第04讲 能量的转化与守恒（培优讲义）新九年级物理新教材人教版

第04讲 能量的转化与守恒（培优讲义） 课标要点 方法指导 1.熟记常见的能量形式，并分类梳理转化实例； 2.区分能量转化和能量转移； 3.吃透能量守恒定律三要素； 4.依托永动机错题突破高频考点。 1.识别常见能量形式与相互转化。 2.熟记能量守恒定律内容。 3.会用守恒定律解释永动机不能实现。 考点01 能量的转化和转移 1. 各种形式的能 2. 能量的转化与转移 （1）能量的转化 在一定条件下，能量可以从一种形式的能量转化为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。自然界中各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。如图为能量转化示意图。 （2）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。例如，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，这属于能量的转移。 （3）转化与转移的区别⚠️ ①能量的转化是伴随着做功体现出来的，能量的形式发生了变化，一种形式的能量增加，一定有其他形式的能量减少。 ②能量的转移过程中能量的形式没有发生变化。 ③能量的转化和转移具有方向性。 【例1】（25-26九年级上·山西·阶段检测）图甲是太阳能照明风扇，图乙是太阳能照明风扇工作时的能量转化流程图，白天安装在室外的太阳能电池板工作时，给蓄电池充电，将能量以化学能的形式储存，室内的照明风扇工作时蓄电池给电动机和照明灯供电。对图乙方框中能量形式判断正确的是（　　） A．①是“内能” B．②是“电能” C．③是“光能” D．④是“机械能” 【例2】（25-26九年级上·安徽安庆·阶段检测）根据能量守恒定律，下列四幅图中仅发生能量转移的一组是（　　） ①试管内的冷水放入热水中变热 ②煤气炉将冷水烧热 ③一球上升一球下降（不考虑摩擦影响） ④小灯泡通电发光 A．①② B．②③ C．③④ D．①③ 考点02 能量守恒定律 1. 能量守恒定律 （1）能量守恒定律内容：能量既不会消灭，也不会产生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。 （2）对能量守恒定律的理解 ①能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。 ②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。 （3）机械能守恒和能量守恒的区别与联系⚠️ 能量守恒是无条件的，机械能守恒有条件。机械能守恒的条件是在只有重力（或弹力）做功的情形下，物体的重力势能（或弹性势能）和动能发生相互转化，没有其他形式的能转化为机械能，也没有机械能转化为其他形式的能。 2. 永动机 （1）永动机：不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。 （2）永动机不可能实现。事实证明，能量在转化过程中只要有运动，摩擦就是不可避免的，从而产生热，这样运动的能量就会减少，如果不补充能量，运动就会停止。永动机违背了能量守恒定律，是不可能研制成功的。 【例3】下列关于能量的转化和守恒的说法正确的是_________ A．摩擦生热创造了热，不符合能量守恒定律 B．不可能造出永动机，是因为它违反了能量守恒定律 C．火箭升空时，其势能和动能都在增大，能量守恒定律不适用 D．飞船返回舱进入大气层后下落的过程中，重力势能减小、动能增加，机械能守恒 E．能量守恒定律的成立是有一定条件的 F．各种形式的能量都可以在一定条件下相互转化 G．做功改变内能的过程是不同形式的能量的转化过程 H．热传递改变内能的过程是能量的转移过程 I．汽车紧急刹车路面上会留下清晰的刹车痕迹，机械能转化为内能 J．地球卫星在太空中由近地点向远地点运动的过程中，重力势能全部转化为动能 【例4】（25-26九年级上·山东枣庄·期中）如图所示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。实际上，这个永动机并不会成功，其根本原因是违背了（   ） A．机械能守恒定律 B．牛顿第一定律 C．能量守恒定律 D．阿基米德原理 重难点01 能量的转化与守恒 【拓展1】（25-26九年级上·山东临沂·期末）学了能量守恒后，小明设计了一个如图所示的小蒸汽轮机，下列判断错误的是（　　） A．酒精燃烧时将化学能转化为内能 B．能量在转化的过程中总量越来越少 C．能量的转化和转移都是有方向的 D．轮子的转动说明永动机不可实现 【拓展2】（25-26九年级上·内蒙古通辽·期末）跨学科实践：制作简易汽轮机模型。 热机对人类文明发展起着重要的推动作用，同学们提出了制作简易汽轮机模型的想法。 (1)如图所示，在易拉罐内部装入约半罐___________（选填“水”或“细沙”），将一根吸管插入易拉罐内，用橡皮泥将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，吸管的一端对准小风扇的扇叶。 (2)实验时，将易拉罐下面的酒精灯点燃，当有___________（选填“热空气”或“水蒸气”）持续喷出时，扇叶就不断转动起来。 (3)此工作过程的能量转化情况为：化学能___________机械能。 (4)在测试过程中同学们发现，需要加热很长的时间扇叶才开始转动，这可能是因为罐内的水___________（选填“太多”或“太少”）。 重难点02 能量守恒在生产中的应用 【拓展3】（25-26九年级上·河南周口·期末）（多选）古代的筒车到现代的水电站，都是人类不断挖掘和利用水能资源的体现。如图甲所示是我国古代筒车的模型图，其是以水流（速度不变）作动力来取水的机械，图乙是水电站，流水冲击水轮，带动发电机发电。下列说法正确的是（　　） A．筒车在工作时，机械效率为100% B．筒车工作时，将水的重力势能转化为动能 C．筒车和水电站在工作时能量的总量保持不变 D．水轮机带动发电机发电将动能转化为电能 【拓展4】（25-26九年级上·安徽滁州·期末）如图所示是我国传统的“走马灯”。点燃底部蜡烛，热空气上升驱动扇叶转动，观众可以看到纸马运动起来。下列说法错误的是（   ） A．蜡烛燃烧时化学能转化为内能 B．在能的转化和转移过程中，能的总量保持不变 C．热空气驱动扇叶转动时内能转化为机械能 D．扇叶不断地转动，说明能的总量不断在增加 考向01 能量的转化与转移 【训练1】（2025·山东济南·中考真题）为了在开发和使用能源的同时保护好环境，垃圾变成了能源再生的“宝库”。垃圾利用的一种方式是将垃圾填埋后，通过厌氧发酵产生沼气，沼气燃烧产生高温燃气推动汽轮机转动，汽轮机驱动发电机发电。沼气发电过程中的能量转化如图所示，请将图中①、②处的能量形式填写在相应位置。 ①______；②______。 【训练2】（2024·山东济宁·中考真题）小球在摆动过程中（如图所示），由于摩擦的存在，一部分机械能会转化为______，这部分能量不可能自动地再转化为机械能，如果没有能量的补充，小球最终会停止运动。研究表明，自然界的能量是守恒的，能量的转化与转移具有_______性。 【训练3】（2024·江西·中考真题）某同学用餐时发现从热汤中取出的金属勺很烫手，这是通过___________的方式改变物体的内能，在这种内能改变的过程中，内能总是自动地从高温物体向低温物体转移，说明能量在转移过程中具有___________性。 考向02 能量守恒定律 【训练4】（2025·宁夏·中考真题）如图所示，是一款钢珠“永动机”艺术摆件。当钢珠由轨道A点释放后，钢珠会沿图中轨迹循环往复运动。钢珠离开轨道B点上升的过程中，主要是将________能转化为________能；你认为钢珠在往复运动过程中，________（选填“需要”或“不需要”）消耗其他形式的能量。 【训练5】（2025·黑龙江大庆·中考真题）“游梁式”抽油机的结构如图所示，电动机通过曲柄带动游梁摆动，驴头连接抽油杆上下运动。关于石油的开采和运输，下列说法不正确的是（    ） A．游梁属于简单机械中的杠杆 B．皮带摩擦生热是通过做功改变内能 C．油罐车尾部拖一长铁链是为了防止静电带来的危害 D．抽油机常年工作，抽油机是一种“永动机” 一、单选题 1．（25-26九年级上·山西晋城·期末）如图所示的航拍无人机是一种高效的空中拍摄工具。无人机飞行时，依靠电池给它提供动力，无人机充电时，将能量储存在电池中。下列说法正确的是（　　） A．无人机飞行时，电池相当于用电器 B．无人机飞行时，将电能转化为机械能 C．无人机充电时，电池相当于电源 D．无人机充电时，不遵循能量守恒定律 2．（25-26九年级上·河北保定·期末）我国使用运载火箭，成功将卫星发射升空，发射任务获得圆满成功。燃料燃烧推进卫星运动，此过程中主要发生的能量转化是（　　） A．化学能→内能→机械能 B．电能→光能→化学能 C．光能→内能→动能 D．太阳能→电能→热能 3．（25-26九年级上·山西晋中·期末）周末小源一家去郊外烤肉，炭火上的肉串逐渐变得香气扑鼻、色泽焦香。下列关于烤肉过程的物理分析，正确的是（　　） A．肉串香气扑鼻，是机械运动的结果 B．炭火将木炭的内能转化为化学能 C．烤热的肉串温度降低后，将不会闻到香味 D．能闻到肉串香味，是因为分子在不停息地做无规则运动 4．（25-26九年级上·湖北·期末）如图所示是我国古籍《天工开物》中描绘的造纸时“透火焙干”的情景。将一张张湿纸膜贴在砖墙上，在巷中生火，砖的温度升高，湿纸膜上的水分逐渐蒸发，干透后揭下来就是成品纸了。关于这段描述，下列分析正确的是（　　） A．纸膜能贴在墙上，说明分子之间存在着引力 B．湿纸膜上的水分逐渐蒸发，说明温度越高，分子运动越缓慢 C．在巷中生火，砖的温度升高，是利用做功改变物体的内能 D．“生火”后，木柴的内能转化为化学能 5．（25-26九年级上·山东枣庄·期末）下列相关热学现象解释正确的是（　　） A．各种形式的能量之间一定可以相互转化 B．推倒第一块小木板，能使最后一块大木板被推倒。说明用很少的能量可以产生较多的能量 C．