21.1 能量的转化与守恒 课件-2025-2026学年沪科版（2024）物理九年级全一册

该初中物理课件围绕“能量的转化与守恒”展开，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。通过电闪雷鸣等自然现象和小球碰撞等生活实例导入，引导学生从具体现象到规律总结，构建“现象观察-概念形成-规律应用”的学习支架。 其亮点在于结合生活实例（如小球摆动、水力发电）和视频资源（第一类与第二类永动机视频），通过分析讨论、观察思考等活动，培养学生的物理观念和科学思维。学生能在实例分析中理解能量规律，教师可借助丰富案例和活动设计提升教学效率，助力核心素养落地。

第1节 能量的转化与守恒 第二十一章 能源、材料与社会 电闪雷鸣，波涛汹涌……在自然界和生活中，能量以多种形式展现着。自然界和人类生产生活中处处都离不开能量，能量与社会发展密切相关。不同形式的能量之间存在怎样的关系？在转移和转化的过程中有什么规律？ 本节我们学习能量的转化及其规律. 1.能量的转移 （1）指的是能量的传递，能量从一种物体转移到另一种物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，能量形式不变。 （2）能量转移主要通过三种方式实现： ①传导：通过物质直接接触传递热量，常见于固体间热量传递 。 ②对流：流体（液体或气体）通过循环流动传递能量。 ③辐射：以电磁波形式跨空间传递能量。 知识点一、能量的转移与转化 水波的振动将中心部分的振动向四面八方传播开去。这时中心部分水面的振动能量就不断向四周转移。 热传递时，内能转移：水的内能 ➛人体内能。 运动的小球通过碰撞让静止的小球也动起来，动能从一个物体转移到了另一个物体。 小球碰撞时物体之间会发生能量的转移 2.能量的转化 一种形式的能量变成另一种形式的能量的过程，能量形式改变。 水力发电利用水电站将水的机械能转换为电能。 电灯发光，将电能转化为光能和内能 植物通过光合作用将太阳能转化为化学能，并储存在其体内。 大量事实说明，能量不但可从一个物体转移到其他物体，而且可从一种形式转化为其他形式。 【分析讨论】 （a）山顶上的石块具有_______； （b）滚动的足球具有_______ ； （c）加热后的物体具有______； 在日常生活和生产活动中处处都离不开能量。你能说出图中各种物体所具有的能量吗？ （d）牛奶、面包和水果具有_______； （e）导线中的电流具有______。 机械能 内能 机械能 化学能 电能 1.能量的形式 能量有机械能、电能、内能、光能、化学能及核能等各种不同形式， 各种形式的能量可以在一定条件下相互转化。 内能 机械能 电能 化学能 光能 知识点二、能量守恒定律 长期以来，为了提高机械的工作效率，人们总是希望将一种形式的能量尽可能多地转化为另一种形式的能量，甚至希望找到一种机械，能无损耗地将一种形式的能量转化为另一种形式的能量，或产出多于输入的能量。但大量的研究表明，自然界的能量是守恒的，科学家们将研究的结果概括为能量守恒定律。 2. 能量守恒定律 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。 3.对能量守恒定律的理解 （1）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）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。能量的总量保持不变。 4.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_______最大；随着小球的下降，势能逐渐_____，动能逐渐_____，势能转化为动能；当小球下降到最低点时，势能_______，动能则_____。 小球在运动时能量守恒 势能 减小 增大 最小 最大 思考讨论：小球摆动的过程中，能量是怎样转化的？遵守能量守恒定律吗？ 小球下降：势能转化为动能； 小球上升：动能转化为势能； 小球运动过程中，与空气摩擦会产生热， 一部分机械能转化为内能。如果将此内 能计算进去，总的能量还是守恒的。 观察思考 荡秋千时，一旦停止用力，秋千会越摆______ 掉在地上的弹性小球虽然会弹起，但其反弹的高度会越来_______。 越低 越低 思考：秋千和小球在上述运动过程中的能量转化。为什么它们的高度会逐渐降低？