14.1 能量的转化与守恒 预习讲义-2025-2026学年人教版物理九年级全一册

2025-2026学年物理九年级全册 第十四章 内能的利用 第一节 能量的转化与守恒 （预习讲义） 姓名： 班级： 学习目标 1. 知道能量的多种形式，能说出一些常见的能量形式（如机械能、内能、电能、化学能、光能、核能等）。 2. 理解能量可以从一种形式转化为另一种形式，并能识别生产、生活中一些简单的能量转化实例。 3. 理解能量守恒定律的内容，并能认识到能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。 4. 能运用能量守恒定律分析一些简单的物理现象，了解能量守恒定律在生产、生活中的应用。 知识梳理 1. 能量的多种形式：自然界存在着多种形式的能量，例如：机械能（包括动能和势能）、内能、电能、化学能、光能、声能、核能等。 2. 能量的转化：在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。例如，水电站里，水的机械能转化为电能；燃料燃烧时，化学能转化为内能。 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. 能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。 知识讲解 1、 能量的多种形式 1. 机械能：物体由于运动而具有的能叫动能，由于被举高或发生弹性形变而具有的能叫势能（重力势能和弹性势能）。动能和势能统称为机械能。例如，运动的汽车具有动能，被举高的杠铃具有重力势能，被压缩的弹簧具有弹性势能。 2. 内能：物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。一切物体在任何情况下都具有内能。 3. 电能：电流所具有的能量。例如，电灯发光、电动机转动都需要电能。 4. 化学能：物质发生化学反应时所释放的能量，或者物质内部储存的能量。例如，燃料燃烧、干电池供电都利用了化学能。 5. 其他形式：如光能（光具有的能量）、声能（声音具有的能量）、核能（原子核发生变化时释放的巨大能量）等。 2、 能量的转化 1. 概念：能量可以从一种形式转变为另一种形式，这种过程叫做能量的转化。 2. 生活中的实例： · 水电站发电：水的机械能（重力势能转化为动能）转化为电能。 · 电动机工作：电能转化为机械能。 · 燃料燃烧（如煤炭燃烧、汽油燃烧）：化学能转化为内能。 · 太阳能电池板：太阳能转化为电能。 · 电灯发光：电能转化为光能和内能。 · 摩擦生热：机械能转化为内能。 · 蓄电池充电：电能转化为化学能；蓄电池放电：化学能转化为电能。 3、 能量守恒定律 1. 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. 解读： · “不会凭空消灭，也不会凭空产生”：意味着能量不能无中生有，也不能随意消失。 · “转化”：能量从一种形式变为另一种形式。例如，火柴燃烧，化学能转化为内能和光能。 · “转移”：能量从一个物体转移到另一个物体，能量的形式不变。例如，热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体。（注意：初中阶段我们主要强调“转化”） · “总量保持不变”：在整个过程中，参与变化的所有能量之和是不变的。 3. 理解：例如，一个物体从高处自由落下（忽略空气阻力），它的重力势能逐渐减小，动能逐渐增大，重力势能转化为动能。在这个过程中，机械能的总量保持不变（机械能守恒，这是能量守恒的一种特殊情况）。如果考虑空气阻力，一部分机械能会转化为内能（物体和空气的温度略有升高），但机械能和内能的总量仍然保持不变。 4、 能量转化和守恒定律的重要意义 1. 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。 2. 它揭示了各种形式的能量之间的联系，是我们认识自然、利用自然的重要依据。 3. 无论在物理、化学、生物等各个领域，能量守恒定律都适用。 知识总结 1. 能量的多样性：自然界存在着机械能、内能、电能、化学能、光能等多种形式的能量。 