11.2 能量守恒定律 课件-2025-2026学年九年级教科版（2024）物理下册

该初中物理课件围绕能量守恒定律、永动机不可能性及能量转化效率展开，通过上抛篮球、摆动摆球等生活现象提问导入，引导学生从现象思考能量是否消失，结合科学史与实验事实构建能量观念，形成“现象—疑问—验证—定律”的学习支架。 其亮点在于以生活现象激发科学探究，通过永动机案例进行科学论证，结合光伏发电计算等实例培养科学推理能力，体现科学思维与科学探究素养。课堂小结清晰梳理知识，助力学生构建能量观念，教师可借助结构化素材提升教学效率。

能量守恒定律 1 上抛的篮球最终会停下来，摆球的摆动也不会永远摆动下去，停止施力后秋千会越摆越低…… ▲上抛的篮球 ▲摆动的摆球 ▲正在摆动的秋千 能量会消失吗？ 由于能量既抽象又以各种不同的形式广泛存在，所以能量守恒思想的萌芽及产生，并不是一蹴而就的。从各种实验的验证，到实验结果被质疑，科学家们付出了巨大的努力。 应该说，人类对能量的认识过程，体现了科学前辈对“守恒”这一科学思想的追求。 人类对能量守恒的认识经历了一个由浅入深、由模糊到清晰的过程。 能量守恒定律 能量守恒观念的形成 现象：摆动的小球最终会停下来。 思考：为什么会停下来？是否“丢失”了能量？少了的能量到哪里去了？ 4 钟表在走动过程中，弹簧发条不断将弹性势能补充给钟摆，才能维持正常的摆动。 钟摆、指针在运动过程中也会发生能量损耗，但是机械能和内能的总量依然不变。 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。 实验和事实证明： 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。从宏观天体到微观粒子，从化学变化、生命活动到物质循环，所有的过程都遵守能量守恒定律。 意义 永动机是不可能实现的 不消耗能量就可以永远地运动下去，并连续不断地做功。 什么是永动机？ ▲形形色色的永动机 有些永动机，看起来设计与制作得十分巧妙，但由于违背科学规律，一个个都失败了。 永动机的失败，从反面证明了能量守恒定律的正确性。 如图所示，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。真是一种美妙的设想！ 遗憾的是，这种永动机不能持续运转。请分析一下这种永动机失败的原因。 能量转化的效率 ▲烧水时，我们希望天然气完全燃烧产生的热量全部传递给壶中的水 ▲使用电梯时，我们希望消耗的电能完全转化为电梯的势能和动能 ▲骑自行车上学时，我们希望身体消耗的能量全部转化为自行车和人的动能 这个愿望能实现吗？ 水吸收的热量 散发到空气中的热量 天然气燃烧放出热量 被水壶吸收的热量 输入能量 输出有效能量 输出无效能量 输出无效能量 电能 电梯运行时的机械能 因摩擦产生的内能及其他损耗 输出有效能量 输出无效能量 输入能量 在任何情况下，都小于1。 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。 我国光伏发电总量位居世界第一。光伏发电使用的太阳能电池板可将光能转化为电能，若某地的年太阳能辐射量为6×109 J/m2，500 m2的太阳能电池板方阵每年转化生成电能3.6×1011 J，求该地太阳能电池板的光电转化效率。 解：500 m2的太阳能电池板可输入的太阳能总能量 E总 太阳能电池板的光电转化效率 讨论交流 在之前的学习中，我们研究了机械效率，即有用功跟总功的比值；还知道了热机的效率，即热机所做有用功与所用燃料完全燃烧释放的热量之比。这些效率，跟我们今天学习的“能量转化效率”是一回事吗？为什么？ 各种“效率” 课堂小结 1. 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。 2. 永动机是不可能实现的。 3. 能量转化的效率：在任何情况下，η都小于1。 4. 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。 通过本节课的学习，你学到了什么？有什么成功的体会和经验？ Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 $