用手推动活塞可以压缩空气，但很难压缩水，是因为液体分子间距较小 D．向上拉玻璃板，弹簧测力计示数变大，是因为分子间只存在引力 6．（25-26九年级上·湖北咸宁·期末）“高手在民间”这句话一点不假。很多物理知识被一些工匠运用到了极致。如图甲所示是雨琳同学看到工人拆老房的情景，如图乙所示是其示意简图。为了在消耗人工较少的情况下，把老房的瓦片传送到地面上，拆房工人设计了一个滑道，屋顶工人把拆下的瓦片放在滑槽中滑下，瓦片沿滑道滑到地面上接瓦工人的面前刚好停下。下列说法正确的是（　　） A．瓦片沿滑道向下下滑过程中，动能增大，重力势能减小 B．瓦片沿滑道下滑到地面工人面前过程中，机械能不变 C．瓦片沿滑道下滑到地面工人面前时，机械能消失了 D．瓦片在滑道顶端和滑道底端时机械能相等 7．（25-26九年级上·河南开封·期末）关于能量及其转化，下列说法正确的是（　　） A．水力发电是将水的机械能转化为电能 B．洗衣机工作时，将电能全部转化为机械能 C．热机工作时，将内能全部转化为机械能 D．手机充电时，将化学能转化为电能 二、填空题 8．（25-26八年级上·江西赣州·期末）兴国县最早的风力发电项目位于茶园乡的“十八排”，其风力发电机实现了将_______能转化为______能。 9．（20-21九年级上·山西·期末）记忆合金是一种特殊的材料，能够记住自身的形状，不论发生怎样的形变，稍微加热就会恢复如初。如图所示为“记忆合金魔轮”，安装在转轮上的记忆合金弹簧在高于其“转变温度”的水中缩短，在空气中伸长，在力的作用下，转轮便转动起来了。若在下面放上热水，魔轮就会不停地转下去，就制成了一个“永动机”。你认为这种方案______（选填“可行”或“不可行”），理由是______。 10．（25-26九年级上·湖北·期末）枪虾的大螯猛地合上时，能挤出速度很大的水柱，水柱产生的微小气泡在破裂瞬间会产生高温并发出很大的声音，还会发出一道极短的光。在这个过程中，是把_______能转化为______能、声能和光能。 11．（25-26九年级上·福建莆田·期末）如图为S1500型浮空风力发电系统，其工作原理是利用氦气气囊提供浮力升空，在1500米左右的空中让高速气流流经环翼形通道，驱动轻量化发电机组工作，此过程是将_______能转化为________能。 12．（22-23九年级上·河南郑州·期末）小明书桌上摆放了一个有趣的科学玩具——牛顿摆，如图。当最左边的小球撞击紧密排列的另外四个球后，最右边的小球向右摆动；当最右边的小球撞击后，最左边的小球向左摆……，小明发现随着时间的推移两侧小球摆动的幅度越来越小，最后全部静止。上述现象中，能量是不是逐渐消失了？___________说说你的理由___________。      13．（25-26九年级上·山东威海·期末）我国华东地区某水热型地热井刷新区域纪录，该井深约4000m，井底水温达162℃，井口出水温度为138℃。若用井水发电，实质是将井水的_____能转化为_____能；若用该井水供暖，每天有2×106kg的井水从138℃降温至58℃，已知，则这些水每天可放出热量______J。 三、简答题 14．如图所示是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动带动抽水器从低处将水抽到高处，从而循环工作。问： (1)水在实际下落的过程中，机械能会减少吗？ (2)这种永动机能不能一直工作下去？ (3)什么定律可以支持你的观点？ 15．（25-26九年级上·山西运城·阶段检测）小明在一个视频中看到了一个“永动机”模型，如图所示。这个“永动机”通过安放在转轮上一系列可动的悬臂实现永动，即左右两侧相同高度的小球，右侧的动力臂大于左侧的阻力臂，进而驱动“魔轮”不停地顺时针转动。请你用所学过的能量相关的知识解释视频中“永动机”模型不可能实现的原因。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第04讲 能量的转化与守恒（培优讲义） 课标要点 方法指导 1.熟记常见的能量形式，并分类梳理转化实例； 2.区分能量转化和能量转移； 3.吃透能量守恒定律三要素； 4.依托永动机错题突破高频考点。 1.识别常见能量形式与相互转化。 2.熟记能量守恒定律内容。 3.会用守恒定律解释永动机不能实现。 考点01 能量的转化和转移 1. 各种形式的能 2. 能量的转化与转移 （1）能量的转化 在一定条件下，能量可以从一种形式的能量转化为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。自然界中各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。如图为能量转化示意图。 （2）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。例如，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，这属于能量的转移。 （3）转化与转移的区别⚠️ ①能量的转化是伴随着做功体现出来的，能量的形式发生了变化，一种形式的能量增加，一定有其他形式的能量减少。 ②能量的转移过程中能量的形式没有发生变化。 ③能量的转化和转移具有方向性。 【例1】（25-26九年级上·山西·阶段检测）图甲是太阳能照明风扇，图乙是太阳能照明风扇工作时的能量转化流程图，白天安装在室外的太阳能电池板工作时，给蓄电池充电，将能量以化学能的形式储存，室内的照明风扇工作时蓄电池给电动机和照明灯供电。对图乙方框中能量形式判断正确的是（　　） A．①是“内能” B．②是“电能” C．③是“光能” D．④是“机械能” 【答案】B 【详解】我们按照能量转化的流程逐个分析方框的能量形式： 太阳能电池板先将太阳能转化为电能，给蓄电池充电时，电能转化为化学能储存在蓄电池中，因此①是电能；蓄电池对外供电时，将储存的化学能转化为电能，因此②是电能；电动机工作时，将电能转化为机械能带动风扇转动，因此③是机械能；照明灯工作时，将电能转化为光能实现照明，因此④是光能。 A．①是电能，不是内能，故A错误； B．②是电能，故B正确； C．③是机械能，不是光能，故C错误； D．④是光能，不是机械能，故D错误。 故选B。 【例2】（25-26九年级上·安徽安庆·阶段检测）根据能量守恒定律，下列四幅图中仅发生能量转移的一组是（　　） ①试管内的冷水放入热水中变热 ②煤气炉将冷水烧热 ③一球上升一球下降（不考虑摩擦影响） ④小灯泡通电发光 A．①② B．②③ C．③④ D．①③ 【答案】D 【详解】①冷水放入热水中，属于热传递，发生了内能的转移； ②煤气燃烧时，先将化学能转化为内能，通过热传递将冷水加热成为热水，发生了能量的转化和转移； ③一球上升一球下降，属于机械能在两球之间的转移，发生了能量转移； ④小灯泡通电发光，将电能转化为内能和光能，发生了能量的转化，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 考点02 能量守恒定律 1. 能量守恒定律 （1）能量守恒定律内容：能量既不会消灭，也不会产生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。 （2）对能量守恒定律的理解 ①能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。 ②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。 （3）机械能守恒和能量守恒的区别与联系⚠️ 能量守恒是无条件的，机械能守恒有条件。机械能守恒的条件是在只有重力（或弹力）做功的情形下，物体的重力势能（或弹性势能）和动能发生相互转化，没有其他形式的能转化为机械能，也没有机械能转化为其他形式的能。 2. 永动机 （1）永动机：不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。 （2）永动机不可能实现。事实证明，能量在转化过程中只要有运动，摩擦就是不可避免的，从而产生热，这样运动的能量就会减少，如果不补充能量，运动就会停止。永动机违背了能量守恒定律，是不可能研制成功的。 【例3】下列关于能量的转化和守恒的说法正确的是_________ A．摩擦生热创造了热，不符合能量守恒定律 B．不可能造出永动机，是因为它违反了能量守恒定律 C．火箭升空时，其势能和动能都在增大，能量守恒定律不适用 D．飞船返回舱进入大气层后下落的过程中，重力势能减小、动能增加，机械能守恒 E．能量守恒定律的成立是有一定条件的 F．各种形式的能量都可以在一定条件下相互转化 G．做功改变内能的过程是不同形式的能量的转化过程 H．热传递改变内能的过程是能量的转移过程 I．汽车紧急刹车路面上会留下清晰的刹车痕迹，机械能转化为内能 J．地球卫星在太空中由近地点向远地点运动的过程中，重力势能全部转化为动能 【答案】BFGHI 【详解】A．摩擦生热是机械能转化为内能，不是创造能量，完全符合能量守恒定律，故A错误。 B．永动机违反了能量守恒定律，永远不可能被制造出来，故B正确。 C．火箭升空时机械能增大，是燃料的化学能转化而来，总能量仍然守恒，能量守恒定律适用，故C错误。 D．返回舱进入大气层后，和空气摩擦做功，机械能转化为内能，机械能减小，不守恒，故D错误。 E．能量守恒定律是自然界的普遍规律，适用于所有能量过程，不需要特定成立条件，故E错误。 F．各种形式的能量，都可以在一定条件下相互转化，符合物理规律，故F正确。 G．做功改变内能的本质，就是不同形式能量之间的转化过程，故G正确。 H．热传递改变内能，只是内能从一个物体转移到另一个物体，能量形式不变，属于能量转移，故H正确。 I．汽车刹车时克服摩擦做功，机械能转化为内能，故I正确。 J．卫星从近地点向远地点运动时，速度减小、高度升高，是动能转化为重力势能，故J错误。 故选BFGHI。 【例4】（25-26九年级上·山东枣庄·期中）如图所示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。实际上，这个永动机并不会成功，其根本原因是违背了（   ） A．