 学习目标 1.能列举生活中机械能、内能、电能等不同形式能量的转化实例，说明能量转化的普遍性。 2.通过秋千摆动、小球弹跳等案例，归纳能量守恒定律的内涵，能用定律解释“永动机不可能制成”的原因。 3.能分析自然界和生活中能量转化过程，说明能量总量保持不变。 4.体会科学理论的发展历程，形成“守恒”的物理思维方法。 5.关注能量利用与社会发展的关系，认识节能的重要性，树立可持续发展观念。 课前导入 任务一：探索能量转化的多样性 问题1：摩擦双手的实验中，你感受到了什么？这种能量是如何转化的？ 自主学习：想想做做，回答下列问题。 机械能转化为内能 自主学习：想想做做，回答下列问题。 问题2：晒太阳时，水温上升，这是哪种能量转化成了哪种能量？ 问题3：太阳能风扇，哪种能量转化成了哪种能量？ 问题4：塑料笔杆摩擦后能吸纸片，这说明了什么能量转化？ 太阳能转化为内能 太阳能转化为机械能 机械能转化为电能 问题5：你能举例说明生活中的一些能量转化例子吗？ 电能转化为机械能 化学能转化为内能 化学能转化为光能 机械能转化为电能 电能转化为机械能 一个小球转移到 另一个小球 高温物体转移到 低温物体 光能转化为化学能 能量的转移 4 6 9 5 8 7 2 1 3 4 6 9 5 8 7 2 1 3 问题6：不同形式的能量可以在一定条件下相互转化，图中给出了两个实例，你能补充其它的吗？ 摩擦生热 做功冲程 电动机 发电机 地热发电 火药爆炸 压缩二氧化氮 太阳帆 敲击生火花 4 6 9 5 8 7 2 1 3 高温物体发光 太阳能热水器 光合作用 充电器充电 呼吸作用 电池供电 太阳能电池 燃料燃烧 吸热化学反应 4 6 9 5 8 7 2 1 3 任务二：理解能量守恒定律 问题1：为什么秋千和小球会越摆/跳越低？减少的机械能去哪里了？ 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。 大量事实表明，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。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。 要使机器持续不断地做功，即要有水不断地流下来，就要消耗能量把流到低处的水抽到高处，而做机械运动的各部件之间有摩擦，会产生内能，机械能就会逐渐减少，使流下的水不能全部抽回。 图14.1-4是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，使叶片转动来对外做功，同时带动抽水机将水从低处抽到高处，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? 任务三：深入探究能量转化的具体实例 能量转化和转移过程是有方向性的。 问题：冰箱是如何利用能量来保持食物新鲜的？它涉及哪些能量转化过程？ 冰箱利用电能驱动压缩机工作，将电能转化为机械能；通过制冷循环，将冰箱内部的热量转移到外部环境中，这个过程中涉及到了制冷剂的内能变化（虽然不直接说是机械能转化为内能，但制冷循环是能量转移的关键）和热量的传递。 能量在利用的过程中，总有一部分能量无法自动转化为其他形式的能量，因而无法再利用。 热量只能自发的从高温物体向低温物体转移，而不能自发的反向转移。若要实现其反相转移，需要外界适当干预，或满足一定条件。如冰箱可以将热量从高物体向高温物体转移，但外界必须做功。 判断：热量只能从高温物体传递向低温物体。 课堂小结 一:能量转化的多样性 二：能量守恒定律 三：能量转化 各种利用内能做功的机械 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 能量转化和转移过程是有方向性的 课堂训练 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.暖瓶赛跳起时，机械能化为内能 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 2.根据能量守恒定律，下列情形可能发生的是（ ） A.随着科学技术不断发展和提高，永动机是可以制成的。 B.两个斜面相对连接，小球从左斜面滚下后冲上右斜面。 C.电水壶里的水沸腾后断电，水的沸腾却一直持续下去。 D.出枪膛的子弹射穿木板后，以更快的速度继续运动。 C B 课堂训练 3. 在某密闭隔热的房间内有一电冰箱，现接通电源使电冰箱开始工作，并打开电冰箱的门，则过段时间后室内的温度将（ ） A．降低 B．不变 C．升高 D．无法判断 C 课堂训练 4．如图所示为生活中常用的热水瓶，其外壁采用镀银的双层玻璃，并将中间抽成真空，这是为了减少____________。注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，软木塞会跳起来，这一过程中瓶内气体的 _______能转化为软木塞的机械能。汽油机 的_______冲程也发生同样的能量转化。 热量散失 内 做功 课堂训练 5.一个同学把乒乓球从1m高处自然放手，反弹后不能上升到高于1m的地方。 （1）这是不是违反了机械能转化和守恒规律？为什么？ （2）若要使乒乓球反弹的高度超过1m，你该怎么办？ 解：（1）没有违反机械能转化和守恒规律； 因为乒乓球在下落的过程中和碰撞过程中，需要克服空气摩擦阻力来做功和能量损耗，消耗掉一部分能量，发生了能量的转化； 课堂训练 解：（2）用力向下打乒乓球，就给了乒乓球一个初速度，也就有了初动能，在碰撞过程中会有能量的损失，但如果你给的初动能大于这个能量损失，即能量补给大于能量损失，那么球弹到原先高度时（这时重力势能与下落时是相同的），球仍具有能量，所以还会向上运动，弹到高出原来的高度。 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 $$