2. 能量的转化：能量可以从一种形式转化为另一种形式，生活中存在大量能量转化的实例。 3. 能量的守恒：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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，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。 4. 核心思想：能量守恒定律是自然界的基本规律，一切与能量有关的现象都遵循这一定律。 巩固练习 一、单项选择题 1．下列关于能量守恒和转化的说法正确的是（　　） A．风力发电，说明能量可以凭空产生 B．汽车刹车，说明能量可以凭空消失 C．木炭燃烧，说明光能可以转化为化学能 D．钻木取火，说明机械能可以转化为内能 2．各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的，下列几幅图按能量转化的顺序，排列正确的是（　　） A．①②③④ B．②③④① C．②①③④ D．①③④② 3．电动扫地车正沿斜坡向上匀速前进，并将地面上的垃圾吸入车内。此过程中，扫地车整体的（　　） A．动能变小，重力势能变大 B．动能不变，重力势能变大 C．机械能增大，电能转化为机械能 D．机械能不变，动能转化为重力势能 4．有人设想在夏天用电冰箱来降低房间的温度.他的办法是关好房间的门窗，然后打开冰箱的所有门，让冰箱运转.如果不考虑室内外热量的传递，则开机后，室内的温度将（　　） A．逐渐有所升高 B．保持不变 C．有所降低 D．有时降低，有时升高 E．开机时降低，停机后升高 F．开机时升高，停机后降低 5．2025年4月19日，全球首届人形机器大半程马拉松赛在北京举行：20支人形机器人赛队当天与人类跑者+起参加北京半程马拉松，最终有6名机器人完赛，来自北京的“天工Ultra”夺得全球首届人形机器人半程马拉松赛事冠军。如图所示，以下关于机器人跑步过程中的一些说法正确的是（ ） A．机器人在前进过程中受到惯性的作用 B．机器人与地面之间的摩擦力会阻碍其向前运动 C．机器人加速前进时，其受到的合力方向与运动方向相反 D．机器人靠电动机驱动前进，是将电能转化为机械能 6．在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间，橡胶塞被推出，管口出现大量“白气”，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．水变热的过程，其内能是通过做功的方式改变的 B．橡胶塞被推出的过程中，水的内能全部转化为塞子的机械能 C．水蒸气推出橡胶塞的过程中，水蒸气的内能减小 D．管口出现的“白气”是试管内的水直接汽化形成的 7． 如图所示，是AI根据古诗《饮湖上初晴后雨（其二）》的意境并融入新农村建设元素创作的国画作品。下列描述正确的是（　　） A．山间的雾是汽化放热形成的 B．船的倒影是光的反射形成的 C．风力发电机把电能转化为动能 D．太阳能路灯发光时不需要电源 8．“双减”政策的出台让绵阳市中小学生的课外生活更加丰富多彩。关于如图所示的学生活动涉及的物理知识，下列说法正确的是（　　） A．图甲：纸飞机离手后还会继续飞行，是由于纸飞机受到了惯性的作用 B．图乙：如果足球在运动过程中所受外力都消失，那么足球将做匀速直线运动 C．图丙：小球从光滑轨道A点静止下滑，离开B点后最符合题意的运动轨迹是b D．图丁：自行车刹车时用力捏紧车闸，是为了增大压力，从而减小摩擦 二、填空题 9．2024年10月30日，神舟十九号载人飞船发射取得圆满成功。火箭发动机工作时，先将燃料的化学能转化为内能，再将内能转化为　 　能；高温高压的燃气对火箭做功，燃气的内能会　 　（选填“增大”或“减小”）。 10．流星是指运行在星际空间的流星体进入地球大气层，并与大气摩擦燃烧所产生的光迹。流星体在进入大气层坠落到地面的过程中，重力势能　 　 ，与大气摩擦导致流星体表面温度急剧升高，部分　 　 能转化为内能。 11．中华艺术“烙画”相传源于秦朝，即用火烧铁杆(现代发展为电烙铁)在物体上熨出烙痕作画。