20.3 能量的转化与守恒 课件-2025-2026学年沪粤版物理九年级下册

该初中物理课件围绕“能量的转化与守恒”，系统涵盖能量转移与转化的区分、守恒定律、方向性及效率等核心知识点。通过闪电、火山等自然现象导入，结合小球碰撞、燃料燃烧等实例构建知识支架，衔接能量形式变化与总量不变的逻辑脉络。 其亮点在于以秋千、小球运动分析能量转化培养科学思维，用太阳能热水器原理等实例渗透科学态度与责任，课堂小游戏和中考题迁移促进科学探究。小结清晰构建能量观念，助力学生理解应用，教师使用可提升教学系统性与实效性。

能量的转化与守恒 第3节 第二十章 能源与能量守恒 沪粤版物理九年级下册 1.能区分能量的转移与转化，掌握判断二者的核心方法； 2.熟记能量守恒定律的内容，理解其 “总量不变” 的核心，能解释秋千、小球运动中能量的变化； 3.明确能量转移和转化的方向性，能列举生活中相关实例； 4.了解能量转移和转化效率的概念，知道其无法达到 100%，能说出影响效率的常见因素； 5.掌握提高能量利用率的 4 种主要方法，能结合生活场景说明应用。 学习目标 难点 重点 同学们，不同形式的能量之间存在怎样的关系？ 新课引入 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。 闪电中蕴含着能量 喷发的火山中蕴含着能量 波涛汹涌的大海蕴含着能量 新课引入 不同形式的能量在转移和转化过程中存在怎样的关系？ 化学能 风能 核能 太阳能 电能 光能 化学能 一、能量的转移与转化 知识构建 1.能量的转移 能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。在这个过程中，能量的形式没有发生改变。 （b） （a） v （c） v 小球碰撞时物体之间会发生能量的转移 一、能量的转移与转化 1.能量的转移 z z z z 左图中的燃料在燃烧的过程中，锅里的食物沸腾了，这一过程中，火焰将内能传递给了锅里的食物，能量的形式没有发生改变。 重点 判断能量是发生转化还是发生转移的方法，是看能量的形式是否发生变化。 z z z z 暖宝宝将内能传递给手和身体 z z z z 特高压技术实现电能输送 水的机械能转移到了水车上 z z z z 下列能量在转移的过程中，形式并没有发生变化。 一、能量的转移与转化 1.能量的转移 水利发电：水的机械能转化为电能。 风力发电：风能转化为电能。 一、能量的转移与转化 2.能量的转化 三峡水电站 风力发电 土豆电池：化学能转化为电能； 灯泡发光：电能转化为灯泡的光能。 光合作用：光能转化为植物的化学能。 植物的光合作用 土豆电池 一、能量的转移与转化 2.能量的转化 冰雪融化：太阳的光能转化为冰雪的内能。 钻木取火：人的机械能转化为木柴内能。 太阳下融化的冰雪 古人钻木取火 一、能量的转移与转化 2.能量的转化 太阳能电池板小风扇转动起来： 1.太阳的光能转化为电池板的电能； 2.电池板的电能在转化为风扇的机械能。 2.能量的转化 一、能量的转移与转化 山顶上的岩石 一、能量的转移与转化 演亦文化 课堂小游戏——想想议议 请你说说下图中各种物体所具有的能量及其可能的能量转化形式。 加热后的开水 导线中的电流 滚动的足球 面包牛奶 二、能量守恒定律 z z 停止用力，摆动的秋千会越摆越低 思考秋千在运动过程中有怎样的能量的转化？秋千为什么会越荡越低？它是否丢失了能量？减少的机械能去了哪里？ 1.秋千从高处荡向低处时，是重力势能转化为动能和内能，从低处荡回高处时是动能转化为重力势能和内能。 2.秋千越摆越低，是因为机械能存在损耗，损耗的机械能转化为内能，并不是丢失。 z z 弹起的小球，越跳越低，最后静止。 思考小球在运动过程中有怎样的能量的转化？小球为什么会越跳越低？它是否丢失了能量？减少的机械能去了哪里？ 1.小球从高处跳向低处时，是重力势能转化为动能和内能，从低处跳回高处时是动能转化为重力势能和内能。 2.小球越跳越低，是因为机械能存在损耗，损耗的机械能转化为内能，并不是丢失。 二、能量守恒定律 二、能量守恒定律 滚摆和牛顿摆在摆动的过程中，幅度越来越小，说明机械能有损耗，损耗的机械嫩转化为内能。 二、能量守恒定律 大量事实表明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。 