14.1能量的转化与守恒 课件--2025-2026学年人教版物理九年级上学期

初中物理鹿老师 第十四章 内能的利用 第十四章 内能的利用 初中物理鹿老师 第1节 能量的转化与守恒 第十四章 内能的利用 初中物理鹿老师 素养目标 物理观念：了解能量及其存在的多种形式；能列举各种能量之间的转化及同种能量之间的转移；理解能量守恒定律，体会能量守恒定律的普适性。 科学思维：通过学习，体会能量不会凭空消失，只会从一种形式转化为其他形式，或从一个物体转移到另一个物体；用能量转化与守恒的观点解释常见的自然现象。 科学探究：通过分析具体的能量转化实例，培养学生的分析和归纳能力。 科学态度与责任：培养学生对科学的兴趣和探索精神，激发学生学习物理的热情。使学生认识到能量转化与守恒是自然界的基本规律，培养学生的科学世界观。 初中物理鹿老师 重、难点 教学重点：理解能量的转化和能量守恒定律。 教学难点：灵活运用能量的转化和能量守恒定律解释生产生活中的现象。 14.1 初中物理鹿老师 能量的转化与守恒 通过前面的学习，我们已经发现可以通过做功将其他形式的能量转化为内能。 生活中的风能、太阳能（如图）、电能、水能、化学能等，也可以相互转化吗？ 能量的转化 14.1 初中物理鹿老师 能量的转化与守恒 完成下面一组小实验： 1.来回迅速摩擦双手。 机械能 内能 能量的转化 14.1 初中物理鹿老师 能量的转化与守恒 完成下面一组小实验： 1.来回迅速摩擦双手。 2.用黑色烧杯盛些水，插入温度计后，放在阳光下。 机械能 内能 光能 能量的转化 14.1 初中物理鹿老师 能量的转化与守恒 完成下面一组小实验： 1.来回迅速摩擦双手。 2.用黑色烧杯盛些水，插入温度计后，放在阳光下。 3.将太阳能电池连在小电扇上，并使太阳能电池对着阳光。 机械能 内能 光能 电能 能量的转化 14.1 初中物理鹿老师 能量的转化与守恒 完成下面一组小实验： 1.来回迅速摩擦双手。 2.用黑色烧杯盛些水，插入温度计后，放在阳光下。 3.将太阳能电池连在小电扇上，并使太阳能电池对着阳光。 4.将塑料棒在毛衣上摩擦后靠近细碎的纸片。 机械能 内能 光能 电能 14.1 初中物理鹿老师 能量的转化与守恒 机械能 内能 光能 电能 化学能 自然界中的各种现象都是互相联系的。 科学家们经过长期探索，发现能量转化非常普遍。 在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。 能量的转化 14.1 初中物理鹿老师 能量的转化与守恒 能量守恒定律 停止用力，摆动的秋千会越摆越低。 讨论秋千在运动中的能量转化。 为什么它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？ 秋千和空气间有阻力，绳索间存在摩擦力。 秋千要克服这些阻力做功，一部分机械能逐渐转化为内能。 机械能总量逐渐减少，最终机械能变为零，全部转化为内能。 14.1 初中物理鹿老师 能量的转化与守恒 能量守恒定律 掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低。 讨论小球在运动中的能量转化。 为什么它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？ 小球和空气间有阻力。 小球要克服这些阻力做功，一部分机械能逐渐转化为内能。 机械能总量逐渐减少，最终机械能变为零，全部转化为内能。 14.1 初中物理鹿老师 能量的转化与守恒 能量守恒定律 大量事实表明： 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。 所有能量转化的过程，都遵循能量守恒定律。 能量既不会凭空消失，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。 14.1 初中物理鹿老师 能量的转化与守恒 能量守恒定律 能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从物体的一部分转移到其他部分。 14.1 初中物理鹿老师 能量的转化与守恒 能量守恒定律 不少人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。 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。 永动机违背了能量守恒定律。 14.1 初中物理鹿老师 能量的转化与守恒 能量守恒定律 如图所示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？ 假设高处的水具有的机械能为。 水轮机转动的各部件间存在摩擦， 会有部分机械能转化为内能。 根据能量守恒定律：。 无法制成永动机，因为永动机违背了能量守恒定律。 初中物理鹿老师 14.1 能量的转化与守恒 对热的本质的认识过程 热是一种常见的现象。热是什么？ 17世纪以后，根据摩擦生热的现象，不少物理学家都认为热是一种特殊的运动形式，但是这种看法由于缺乏精确的实验证据，还不能形成科学的理论。 热质说将热看成一种没有质量或不可称量的流质——热质，认为热质不生不灭，存在于一切物体之中，物体的冷热程度，取决于其中所含热质的多少。