机械能守恒定律 B．牛顿第一定律 C．能量守恒定律 D．阿基米德原理 【答案】C 【详解】设想中的永动机不能一直工作下去，因为抽水器在工作过程中，有部分机械能会转化为内能，即机械能会逐渐减少，根据能量守恒定律，最后会停止工作，永动机违背了能量守恒定律，所以不会成功。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 重难点01 能量的转化与守恒 【拓展1】（25-26九年级上·山东临沂·期末）学了能量守恒后，小明设计了一个如图所示的小蒸汽轮机，下列判断错误的是（　　） A．酒精燃烧时将化学能转化为内能 B．能量在转化的过程中总量越来越少 C．能量的转化和转移都是有方向的 D．轮子的转动说明永动机不可实现 【答案】B 【详解】A．酒精燃烧是化学反应，此过程将化学能转化为内能，故A正确，不符合题意； B．根据能量守恒定律，能量在转化和转移过程中，总量保持不变，故B错误，符合题意； C．能量的转化和转移具有方向性，例如内能不能自动地从低温物体转移到高温物体，故C正确，不符合题意； D．轮子转动过程中存在能量的消耗，这表明永动机违背了能量守恒定律，是不可实现的，故D正确，不符合题意。 故选B。 【拓展2】（25-26九年级上·内蒙古通辽·期末）跨学科实践：制作简易汽轮机模型。 热机对人类文明发展起着重要的推动作用，同学们提出了制作简易汽轮机模型的想法。 (1)如图所示，在易拉罐内部装入约半罐___________（选填“水”或“细沙”），将一根吸管插入易拉罐内，用橡皮泥将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，吸管的一端对准小风扇的扇叶。 (2)实验时，将易拉罐下面的酒精灯点燃，当有___________（选填“热空气”或“水蒸气”）持续喷出时，扇叶就不断转动起来。 (3)此工作过程的能量转化情况为：化学能___________机械能。 (4)在测试过程中同学们发现，需要加热很长的时间扇叶才开始转动，这可能是因为罐内的水___________（选填“太多”或“太少”）。 【答案】(1)水 (2)水蒸气 (3)内能 (4)太多 【详解】（1）要持续产生大量水蒸气，因此易拉罐内部应注入水。 （2）汽轮机主要利用水蒸气来推动叶轮。点燃易拉罐下面的酒精灯，当有水蒸气喷出时，扇叶就转动起来。 （3）此工作过程的能量转化情况为：酒精的化学能转化为水和水蒸气的内能，水蒸气的内能再转化为扇叶的机械能。 （4）加热很长时间扇叶才开始转动，说明将水加热至沸腾需要的热量多，即水的质量大。 重难点02 能量守恒在生产中的应用 【拓展3】（25-26九年级上·河南周口·期末）（多选）古代的筒车到现代的水电站，都是人类不断挖掘和利用水能资源的体现。如图甲所示是我国古代筒车的模型图，其是以水流（速度不变）作动力来取水的机械，图乙是水电站，流水冲击水轮，带动发电机发电。下列说法正确的是（　　） A．筒车在工作时，机械效率为100% B．筒车工作时，将水的重力势能转化为动能 C．筒车和水电站在工作时能量的总量保持不变 D．水轮机带动发电机发电将动能转化为电能 【答案】CD 【详解】A．筒车在工作时，存在摩擦和空气阻力，任何机械都需要做额外功，机械效率不可能为100%，故A错误； B．筒车工作时，是水流推动筒车转动，将水从低处提升到高处，是把水的动能转化为重力势能；故B错误； C．根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，能量的总量保持不变。所以筒车和水电站在工作时能量的总量保持不变，故C正确； D．水轮机带动发电机发电时，水流的动能推动水轮机转动，水轮机再带动发电机将动能转化为电能，故D正确。 故选CD。 【拓展4】（25-26九年级上·安徽滁州·期末）如图所示是我国传统的“走马灯”。点燃底部蜡烛，热空气上升驱动扇叶转动，观众可以看到纸马运动起来。下列说法错误的是（   ） A．蜡烛燃烧时化学能转化为内能 B．在能的转化和转移过程中，能的总量保持不变 C．热空气驱动扇叶转动时内能转化为机械能 D．扇叶不断地转动，说明能的总量不断在增加 【答案】D 【详解】A．蜡烛燃烧是化学反应，这个过程中，蜡烛储存的化学能转化为内能和光能，故A正确，不符合题意； B．根据能量守恒定律可知，在能的转化和转移过程中，能量的总量保持不变，故B正确，不符合题意； C．蜡烛燃烧产生的热空气密度变小而上升，形成对流，上升的热空气推动扇叶转动，带动纸马运动，这个过程是热空气的内能转化为扇叶和纸马的机械能，故C正确，不符合题意； D．根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能发生转化或转移，但能的总量保持不变，故D错误，符合题意。 故选D。 考向01 能量的转化与转移 【训练1】（2025·山东济南·中考真题）为了在开发和使用能源的同时保护好环境，垃圾变成了能源再生的“宝库”。垃圾利用的一种方式是将垃圾填埋后，通过厌氧发酵产生沼气，沼气燃烧产生高温燃气推动汽轮机转动，汽轮机驱动发电机发电。