第2节 能量守恒定律（教学课件）物理教科版2024九年级下册

第2节 　能量守恒定律 九年级物理下册 •教科版2024年 第十一章　能源与可持续发展 学习目标 01 02 03 04 物理观念 培养学生理解能量是自然界的基本存在形式，能量守恒是自然界普遍存在的规律，形成科学的能量观。 科学思维 通过观察、实验和数据分析，培养学生运用模型建构、逻辑推理等科学思维方法。 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，通过讨论交流，培养学生的合作学习能力和表达能力。 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定律是自然界的基本规律，培养学生的科学世界观。 重点难点 能量守恒定律的理解和应用。 教学重点 复杂能量转化过程的判断； 能量转化的效率的实际应用。 教学难点 课堂导入 上抛的皮球最终会静止于地面，摆球的摆动也不会永远维持下去，停止施力后秋千会越摆越低…… 能量会消失吗？ 探究新知一　能量守恒定律 　　在前面的学习内容中，我们知道能量存在的形式多种多样， 且不同形式的能量之间能相互转化。 电灯工作过程： 电能转化为光能和内能 太阳能电池工作过程： 太阳能转化为电能 发电机工作过程： 机械能转化为电能 电动机工作过程： 电能转化为机械能 探究新知一　能量守恒定律 摆动的秋千，在停止用力后会越摆越低，为什么会这样呢？ 荡秋千 秋千在运动中高度逐渐降低的原因： 演示实验 机械能转化为内能 探究新知一　能量守恒定律 a b v 木块从a运动到b停下的过程： 动能转化为内能 探究新知一　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。 　　在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体或从物体的高温部分转移到低温部分，这些都属于能量的转移。 一杯热水会变凉，热水的内能去哪儿了? 热水减少的内能传递给了空气， 空气的内能增加。 探究新知一　能量守恒定律 1.定义：能量既不能创造，也不会消失。能量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。而在能量的转化和转移的过程中，总量保持不变。这就是能量守恒定律。 能量守恒定律 2.能量守恒定律理解： 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。 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，都服从能量守恒定律。 探究新知一　能量守恒定律 　　在行驶的燃油汽车中，燃料的化学能通过燃烧转化为燃气的内能，再通过发动机做功把内能转化为机械能。在这个过程中，燃料的化学能一部分转化为机械能，一部分转化为发动机和周围环境的内能，能量的总量不变。 从日常生活到科学研究、工程技术，这一定律都发挥着重要的作用 。 3.运用能量守恒定律分析问题 克服摩擦消耗的能量W1 废气排出带走的能量W2 机械传热损失一部分能量W3 驱动有用 机械能W有用 燃料的化学能 W化学=W有用+W1+W2+ W3 下列有关能量的转化和守恒的说法中，正确的是（　　） A．内能和机械能可以相互转化，说明能量的转化不具有方向性 B．能量只有在忽略摩擦力和阻力时才能守恒 C．小球在地面弹跳的高度越来越低，说明能量的总量减少了 D．一个物体具有的能量增加，必然有别的物体具有的能量减少 【学习任务一】能量守恒定律 D 探究新知一　能量守恒定律 解：A、能量的转化和转移具有方向性，比如内能可以自发地从高温物体转移到低温物体，但不能自发地从低温物体转移到高温物体；机械能可以转化为内能，但内能不能全部转化为机械能而不引起其他变化。所以内能和机械能可以相互转化，但能量的转化具有方向性，A错误； B、能量都是守恒的，只是在有摩擦和阻力的情况下，机械能会转化为内能等其他形式的能，机械能不守恒，但总能量守恒，B错误； C、小球在地面弹跳的高度越来越低，是因为小球在弹跳过程中受到空气阻力等作用，机械能转化为内能等其他形式的能，但根据能量守恒定律，能量的总量是不变的，C错误；D、根据能量守恒定律，一个物体具有的能量增加，必然有别的物体具有的能量减少，D正确。 故选：D。 探究新知一　能量守恒定律 探究新知二　永动机是不可能实现的 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。 永动机是不可能实现的 能量守恒定律的发现，使人们认识到： 任何一部机器，只能使能批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，根本不可能造出永动机。 　　因为抽水发电，发电又抽水的过程中，是机械能与电能的相互转化，在此过程中，有部分机械能和部分电能会转化为内能，即机械能和电能都会逐渐减少，所以机械能和电能的总量不守恒，发电机和抽水机就不可能不停地运转下去。不可能永远有供用电器工作的电。 探究新知二　永动机是不可能实现的 讨论交流 分析一种永动机 　　由图为一位“发明家”设计的一种永动机。他的设想是：利用上水池的水向下的冲力使水轮发电机发电，然后利用发电机发出的电能驱动抽水机把下水池的水再抽回上水池。这样不断循环下去，就可以制成一种永动机。 在此过程中，水轮发电机还可以抽出一部分电能供用电器 使用。不过，这种永动机依然不能持续运转。 