电烙铁通电升温的过程是能量的　 　过程，“画布"升温的过程是能量的　 　(前两空均选填“转化”或“转移”)过程。整个过程中，能量　 　(选填“是"或“不是")守恒的。 12． 2025年1月，中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置实现1亿摄氏度高温下1066秒的稳态运行。在核聚变过程中核能转化为内能，但内能却不能自发地转化为核能。说明能量的转化具有　 　性；在能量转化和转移的过程中，能量的总量保持　 　。 13．题图是能在空间站使用的太空笔的结构简图，它包括笔尖、墨水、活塞、压缩氮气等，书写时，被压缩的氮气体积膨胀，将墨水推出，则笔内墨水的质量　 　，氮气的密度　 　，氮气的内能　 　（均选填“变大”“变小”或“不变”）. 14．南水北调穿黄工程是人类历史上最宏大的穿河水利工程，如题图所示，进水口、穿黄隧洞和出水口　 　（选填“能”或“不能”）构成一个连通器，随洞中水流的动能由水的　 　能转化而来，黄河堤坝设计成上窄下宽，是因为液体压强与　 　有关. 15．玉兔二号巡视器所在的月球背面着陆区，月夜的最低温度达到-190℃。我国科研人员能设计了如图所示的保温装置.该装置以氨为工作物质，液态氨通过蒸发器时，吸收核酸混释放的热量变为高温蒸气，蒸气经汇流器聚集，沿蒸气管路到达巡视器本体结构的铝线索结构板，为结构板加热并变为液态氨，再沿着液体管路经储液器、分流器进入蒸发器，罐平往复.保温装置中的核热源将核能转化为氨的　 　能.氨在蒸发器中发生　 　(填涂态变化名称)吸收热量，在铝蜂窝结构板发生液化，　 　热量. 三、实验探究题 16．在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让a、b的两个小球分别从同一斜面上由静止滚下，小球撞击放在水平木板上的同一木块，使木块滑动，虚线位置为木块滑动一段距离后停止的位置。 木块最终会停下来的主要原因是　 　，在此过程中木块通过　 　方式把动能转化为内能；根据乙图和丙图所示实验，判断出b小球质量更大，你判断的理由是　 　。 17．如图，忽略空气阻力，球以某速度从M点沿粗糙轨道开始运动，到达P点时离开轨道；然后球上升至最高点N后开始下落经过Q点。O、P处在同一水平高度。 （1）球在O、P两点的速度分别为vO和vp，则vO　 　vp（选填“>”、“=”或“<”）； （2）最高点N与M点对比，N　 　比M高（选填“可能”或“不可能”），现在N点的机械能　 　Q点的机械能（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 18．如图所示实验和设想。 （1）图甲中，两个底面平整、干净的铅柱压紧后，下面可吊起一个重物，说明铅柱的分子间存在　 　力； （2）图乙所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，迅速下压活塞后，硝化棉的内能　 　（选填“增加”或“减少”），这是利用　 　的方式增大内能； （3）图丙是一种设想中的永动机。从能量守恒的角度可知它　 　（选填“能”或“不能”）一直工作下去。 19．图甲是“探究水沸腾时温度变化的特点”实验装置 （1）图甲中温度计示数为　 　℃； （2）实验中除了图甲的器材，还需要的测量工具是　 　； （3）加热4分钟后，水开始沸腾，图乙是根据实验数据绘制的图像，分析图像可得：水沸腾过程中，吸收热量，温度　 　；此时，向烧杯中加入适量冷水，发现烧杯内的水停止了沸腾，则此时烧瓶内水的沸点　 　（选填“大于”、“等于”或“小于”）98℃； （4）加热过程中，能量通过酒精灯火焰从石棉网传递给烧杯，而不会从烧杯传递给石棉网，说明能量的转移具有　 　性。 参考答案 1．D 2．C 3．C 4．A 5．D 6．C 7．B 8．B 9．机械；减小 10．减小；机械 11．转化；转移；是 12．方向；守恒 13．变小；变小；变小 14．能；重力势；液体深度 15．内；汽化；放出 16．见详解；做功；见详解 17．；可能；等于 18．（1）引 （2）增加；做功 （3）不能 19．（1）95 （2）秒表 （3）不变；等于 （4）方向 学科网（北京）股份有限公司 $