沼气发电过程中的能量转化如图所示，请将图中①、②处的能量形式填写在相应位置。 ①______；②______。 【答案】 内能 电能 【详解】[1]沼气燃烧时放出热量，将化学能转化为内能。 [2]发电机通过电磁感应现象将机械能转化为电能。 【训练2】（2024·山东济宁·中考真题）小球在摆动过程中（如图所示），由于摩擦的存在，一部分机械能会转化为______，这部分能量不可能自动地再转化为机械能，如果没有能量的补充，小球最终会停止运动。研究表明，自然界的能量是守恒的，能量的转化与转移具有_______性。 【答案】 内能 方向 【详解】[1][2]小球在摆动过程中，克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，机械能会减小，散失到空气中的内能无法自动转化为机械能，说明能量的转移和转化具有方向性。 【训练3】（2024·江西·中考真题）某同学用餐时发现从热汤中取出的金属勺很烫手，这是通过___________的方式改变物体的内能，在这种内能改变的过程中，内能总是自动地从高温物体向低温物体转移，说明能量在转移过程中具有___________性。 【答案】 热传递 方向 【详解】[1]用餐时发现从热汤中取出的金属勺很烫手，是热汤中的内能转移到金属勺，这是通过热传递的方式改变物体的内能。 [2]内能总是自动地从高温物体向低温物体转移，不能自动从低温物体转移到高温物体，这说明能量在转移过程中具有方向性。 考向02 能量守恒定律 【训练4】（2025·宁夏·中考真题）如图所示，是一款钢珠“永动机”艺术摆件。当钢珠由轨道A点释放后，钢珠会沿图中轨迹循环往复运动。钢珠离开轨道B点上升的过程中，主要是将________能转化为________能；你认为钢珠在往复运动过程中，________（选填“需要”或“不需要”）消耗其他形式的能量。 【答案】 动 重力势 需要 【详解】[1][2]钢珠离开轨道B点上升的过程中，质量不变，速度减小，动能减小；高度增大，重力势能增大，主要是将动能转化为重力势能。 [3]根据能量守恒定律，钢珠在往复运动过程中，由于受到摩擦力等阻力的作用，机械能会逐渐减小，所以需要消耗其他形式的能量来维持运动。 【训练5】（2025·黑龙江大庆·中考真题）“游梁式”抽油机的结构如图所示，电动机通过曲柄带动游梁摆动，驴头连接抽油杆上下运动。关于石油的开采和运输，下列说法不正确的是（    ） A．游梁属于简单机械中的杠杆 B．皮带摩擦生热是通过做功改变内能 C．油罐车尾部拖一长铁链是为了防止静电带来的危害 D．抽油机常年工作，抽油机是一种“永动机” 【答案】D 【详解】A．游梁是可以绕固定点转动的硬棒，属于简单机械中的杠杆，故A正确，不符合题意； B．皮带摩擦生热，将机械能转化为内能，是通过做功改变内能，故B正确，不符合题意； C．油罐车尾部拖一长铁链是为了使油罐车带的电荷导向大地，防止静电带来的危害，故C正确，不符合题意； D．“永动机”违背了能量守恒定律，抽油机虽常年工作，但要消耗能量，抽油机不是一种“永动机”，故D错误，符合题意。 故选D。 一、单选题 1．（25-26九年级上·山西晋城·期末）如图所示的航拍无人机是一种高效的空中拍摄工具。无人机飞行时，依靠电池给它提供动力，无人机充电时，将能量储存在电池中。下列说法正确的是（　　） A．无人机飞行时，电池相当于用电器 B．无人机飞行时，将电能转化为机械能 C．无人机充电时，电池相当于电源 D．无人机充电时，不遵循能量守恒定律 【答案】B 【详解】A．无人机飞行时，电池提供电能，相当于电源，故A错误； B．无人机飞行时，消耗电能，将电能转化为机械能，故B正确； C．无人机充电时，电池消耗电能进行充电，相当于用电器，故C错误； D．能量守恒定律是自然界的基本定律之一，任何能量的转化和转移过程都遵循能量守恒定律，无人机充电时，遵循能量守恒定律，故D错误。 故选B。 2．（25-26九年级上·河北保定·期末）我国使用运载火箭，成功将卫星发射升空，发射任务获得圆满成功。燃料燃烧推进卫星运动，此过程中主要发生的能量转化是（　　） A．化学能→内能→机械能 B．电能→光能→化学能 C．光能→内能→动能 D．太阳能→电能→热能 【答案】A 【详解】卫星发射升空过程中，燃料燃烧将化学能转化为内能，推进卫星运动，说明卫星获得了机械能，所以发生的能量转化是：化学能→内能→机械能，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 3．（25-26九年级上·山西晋中·期末）周末小源一家去郊外烤肉，炭火上的肉串逐渐变得香气扑鼻、色泽焦香。下列关于烤肉过程的物理分析，正确的是（　　） A．肉串香气扑鼻，是机械运动的结果 B．炭火将木炭的内能转化为化学能 C．烤热的肉串温度降低后，将不会闻到香味 D．能闻到肉串香味，是因为分子在不停息地做无规则运动 【答案】D 【详解】A．肉串香气扑鼻，是肉串中发出香味的分子运动到空气中，并进入人鼻子的结果，这是分子的无规则运动，属于热运动，不是机械运动，故A错误； B．炭火燃烧是化学反应，将木炭的化学能转化为内能和光能，故B错误； C．