请分析一下这种永动机失败的原因。 下列关于能量的转化和守恒的说法，正确的是（　　） A．因为能量是守恒的，所以不存在能源危机 B．人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生 C．任何制造永动机的设想，无论它看上去多么巧妙，都是一种徒劳 D．轻绳一端固定在天花板上，另一端连接一重物在竖直面内来回摆动许多次后总会停下来，说明这个过程中的能量不守恒 【学习任务二】永动机 C 探究新知二　永动机是不可能实现的 解：A、燃料的燃烧得产生的能量才能利用，而燃料一旦消耗完，不能得到补充，因此能源存在危机；故A错误。 B、能量是不能凭空产生的，此说法违背了能量守恒定律，故B错误； C、能量既不能凭空产生也不能凭空消失，任何制造永动机的设想，无论它看上去多么巧妙，故C正确； D、在转化的过程中能的总量保持不变，能量是守恒的，故D错误。 故选：C。 探究新知二　永动机是不可能实现的 探究新知三　能量转化的效率 能量转化的效率 1.输出的能量： 在能量转换过程中，输出的能量通常可分为与两种。 输出的能量 易利用能量 难利用能量 易利用能量即我们正欲求之的能量。 难利用能量则是指在能量转换过程中流失、散逸掉的能量。 在所有的能量利用过程中，能量的损耗都不可避免。 探究新知三　能量转化的效率 　　如果把天然气完全燃烧释放的化学能称为输入能量，而把水吸收的那部分能量称为输出有效能量，把散失掉的那部分能量称为输出无效能量，则根据能量守恒定律，有如下关系： 2.能量转化的效率 输入能量 = 输出有效能量 + 输出无效能量 在任何情况下，η都小于1。 探究新知三　能量转化的效率 ①电效率：可用功率输出及总耗电的比例。 ②机械效率：由一种机械能（例如水的位能）转换成另一种机械能或机械功。 ③热效率或燃料效率，可用的热或功输出与输入能量（或消耗燃料对应的能量）的比例。 ⑤总效率：一般用在汽电共生的场合，可用的电能及热能相对输入能量的比例。 ⑥照明效率：所产生电磁辐射在可见光范围内的比例。 3.常见的能量转化的效率 探究新知三　能量转化的效率 【例】某电热水壶中水的质量为1kg，初温为40C，加热6.5min后水温升至95℃。 已知该电热水壶铭牌显示功率为800W，求该电热水壶能量转化的效率。 解：水壶中水吸收的热量： Q吸=cm (t-t0) =4.2×103J/(kg·C)×1kg×(95℃-40℃) =2.31×105J 电热水壶消耗的电能：W=Pt=800W×390s=3.12×105J 该电热水壶能量转化的效率 答：该电热水壶能量转化的效率为74%。 探究新知三　能量转化的效率 提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心， 是实现可持续发展的重要措施。 课堂小结 能量守恒定律 能量守恒定律 能量转化的效率 永动机是不可能实现的 课堂练习 解：A、能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化，故错误； B、能量守恒定律既适用能量转化过程，又适用于能量的转移过程，故错误； C、“摩擦生热”是将机械转化为内能的过程，所以它也是符合能量守恒定律的，故错误； D、据能量守恒定律，宇宙中的能量总和不变，故正确； 故选：D。 1. （2024秋•郏县期末）有关能量的转化和守恒定律，下列说法正确的是（　　） A．能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化 B．能量守恒定律只适用能量转化过程 C．“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律 D．根据能量守恒定律，宇宙中的能量总和不变 D 课堂练习 2. （2024秋•开封期末）如图所示是某科技馆的一台“永动机”，由5根轻杆和转轴构成轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，进入热水后因叶片伸展“划水”而转动，离开热水后形状记忆合金迅速复原。关于该“永动机”的说法正确的是（　　） A．科技发展制造出了永动机 B．转动会使水温升得更高 C．“永动机”依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量 D．水的内能转化为转轮的机械能 D 课堂练习 解：A、从能量守恒定律可知，科技再发展也不可能制造出永动机，故A错误； B、永动机转动时，不断从热水中吸收热量，热水的温度会降低，故B错误； C、转轮转动的过程中克服摩擦力做功，转轮的速度越来越小，所以要维持转轮转动需要外力做功，故C错误； D、轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，其具有热涨冷缩的性质，当其进入热水后受热膨胀而伸展，在水的反作用力作用下而转动，水的内能转化为机械能，故D正确。 故选：D。 课堂练习 解：从图中可知总能量W=W1+W2=500J+1500J=2000J，它的热效率 故选：A。 3. （2023秋•永修县期末）如图中显示的是天然气热水器的参数，则它的热效率是（　　） A．75% B．50% C．33.3% D．20% A 布置作业 1.基础性作业：完成课件中的课堂练习。 2.拓展性作业： 既然能量守恒，为什么从高处落下的篮球弹跳几次静止后不能再将内能转化为机械能呢? 谢谢聆听 谢谢聆听 $