是否丢失了能量？你认为减少的机械能到哪儿去了？ 参考答案：秋千和小球在下降过程中，重力势能转化为动能；在上升过程中，动能转化为重力势能。在整个运动过程中因与空气摩擦，机械能转化为内能。高度逐渐降低是因为机械能逐渐减少，能量并没有丢失，减少的机械能转化为了内能。 知识点三、能量转移和转化的方向 我们只见过自上而下的瀑布，未见过水自发地从低处流向高处。 热水 冷水 一滴热水掉进冷水，热量只能自发从热水传到冷水。 热量的转移是有方向性的，热量只能自发地从高温物体传向低温物体，而决不会反向转移。 摩擦可以生热，机械能可以方便地转化为内能，但却不能反方向使热（内能）全部变成机械能。 那么，能量转移和转化过程存在怎样的规律？ 1.物理学的研究表明：能量的转移与转化具有方向性。 秋千和小球的运动中，由于摩擦的存在，一部分机械能会转化为内能，而这部分内能不可能自发地再转化为机械能。 2.研究表明，自然界所有与热现象有关的过程都具有方向性。 查阅资料，了解关于第一类永动机和第二类永动机的一些设想，请运用能量守恒定律及能量转化和转移具有方向性的自然规律，讨论为什么这两类永动机都不可能实现。 1.第一类永动机：它不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功，史称"第一类永动机"。 这种不消耗任何能量而能源源不断地对外做功的永动机是不可能设计、制造出来的。 它违背了物理学基本规律——能量守恒定律（能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，在转化和转移过程中，能量的总量保持不变）。 机器对外做功必须消耗能量，不存在“无中生有”的能量，因此第一类永动机无法制成。 2.第二类永动机：第二类永动机是设想中能从单一热源（比如空气、海水）吸收热量，全部用来对外做功，且不产生其他影响的机器。它不违背能量守恒定律。 它违背了热力学第二定律：热量不能自发地从低温物体转移到高温物体；机械能和内能的转化具有方向性，内能不可能全部转化为机械能而不引起其他变化。现实中，机器工作时总会有能量以散热、摩擦等形式损耗，无法将吸收的热量完全转化为有用功。 视频：第二类永动机 视频：第一类永动机 知识点四、能量转移和转化的效率 由于能量转移和转化的方向性，我们希望在能量转移和转化过程中，能充分利用能量。 能量的利用存在效率问题，100%的能量利用率只是一种理想情况。 你知道利用热机有哪些能量损失吗？ 汽油在汽缸内不能完全燃烧，损失了一部分能量，机械装置吸收了一部分能量，废气带走了一部分能量，机械传动等克服摩擦消耗了一部分能量，等等。 1. 能量转化效率 在能量转移和转化的过程中，输出的有用能量与输入总能量之比称为能量转化效率，通常用百分率表示。 η 柴火灶能量转化效率只有 30% 左右 燃气灶能量转化效率可达到 55% 微波炉能量转化效率一般为70%~90% 2．提高能量转化效率 提高能量利用的效率是节能问题的核心，是可持续发展的重要措施之一。 思考讨论：“如果我们想提高效率，应该怎么做？” （1）减少热散失，例如：加隔热层。 （2）优化能量路径，例如：减少中间环节。 （3） 使用新型技术，例如：电磁加热。 能量的转化与守恒 能量的转移与转化 能量形式 不同形式的能量可以发生转化； 同种形式的能量可以发生转移 能量守恒定律 能量守恒定律 对能量守恒定律的理解 能量转移和转化的方向 能量的转移与转化具有方向性 自然界所有与热现象有关的过程都具有方向性 能量转移和转化的效率 能量转移和转化的效率 提高能量转化效率 1.2024年5月，中国“嫦娥六号”任务搭载四个国际载荷成功发射升空。火箭发射时，燃料燃烧获得的能量使其加速升空，与该过程能量转化形式相同的是（　　） A．热机做功冲程 B．钻木取火过程 C．水力发电过程 D．物体上抛过程 A 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 3.下列关于能量转移和转化的方向性的说法不正确的是（ ） A．在自然界中不是所有能量都能利用 B．能量的利用是有条件的，也是有代价的 C．不同温度的物体发生热传递时，热量只能自发地从高温物体传到低温物体，不会相反 D．机械能可以全部转化为内能，内能也能全部自发地转化为机械能 D Lavf57.62.100 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.1 $