说明 （1）能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。所有的能量转化过程都遵循此定律。 （2）能量在转化/转移过程中，能量的总量保持不变。但某种形式的能量不一定保持不变。 三、能量转移和转化的方向性 瀑布的水自上而下，但是水不能自发地从低处流向高处。 高温物体自发的将热量传递给低温物体，低温物体不能自发的将热量传递给高温物体。 刹车时，机械能自发转化为内能，并最终耗散掉，内能不能自发收集起来转化为机械能。 能量的转移与转化具有方向性 流水落差永动机 任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为另一种形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能造出永动机。 上图是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，使叶片转动来对外做功，同时带动抽水机将水从低处抽到高处，从而循环工作。 同学们，能不能从能量守恒的角度说明它为什么不能一直工作下去？ 1.机械之间存在磨损； 2.部分机械能转化为内能； 3.水源不断的蒸发，水量减少，总的机械能减少。 z z 永动机不存在 三、能量转移和转化的方向性 1.煤能完全燃烧吗？ 不能 2.煤燃烧释放的能量，被有效利用的是哪部分？ 被水吸收的热量 3.没有被有效利用的能量去了哪里？ 用煤炉烧水 烧水 加热水壶 加热水壶和炉膛 高温烟气带走 直接散失 四、能量转移和转化的效率 蜂窝煤完全燃烧释放的能量 煤不能完全燃烧损失能量 煤炉吸收了一部分能量 水壶吸收了一部分能量 高温烟气带走了一部分能量 被水吸收了一部分能量 直接散失了一部分能量 有效利用 蜂窝煤燃烧释放的能量走向 z 假设蜂窝煤完全燃烧 四、能量转移和转化的效率 汽车发动机中燃料燃烧释放的能量走向 燃料不能完全燃烧损失能量 废气排出带走能量 机械传动克服摩擦做功 机械传热损失能量 转化为对外做有用功的能量 最多 原来各类热机中有效被利用的能量只占燃料燃烧总能量的少部分。 z z 四、能量转移和转化的效率 四、能量转移和转化的效率 柴火灶：50％ 燃气灶：55％ 微波炉：70％~90％ 各种灶具中能量的利用率 方法1 使燃料充分燃烧； 方法2 利用废气的能量； 提高能量利用率有哪些方法？ 主要措施 方法3 注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦而额外消耗的能量； 方法4 在器械的设计和制造上采用先进的技术，（如加装消烟除尘装）,尽量减少各种热量损失。 四、能量转移和转化的效率 知识迁移 1.（2026·合江县校级一模）关于下列四个事例中所涉及的能量转化分析错误的是（ ） A.蓄电池对外放电时，是将电能转化为化学能 B.行驶的高速电动列车，把电能转化为机械能 C.古人“钻木取火”，把机械能转化为内能 D.风力发电机发电时是把机械能转化为电能 A、电池放电时将存储的化学能转化为电能对外供电，故A错误； B、电动列车行驶时，消耗了电能，获得了机械能，把电能转化为机械能，故B正确；C、古人“钻木取火”是克服摩擦做功，把机械能转化为内能，故C正确； D、风力发电机发电时，消耗了机械能，获得了电能，是把机械能转化为电能，故D正确。故选：A。 A 知识迁移 2.（2025秋·城固县月考）汽车紧急刹车后减速滑行，汽车的动能转化为轮毂和刹车片、轮胎与地面的内能，该过程中轮毂与刹车片增加的总内能______（选填“大于”“小于”或“等于”）汽车减少的动能。散失的内能无法自动转化为机械能再用来驱动汽车，这是因为能量的转移和转化具有________性。 小于 方向 汽车紧急刹车时，由于摩擦，汽车的动能转化为轮毂和刹车片、轮胎与地面的内能，汽车减少的动能一部分转化为轮毂与刹车片的内能，还有一部分内能散失在空气中，因此轮毂与刹车片增加的总内能小于汽车减少的动能。散失的内能，无法再收集起来利用，这是因为能量的转化和转移具有方向性。 故答案为：小于；方向。 在永动机的探索历程中，达・芬奇的设计充满了奇思妙想。其第三种永动机设计别具一格，采用了十二条轨道与滚珠的精妙组合。 从结构上看，整个装置围绕一个轮子展开，十二条轨道均匀分布于轮子之上，每条轨道内都安置有一个滚珠。