到了18世纪，热质说由于能够解释某些实验结果，因而在当时获得了承认。热质说对摩擦生热的解释是，摩擦并没有改变热质的总量，但物质在摩擦时比热容降低了，因此摩擦可以使物体的温度升高。 1798年，英国物理学家伦福德发现钻孔钻下的金属屑具有极高的温度，甚至可以使水沸腾，伦福德认为，由摩擦所生的热，来源似乎是无穷无尽的，要用热质说解释摩擦生热现象，钻下的金属屑的比热容要改变很大才行。于是他设计并做了一系列实验，发现钻下的金属屑的比热容在摩擦时并没有降低。根据实验结果，伦福德断言热质说不足为信，应当把热看成一种运动形式。热质说的统治地位开始动摇了。 1799年，英国化学家戴维做了更加严格的实验，有力地打击了热质说。 此后，科学家进一步研究了热和做功的关系，特别是英国物理学家焦耳做了大量实验，定量地研究了热和功的关系，证明做了多少机械功，就有多少机械能转化成与热相关的能量。焦耳的工作表明热不是一种特殊的物质，同时为能量守恒定律奠定了基础。 能量守恒定律的建立，彻底否定了热质说，同时为分子动理论的发展开辟了道路。人们认识到：宏观的热现象原来是物体内部大量分子的无规则运动的表现，物体内部的能量就是前面讲过的内能。热量不表示物质所含“热质”的多少，而表示在热传递过程中传递的能量的多少。 透过表面现象追求背后的本质，这是科学家寻根究底、追求真理精神的体现。 初中物理鹿老师 课堂小结 14.1 能量的转化与守恒 能量的转化与守恒 能量的转化 能量守恒定律 自然界中的各种现象都有着密切联系。 科学家们经过长期探索，发现能量转化是非常普遍的。 在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。 内容：能量既不会凭空消失，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。 永动机不可能实现，永动机违背了能量守恒定律。 1.用水发电时，水从高处流下冲击水轮机，水轮机转动并带动发电机发电。在这个过程中发生了哪些能量转化？ 初中物理鹿老师 练习与应用 解： 高处的水流下来时水的重力势能减小，动能增加，重力势能转化为动能； 冲击水轮机的叶片使水轮机转动，是水的动能转移到了叶片上； 水轮机转动并带动发电机发电，将机械能转化为电能。 所以整个过程中，能量的转化过程是：重力势能→动能→电能。 13.1 热量 比热容 初中物理鹿老师 练习与应用 2.如图展示的是“风光互补”景观照明灯。它的最上端是一台风力发电机，灯柱上还配有太阳能电池板，底部的蓄电池可以储存电能。请说明这种景观照明灯在储能和照明时有哪些能量转化。 13.1 热量 比热容 解： 白天，风力发电机将风的机械能转化为电池板的化学能； 太阳能电池板将太阳能转化为电池板的化学能。 晚上，照明时，将化学能转化为电能，然后再转化为光能。 初中物理鹿老师 练习与应用 3.如上图是运动员在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。运动员在空中能否达到与A点高度相同的C点？为什么？ 13.1 热量 比热容 解： 如果达到与A点高度相同的C点，则需要在C点的机械能与A点的机械能相等，当没有任何摩擦阻力时，根据能量守恒定律可知，运动员在空中能到到与A点高度相同的C点。 实际上运动员在A点自由滑下到B点的运动过程中，受到摩擦阻力与空气阻力的作用，机械能会减少。在B点到C点的运动过程中，受到空气阻力的作用，机械能会继续减少。所以在空中不能达到与A点高度相同的C点。 乙 初中物理鹿老师 练习与应用 4.食物也是一种“燃料”，葡萄糖等营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞生命活动所需的能量。这种过程没有火焰，但化学能同样可以转化为内能。从能量守恒的角度看，食物提供的化学能还转化为哪些能量？ 人体摄入的能量（营养师常称之为热量）过多或过少，都有损于健康。对于正在长身体的初中学生，每天应该摄入多少能量？应该如何调整饮食？查阅资料、进行调查，写一篇科学报告，并与同学交流。 13.1 热量 比热容 解： 食物的化学能除转化为内能外，还可以转化为机械能，使人体器官和人体肌肉运动。因为人体内还会产生微弱的生物电流，所以食物提供的化学能还可以转化为电能。食物的化学能还可以转化为人体本身的化学能，以脂肪等形式储存于体内。 查阅资料时可利用电脑在搜索框中输入“初中学生每天摄入能量”进行搜索、查询。 初中物理鹿老师 练习与应用 5.如图所示，轻轻推倒第一块小木板就会产生连锁反应，使最后一块大木板被推倒。有人认为，实验说明了用很少的能量可以产生较多的能量，所以能量守恒定律不成立。你认为他的说法正确吗？说说理由。 13.1 热量 比热容 解： 第一块小木板倒下时，其所处高度减小，重力势能减小，动能增大，该过程中重力势能转化为动能； 这部分能量就转移给下一块木板，下一块木板倒下时具有的能量就等于自己本来就有的重力势能加上前一块木板转移过来的能量，总的能量更大，木板被推倒的速度变大。 以此类推，最后一块大木板获得的能量达到最大，该能量都是原来小木块的重力势能转化来的，并不违背能量守恒定律。 初中物理鹿老师 谢 谢 $$