21.1 能量的转换与守恒 课件-2025-2026学年沪科版九年级全一册物理

该初中物理课件聚焦能量的转换与守恒，涵盖能量的转移与转化、守恒定律、方向性及效率等核心知识点。通过观察思考自然界能量形式、实验探究小球摆动等现象，搭建从具体实例到抽象规律的学习支架，帮助学生建立前后知识联系。 其亮点在于以科学探究为核心，通过小球摆动、乒乓球弹跳等实验引导学生推理能量守恒，培养科学思维中的科学推理与模型建构能力。结合永动机案例和生活中的能量效率实例（如微波炉效率），渗透科学态度与责任，帮助学生深化能量观念。学生能提升探究能力，教师可借助丰富案例优化教学效果。

第二十一章 能源、材料与社会 第1节 能量的转换与守恒 1.知道能量守恒定律和能量转化和转移具有方向。 2.能从能量转化和转移的角度认识效率。 3.了解能量守恒定律在科学发展中的意义。 学习目标 自然界存在着各种形式的能量。例如：机械能、内能、电能、太阳能、化学能、核能等。 这些不同形式的能量可以相互发生转化吗？在转化的过程中有没有规 律呢？ 观察思考 新知导入 电能转化成机械能 机械能转化成电能　 知识点一、能量的转移与转化 观察思考 新知探究 电能转化成内能 内能转化成电能　 新知探究 各种形式的能量是可以相互转化的 内能 电能 机械能 火力发电机 电　炉 电动机 风力发电机 火箭发动机 摩擦生热 能量形式发生改变 新知探究 你能说出下面这些物体能量之间是怎样转化的么？ 机械能转化为内能 太阳能转化为内能 太阳能 热水器 观察思考 新知探究 能量的转移 能量形式不发生改变 碰撞时，物体之间会发生能量的转移 新知探究 地球上的大多数能量都来源于太阳 光合作用不仅产生氧气，同时生成葡萄糖　 太阳能是地球上的主要能源 新知探究 生命中的能量转换　 地球上的大多数能量都来源于太阳 新知探究 今天我们开采化石燃料，实际上是在开采上亿年前地球接收的太阳能。 地球上的大多数能量都来源于太阳 新知探究 结论： 在一定条件下,各种形式的能量都可以相互转化。 1、能量从一个物体转移到另一个物体。 2、能量从一种形式转化为另一种形式。 新知探究 1.分析能量守恒现象 （1）小球的摆动 小球摆动时，势能与动能不断地相互转化。当小球到达最高处时势能最大；随着小球的下降，势能逐渐减小，动能逐渐增大，势能转化为动能；当小球下降到最低点时，势能最小，动能则最大。 小球摆动的高度越来越低，最后停下来。说明这个过程中机械能减小了，而摆动过程中要克服空气阻力做功，使小球和周围空气的内能增大。 小球在运动时能量守恒 知识点二、能量守恒定律 新知探究 （2）乒乓球的弹跳 从高处掉到地板上的乒乓球会先弹起后落下，落下又弹起，但是越跳越低，最终会静止下来。 这一过程中，小球的重力势能与动能不断地相互转化。乒乓球弹起的高度逐渐降低，说明总的机械能减小，而在这个过程中，乒乓球与地面碰撞及克服空气阻力做功，使乒乓球内能增大。 乒乓球弹跳的频闪照片 新知探究 （3）跳动的小丑 如图所示的玩具小丑在跳动过程中，能量是如何转化的吗？ 玩具小丑向上跳时，弹簧恢复原长，弹性势能减少，小丑速度不为零，具有动能，小丑高度增加，重力势能增加。在小丑向上跳的过程中，弹性势能转化为动能和重力势能。 小丑跳动的幅度越来越小，最后停下来。说明这个过程中能量减小了，而跳动过程中要克服摩擦阻力做功，使小丑和周围空气的内能增大。 跳动的小丑 新知探究 分析与总结 （1）小球、乒乓球和小丑的机械能减小，并不是能量丢失了，而是转化成了另一种形式的能——内能。 小球摆动次数越多，乒乓球弹起次数越多，阻力对它们做的功就越多，小球和乒乓球的内能增大就越多，而摆动和弹起的高度越低，机械能减小就越多，减小的机械能转化为增大的内能。 （2）可见，一个物体能量减小，并不是能量消失了，而是转移给了其他物体，或转化成了其他形式的能量；一个物体能量增大，并不是凭空产生了能量，而是从其他物体获得或从其他形式的能量转化而来。 新知探究 能量既不会消灭，也不会创生，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，而能量的总量保持不变。 2. 能量守恒定律 能量守恒定律是19世纪自然科学的三大发现之一，也是自然界最普遍、最重要的基本规律之一，恩格斯把它称作“伟大的运动基本定律”。自然界的一切变化过程，小到原子世界，大到宇宙空间，只要有能量的变化，都无一例外地严格遵循能量守恒定律。 新知探究 3. 对能量守恒定律的理解 （1）能量守恒定律的普遍性 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一 。