达・芬奇设想，在轮子转动过程中，滚珠会沿着弯曲的轨道运动 。当轮子开始转动，滚珠的位置会不断发生变化。由于轨道的特殊弯曲设计，在轮子旋转时，滚珠的移动会使轮子的重心持续偏移。达・芬奇认为，这种重心的不断偏移能够让轮子在没有外界持续动力输入的情况下，自发且持续地转动起来，从而实现永动的效果。例如，在轮子转动到某一时刻，右侧轨道中的滚珠因轨道形状而处于离轮心较远的位置，此时右侧的重力矩较大；而随着轮子转动，滚珠位置改变，重力矩的分布也相应变化，似乎能形成一种持续推动轮子转动的动力。 然而，从科学原理的角度深入剖析，这一设计并不能实现永动。根据能量守恒定律，能量不会凭空产生或消失，仅能从一种形式转化为另一种形式。在达・芬奇的这个设计中，轮子在转动过程中，滚珠与轨道间不可避免地存在摩擦，这会导致机械能不断转化为热能而散失。同时，空气阻力等其他因素也会消耗能量。即使在初始状态下轮子能够依靠重心偏移启动转动，但随着能量的持续损耗，轮子最终必然会停止转动，无法达成真正意义上的永动。 尽管达・芬奇的这一永动机设计未能成功，但它充分展现了达・芬奇在机械设计领域非凡的创造力和勇于探索未知的精神，为后世在机械原理及能量转化等方面的研究提供了宝贵的思考素材 。 科学世界 在现代生活中，太阳能以更直接的方式被利用。光伏电池通过半导体材料的光电效应，将太阳能直接转化为电能，转换效率已突破 26%，部分高倍聚光光伏系统效率甚至可达 47%。太阳能热水器利用选择性吸收涂层，将光能转化为热能，满足全球超过 1 亿户家庭的热水需求。太阳辐射还影响着地球的气候系统，光合作用维持着大气中氧气和二氧化碳的平衡，这些都间接保障了人类的生存环境。从微观的细胞代谢到宏观的全球能源网络，太阳能始终是驱动地球生命系统和人类社会运转的核心能量来源。 太阳作为一颗主序星，已持续进行核聚变反应近 50 亿年，每秒约 释放出 3.8×10²⁶焦耳的能量。这些能量以电磁辐射形式向宇宙空间发散，其中仅有约二十二亿分之一抵达地球，但这微小部分的能量，却塑造了地球独特的生态系统与能量循环体系。 从地质历史角度看，远古时期植物通过光合作用捕获太阳能，将二氧化碳和水转化为碳水化合物，同时释放氧气。历经亿万年地质变迁，这些有机物在高温高压下形成煤炭、石油和天然气，成为人类工业文明的核心能源。 科学世界 太阳能热水器是一种利用太阳能转化为内能来加热水的装置，其工作原理与内能的获取和传递密切相关。 在工作中，太阳的辐射能传递到集热器的吸热材料上，使材料的内能增加，温度升高。随后通过热传递（主要是热传导和对流），集热器中的水吸收这些热量，内能不断增加，温度逐渐升高。被加热的水密度变小，会自然上升到储水箱中，而储水箱中温度较低的水则会流回集热器继续加热，形成一个循环，直到储水箱中的水达到一定温度。​ 太阳能热水器充分利用了太阳能这种清洁能源，在能量转化过程中，太阳能转化为水的内能，整个过程既环保又节能。与传统的电热水器或燃气热水器相比，它不需要消耗电能或燃气，大大降低了能源成本和对环境的污染。不过，其加热效果受天气影响较大，在阴天或光照不足时，加热效率会明显下降，通常需要辅助加热装置来补充。​ 太阳能热水器 太阳能热水器 solar water heater ” ” 知识小结 能量的转移与转化 能量转移和转化的方向性 能量守恒定律 能量转移和转化的效率 内容：大量事实表明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。 能量转移和转化的效率不可能达到百分之百。 提高能量利用率有哪些方法：使燃料充分燃烧、利用废气的能量、注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦而额外消耗的能量、在器械的设计和制造上采用先进的技术，（如加装消烟除尘装）,尽量减少各种热量损失。 能量转移： 能量从一个物体转移到另一个物体，从物体的一部分转移到另一部分，能量的形式不发生改变。 能量的转化与守恒 能量转化： 能量从种形式转化成另外一种形式。 说明：（1）能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。所有的能量转化过程都遵循此定律。 （2）能量在转化/转移过程中，能量的总量保持不变。但某种形式的能量不一定保持不变。 能量的转移和转化具有方向性。 $