组成物质的分子在不停地做无规则运动，烤热的肉串温度降低后，分子运动会变慢，香味会变淡，但分子仍在运动，仍然能闻到香味，故C错误； D．能闻到肉串的香味，是扩散现象，表明了分子在不停息地做无规则运动。故D正确。 故选D。 4．（25-26九年级上·湖北·期末）如图所示是我国古籍《天工开物》中描绘的造纸时“透火焙干”的情景。将一张张湿纸膜贴在砖墙上，在巷中生火，砖的温度升高，湿纸膜上的水分逐渐蒸发，干透后揭下来就是成品纸了。关于这段描述，下列分析正确的是（　　） A．纸膜能贴在墙上，说明分子之间存在着引力 B．湿纸膜上的水分逐渐蒸发，说明温度越高，分子运动越缓慢 C．在巷中生火，砖的温度升高，是利用做功改变物体的内能 D．“生火”后，木柴的内能转化为化学能 【答案】A 【详解】A．分子之间存在着引力，因此纸膜能贴在墙上，故A正确； B．砖的温度升高，湿纸膜上的水分逐渐蒸发，说明温度越高，分子运动越快，故B错误； C．在巷中生火，砖的温度升高，砖吸收热量，内能增大，是利用热传递改变物体的内能，故C错误； D．“生火”后，木柴经历化学反应，将内能转化为化学能，故D错误。 故选A。 5．（25-26九年级上·山东枣庄·期末）下列相关热学现象解释正确的是（　　） A．各种形式的能量之间一定可以相互转化 B．推倒第一块小木板，能使最后一块大木板被推倒。说明用很少的能量可以产生较多的能量 C．用手推动活塞可以压缩空气，但很难压缩水，是因为液体分子间距较小 D．向上拉玻璃板，弹簧测力计示数变大，是因为分子间只存在引力 【答案】C 【详解】A．各种形式的能量之间并非一定可以相互转化，转化需要一定条件，且能量转化有方向性，故A错误； B．推倒第一块小木板，能使最后一块大木板被推倒，是能量的传递与转化，并非用很少的能量可以产生较多的能量，这违背了能量守恒定律，故B错误； C．空气易压缩是因为气体分子间距大，水难压缩是因为液体分子间距小，分子间斥力作用明显，故C正确；                                                                D．向上拉玻璃板，弹簧测力计示数变大，是因为分子间存在引力，但分子间同时也存在斥力，并非只存在引力，故D错误。 故选C。 6．（25-26九年级上·湖北咸宁·期末）“高手在民间”这句话一点不假。很多物理知识被一些工匠运用到了极致。如图甲所示是雨琳同学看到工人拆老房的情景，如图乙所示是其示意简图。为了在消耗人工较少的情况下，把老房的瓦片传送到地面上，拆房工人设计了一个滑道，屋顶工人把拆下的瓦片放在滑槽中滑下，瓦片沿滑道滑到地面上接瓦工人的面前刚好停下。下列说法正确的是（　　） A．瓦片沿滑道向下下滑过程中，动能增大，重力势能减小 B．瓦片沿滑道下滑到地面工人面前过程中，机械能不变 C．瓦片沿滑道下滑到地面工人面前时，机械能消失了 D．瓦片在滑道顶端和滑道底端时机械能相等 【答案】A 【详解】A．瓦片沿滑道下滑时，质量不变，高度不断降低，因此重力势能一定减小；瓦片从静止开始下滑，速度逐渐增大，因此动能增大，故A正确； B．瓦片下滑过程中需要克服摩擦力做功，部分机械能转化为内能，机械能不断减小，故B错误； C．根据能量守恒定律，能量不会凭空消失，瓦片的机械能只是转化为内能，并没有消失，故C错误； D．下滑过程中机械能因摩擦不断损耗，因此瓦片在滑道顶端的机械能大于底端的机械能，故D错误。 故选A。 7．（25-26九年级上·河南开封·期末）关于能量及其转化，下列说法正确的是（　　） A．水力发电是将水的机械能转化为电能 B．洗衣机工作时，将电能全部转化为机械能 C．热机工作时，将内能全部转化为机械能 D．手机充电时，将化学能转化为电能 【答案】A 【详解】A．水力发电利用水流的动能和重力势能（统称机械能）推动水轮机转动，再带动发电机发电，最终将水的机械能转化为电能。故A正确； B．洗衣机工作时，大部分电能转化为电机的机械能，同时有一部分电能会因电流的热效应转化为内能。故B错误； C．热机的效率永远小于 100%，工作时只有部分内能转化为机械能，其余内能会通过废气、散热等方式损失掉。故C错误； D．手机充电是用电器，过程是将电能转化为电池的化学能储存起来；放电时才是将化学能转化为电能。故D错误。 故选A。 二、填空题 8．（25-26八年级上·江西赣州·期末）兴国县最早的风力发电项目位于茶园乡的“十八排”，其风力发电机实现了将_______能转化为______能。 【答案】 风 电 【详解】[1][2]风力发电机的工作原理是将风能转化为电能，通过叶片转动带动发电机工作，最终输出电能。 9．（20-21九年级上·山西·期末）记忆合金是一种特殊的材料，能够记住自身的形状，不论发生怎样的形变，稍微加热就会恢复如初。如图所示为“记忆合金魔轮”，安装在转轮上的记忆合金弹簧在高于其“转变温度”的水中缩短，在空气中伸长，在力的作用下，转轮便转动起来了。若在下面放上热水，魔轮就会不停地转下去，就制成了一个“永动机”。你认为这种方案______（选填“可行”或“不可行”），理由是______。 