自然界中的一切变化过程，只要有能量转移或转化，都遵循能量守恒定律。 （2）能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。 （3）永动机的失败：不消耗能量，能够永远对外做功的机器——永动机是不存在的，它违背了能量守恒定律。 （4）能量守恒定律的成立是无条件的。 能量从一种形式转化为其他形式，一种形式的能量减少多少，其他形式的能量就会増加多少；能量从一个物体转移到另一个物体上，一个物体的能量减少多少，另一个物体的能量就増加多少。能量的总量保持不変。 新知探究 如图所示，瀑布飞流而下，这是因为：自然状态下水总是从高处流向低处。 1. 能量转移的方向性 如图所示，热水中的冰块逐渐熔化，这是因为：自然状态下热量总是从高温物体传递到低温物体。 （1）观察以下日常生活中经常发生的一些现象，为什么？ 知识点三、能量转移和转化的方向 新知探究 （2）想一想，以下情况会发生吗? 你坐在房间里，房间里充满空气。突然，这些空气自行聚拢到某一个角落，使你窒息，如图所示。 一杯水的内能自发集中到这杯水的上层，使上面的水剧烈地沸腾，而下面的水却结成了冰，如图所示。 结论：这两幅图所示的情况并不违反能量守恒定律，但却不可能发生，这是为什么呢？原来，自然界中许多自发的过程都是有方向的，或者说 能量的转移是有方向的. 房间的空气会自行聚拢吗 上面的水自发地沸腾、下面的水自发地结冰，可能吗 新知探究 我们从石油中提炼出汽油，汽车内燃机工作时，把汽油中的化学能转化为汽车的机械能、内能等。 化学能 机械能 内能 这些机械能、内能无法再转化回可以被利用的能源。所以说 2. 能量转化的方向性 能量的转化是有方向的. 新知探究 典例分析： 钟表上紧发条工作，但终会停下，机械能完全转化为内能，没有任何外界的影响或帮助，是一个“自发过程”。 “自发过程”是一个不可逆的过程. 但是若要钟表自动从周围环境吸热，使这部分内能转化为发条的弹性势能是不可能做到的。 内能并非不可能转化为其他形式的能量，而是必须满足一定的条件，例如，热机就可以实现这样的转化，但这种转化必须满足一定的条件。 结论：能量的转移和转化是有方向性的. 新知探究 我们是在能量转化或转移过程中利用能量的。所谓“永动机”是这样一种机器：它不需要外界输入能量或者只需要一个初始能量就可以永远做功。层出不穷的“永动机”设计方案，都在科学的严格审查和实践的无情检验下一一失败了。1775 年，法国科学院宣布“本科学院以后不再审查有关‘永动机’的一切设计”。 永动机的失败是由于违反了能量守恒定律，这种机械是不可能制造出来的‌。 3. 永动机 一种“永动机”的设想 新知探究 视频欣赏：永动机 新知探究 某个品牌的车性能很好，“省油”。 （1）请思考回答，“省油”的意义是什么？ 消耗相同的汽油，行驶的路程（做的功）多，或行驶一定的路程（做相同的功）用的油少 （2）简述消耗的能量能量走向： ① ② ③ ④ ⑤ 上图中有用的走向是 ，没有用而浪费的是 。 ⑤ ①②③④ 知识点四、能量转移和转化的效率 观察思考 新知探究 （3）有没有一种车能把消耗的汽油的化学能都最终转化为有用的机械能？ ②能量的利用存在效率问题。100%的能量利用率，这是一个理想情况。 不可能有 能量转化效率： ①在能量转移和转化的过程中，能量转化和转移过程中输出的有用功能量与输入总能量之比称为能量转化效率。通常有百分率表示。 其数学表达式为： 新知探究 柴火灶 燃气灶 微波炉 常见能量转移和转化过程，燃料的能量转化效率： 30% 55% 70～90% 新知探究 能量的转化与守恒 能量转移和转化的方向 能量的转移与转化 能量守恒定律 能量转移和转化的效率 课堂小结 1．关于能量转化和转移，下列说法错误的是( ) A．飞船返回舱跟大气摩擦是机械能转化为内能 B．冬季用暖手宝暖手是内能的转移 C．手机充电是化学能转化为电能 D．抽油烟机正常工作时电能转化为机械能 C 当堂检测 2．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．小球弹起的高度越来越小，说明在此过程中能量不守恒 B．在此过程中小球的机械能总量是保持不变的 C．小球运动到相同的高度，具有相同的动能 D．在小球的运动中，有一部分机械能转化成了内能 D 当堂检测 3．微波炉的能量转化效率约为70%～90%，这表示( ) A．输入电能全部转化为内能 B．能量损耗可以完全避免 C．输出的有用内能占输入电能的70%～90% D．机械能转化为内能的效率高 C 当堂检测 Lavf58.45.100 $