【答案】 不可行 “永动机”违背了能量守恒原理 【详解】[1][2]取一根弹簧为研究对象，我们研究它转动一周的过程。弹簧在水中吸收内能，大部分能量转换为转动的动能，该过程中弹簧还要克服空气和水的阻力做功，并且在空气中释放内能；该永动机需要外力来维持，违背了能量守恒原理，不可行。 10．（25-26九年级上·湖北·期末）枪虾的大螯猛地合上时，能挤出速度很大的水柱，水柱产生的微小气泡在破裂瞬间会产生高温并发出很大的声音，还会发出一道极短的光。在这个过程中，是把_______能转化为______能、声能和光能。 【答案】 机械 内 【详解】水柱产生的微小气泡在破裂瞬间，膨胀做功，会产生高温并发出很大的声音，还会发出一道极短的光。在这个过程中，是把机械能转化为内能、声能和光能。 11．（25-26九年级上·福建莆田·期末）如图为S1500型浮空风力发电系统，其工作原理是利用氦气气囊提供浮力升空，在1500米左右的空中让高速气流流经环翼形通道，驱动轻量化发电机组工作，此过程是将_______能转化为________能。 【答案】 机械/风 电 【详解】[1][2]发电机是把机械能转化为电能的装置，利用的是电磁感应原理。 12．（22-23九年级上·河南郑州·期末）小明书桌上摆放了一个有趣的科学玩具——牛顿摆，如图。当最左边的小球撞击紧密排列的另外四个球后，最右边的小球向右摆动；当最右边的小球撞击后，最左边的小球向左摆……，小明发现随着时间的推移两侧小球摆动的幅度越来越小，最后全部静止。上述现象中，能量是不是逐渐消失了？___________说说你的理由___________。      【答案】 不是 见解析 【详解】[1][2]小球在空气中运动以及和其它小球碰撞过程中，一部分机械能转化成了小球与空气的内能，导致小球的机械能不断变小，因而摆动的幅度会越来越小。 13．（25-26九年级上·山东威海·期末）我国华东地区某水热型地热井刷新区域纪录，该井深约4000m，井底水温达162℃，井口出水温度为138℃。若用井水发电，实质是将井水的_____能转化为_____能；若用该井水供暖，每天有2×106kg的井水从138℃降温至58℃，已知，则这些水每天可放出热量______J。 【答案】内 电 6.72×1011 【详解】[1][2]由题可知，该井水温度较高，具有较多的内能，用井水发电，消耗内能，获得电能，所以实质是将井水的内能转化为电能。 [3]这些水每天可放出的热量 三、简答题 14．如图所示是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动带动抽水器从低处将水抽到高处，从而循环工作。问： (1)水在实际下落的过程中，机械能会减少吗？ (2)这种永动机能不能一直工作下去？ (3)什么定律可以支持你的观点？ 【答案】(1)机械能会减少 (2)该永动机不能一直工作下去 (3)能量守恒定律可以支持这一观点 【详解】（1）机械能包括动能和势能（重力势能、弹性势能），在只有动能和势能相互转化的理想情况下，机械能的总量保持不变。但在实际情况中，水下落时会受到空气阻力的作用，同时水流冲击叶片的过程中，部分机械能会转化为叶片和水的内能（比如摩擦生热），还有少量机械能会以声音的形式散失（比如水流冲击的声音）。这些转化出去的能量无法再全部恢复为水的机械能，所以水在实际下落过程中，机械能会减少。 （2）这种永动机的设计思路是让水流冲击叶片带动抽水器，将低处的水抽回高处，从而实现循环工作。但结合小问 1 的分析，水在下落过程中机械能会不断减少，导致水流冲击叶片的能量越来越小。叶片获得的能量减少后，带动抽水器抽水时，能抽到高处的水的量会逐渐减少，或者抽水的高度会逐渐降低，无法维持最初将水抽到足够高度的状态。随着时间推移，机械能的损失会不断累积，最终整个装置会因为能量不足而停止运转，所以这种永动机不能一直工作下去。 （3）能量守恒定律指出：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这种永动机的设想试图让系统在没有外部能量补充的情况下，持续循环工作并对外输出能量（或维持自身运转），但实际上在运转过程中，机械能不断转化为内能、声能等其他形式的能量，这些能量无法再全部转化为推动装置循环的机械能，导致系统内可利用的机械能逐渐减少，违背了能量守恒定律。因此，能量守恒定律可以支持“这种永动机不能一直工作下去”的观点。 15．（25-26九年级上·山西运城·阶段检测）小明在一个视频中看到了一个“永动机”模型，如图所示。这个“永动机”通过安放在转轮上一系列可动的悬臂实现永动，即左右两侧相同高度的小球，右侧的动力臂大于左侧的阻力臂，进而驱动“魔轮”不停地顺时针转动。请你用所学过的能量相关的知识解释视频中“永动机”模型不可能实现的原因。 【答案】见详解 【详解】任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量，即该“永动机”模型违背了能量守恒定律，所以这个“永动机”模型不可能实现。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $