14.1 能量的转化与守恒 导学案-2026-2027学年人教版物理九年级全一册

该初中物理导学案聚焦“能量的转化和守恒”，通过“摩擦双手发热”“太阳能驱动小电扇”等实验及生活实例导入，引导学生从能量角度分析现象本质，归纳转化与转移规律，搭建从具体实例到抽象规律的学习支架。 以科学探究为主线，通过焦耳实验数据验证能量守恒、永动机探究培养科学思维，结合能源环保意识渗透科学态度与责任，习题设计联系生活与跨学科实践，助力学生构建能量观念，提升分析解决实际问题的能力。

第1节 能量的转化和守恒 【学习目标】 1.培养观察与分析能力 通过“摩擦双手发热”“太阳能驱动小电扇”“笔杆摩擦吸附纸屑”等实验或生活实例，学会从能量角度分析现象的本质，归纳能量转化与转移的规律。 2.建立科学思维模型 学会用“能量守恒”的观点解释自然现象（如秋千越摆越低是因为机械能转化为内能、小球弹跳高度降低是因为机械能转化为内能等），形成“从能量角度分析物理问题”的思维习惯。 3.培养科学态度与责任意识 通过“永动机不可能实现”的讨论，树立尊重科学、实事求是的态度；结合能量守恒与能源有限的关系，增强节约能源、合理利用资源的环保意识。 【新知预习】 一、能量的转化 丁 戊 己 酒精燃烧 将____能转化为______能 灯泡发光 将____能转化为______能 压缩气体 将____能转化为______能 风扇吹风 将____能转化为______能 光合作用 将____能转化为______能 水力发电 将____能转化为______能 特别说明： 能量转化是非常普遍的，在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。 二、能量守恒定律 1.能量守恒定律 如图所示，滚动的足球在停下来的过程中与草地摩擦，机械能_________(选填“增加”或“减少”)，与草地摩擦时，________能增加 (2)小红乘坐商场扶梯匀速上升，机械能_______(选填“增加”或“减少”)；电梯工作时，消耗了_________能。 (3)能量守恒定律:能量既不会_________，也不会_______，它只会从一种形式__________为其他形式，或者从一个物体_________到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量___________。 2.由能量守恒定律可知，__________(选填"能”或“不能”)制造出“永动机”。 3.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，适用于所有自然现象（物理、化学、生物、地质、天体运动等），大到宇宙天体，小到原子核内部粒子的运动，都遵循该定律。 【警示点】 根据能量守恒定律，在分析自然现象时，如果发现某种形式的能量减少，一定能找到另一种形式的能量增加：反之，当某种形式的能量增大时，也一定可以找到另一种形式的能量减少。 【课堂探究】 任务一 探究能量的转化和守恒 如图所示，这是一个焦耳发现能量的转化和守恒定律的实验装置！仔细观察后回答： （1）如图，装置中的两个配重重力不等，释放后大配重下降，小配重上升；通过反复对调左右两个配重，会使动叶轮不停地转动，从而导致热量计中水的温度_______（填变化情况），原因是________________，实现的能量转化是：_________________。 （2）科学家某次实验测得数据如下：小配重重力G小=100N．大配重重力G大=520N，每升降一次配重各自移动的距离h=1m，热量计中水的质量m=500g，升降次数与水温变化的关系如下表所示： 升降次数 1 2 3 4 5 6 温度变化/℃ 0.2 0.39 0.59 0.78 0.98 1.18 通过分析数据（只需分析一次实验），叶轮对水做功________J，水吸收热量________J，科学家得出了结论：在上述现象中能量是________的！ 本实验误差主要来源于克服摩擦做功消耗一部分能量。 （3）请就此谈一点你的感受：____________________________________。 任务二 探究“永动机”能否制成 晓聪想通过实验探究永动机能否制成，他进行了下列实验： （1）如图甲所示，在脸盆内装大半盆水，将毛巾一端浸在水中，另一端低垂在脸盆外。可以看到，搭在脸盆边的毛巾_____（能/不能）自动吸水，并从垂在盆外的另一端_________。 （2）根据上述实验现象，他设计了一个如图乙所示的“水滴永动机”。为了验证上述图甲的设计是否科学可行，他又用水杯、棉纱织带、水进行如图丙所示的实验。通过观察发现：棉纱______（能/不能）自动地将水从低处抽到高处，相反，它______（能/不能）将上方容器里的水抽向低处。 （3）根据图丙的实验现象，推理出上述“水滴永动机”是______（能/不能）制成的。因为它违背了___________定律。 易错点突破 【典例】人类文明，一脉相传。从远古的水磨，到今天的水电站，都是人类对水能的合理开发与利用。如图所示，图1是远古的水磨，流水冲击水轮，水轮转动，去汲水、碾谷、磨面；图2是今天的水电站，流水冲击水轮，带动发电机发电。下列说法不正确的是（　　） A．水轮是人类把水能转化成水轮动能的装置 B．流水冲击水轮，带动发电机发电，减少的水能等于发电机产生的电能 C．图2中的拦河大坝，起到了提高水重力势能的效果 D．流水通过水轮后，其机械能减小 【特别提醒】能量不生不灭，只能转化或转移，而总量不变。 【课后作业】 知识串线，夯实基础 知识点1 能量的转化 1.如图是一种新型的风光互补照明灯，它头顶小风扇，肩扛太阳能电池板，腰胯照明灯，脚踏蓄电池，下列解释正确的是（　　） A．利用风力发电将电能转化为机械能 B．太阳能电池板将太阳能转化为电能 C．照明灯工作时，LED灯是将机械能转化为光能 D．蓄电池夜晚放电时将电能转化为化学能 2.（2026•成都青羊区二模）一粒水稻种子从土壤到餐桌的奇妙旅程，本质上是一场能量的宏大接力。对这个过程描述正确的是（　　） A．光合作用——叶绿素将太阳能转化为机械能 B．收获加工——碾米电机将电能转化为化学能 C．蒸煮烹饪——天然气灶将化学能转化为内能 D．消化吸收——胃肠道将化学能转化为机械能 3.全国首个地铁氢赋能零碳能源项目，用“光伏+氢能”打造零碳交通，其供能方式如图所示。通过能量调度控制系统，实现地源热泵、制氢站、车辆段用电的智能化调度与高效利用，最终达成能源自给自足与零碳排放的目标。下列有关该项目的说法正确的是（  ） A．在光伏发电的过程中，电能转化为光能 B．氢燃料电池供电时将化学能转化为电能 C．储能电池充电时，将化学能转化为电能 D．能量调度控制系统可使能量无损耗转移 知识点2 能量守恒定律 4.有关能量的转化和守恒定律，下列说法正确的是（　　） A．能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化 B．“摩擦生热”是创造内能的过程，说明能量可以从无到有创造出来 C．根据能量守恒定律，宇宙中的能量总和不变 D．火箭升空时，其势能和动能都增大，能量守恒定律不适用 5.下列能量转化符合实际的是（　　） A B C D 6.如图所示，是设想中的“永动机”，它通过高处的水从A口流出时，水流冲击叶片转动，叶片的转动带动B处的砂轮转动，打磨刀片，同时带动C处的抽水器工作，将低处的水抽到高处从D口流出，从而循环工作。该“永动机”工作过程中，下列说法正确的是（　　） A．水流冲击叶片转动，把机械能转化为内能 B．砂轮打磨刀片时，刀片和砂轮的温度都升高，说明“永动机”工作时制造了能量 C．相同时间内，A、D两口流出水的质量相等 D．这款“永动机”违背了能量守恒定律 迁移运用，激活思维 7.（2026•泉州鲤城区模拟）创新小组设计了一款新型气体燃料火箭，其工作流程如图所示。下列选项对各过程中能量转化的分析正确的是（　　） A．①中机械能转化为电能 B．②中化学能转化为电能 C．③中内能转化为化学能 D．④中机械能转化为内能 8.用两块铜片、热电偶、电动机（带风扇）组成一个电路，铜片1插在90℃热水中，铜片2放在空气中，如图所示，半分钟左右风扇发生转动，这就是温差发电现象。温差发电的实质是______能转化为_____能。利用这套装置，最终热水的内能________（选填“能够”或“不能够”）全部转化成风扇的机械能。温差发电______（选填“遵守”或“不遵守”）能量守恒定律。 9.（2026•柳州模拟）据报道，科学家研发出一种不需要更换电池的心脏起博器（一种植入患者体内的医疗电子设备），可将心脏每一次跳动而具有_________能的极少一部分转化为电能，来维持起博器工作。有网友在评论区指出，这正是传说中的永动机，这个说法是___________（选填“正确”或“不正确”）的。 10.近年来我国抽水蓄能电站发展较快。其工作原理如图所示：用电低谷时利用电网多余电能把水从下水库抽到上水库中储存起来；用电高峰时，再利用上水库中的水发电。抽水蓄能时是将电能转化为水的_______能；电站选址时不仅需要当地水资源充足，还要地势陡峭，这样建成的电站上、下水库的高度差比较____，有利于蓄能与发电。 11.（2026•深圳期末）跨学科实践：小小汽轮机 某小组的同学们在项目化学习过程中，制作了如图所示的器具研究热机原理。实验时向烧瓶内部注入适量的水，塞上带导气管的塞子。将导气管的另一端管口对准叶轮的叶片。点燃酒精灯，当导气管出气口有蒸气喷出时，叶片就转动起来。 （1）该装置工作时，涉及多处能量转化或转移，请仿照示例写出一例。 【示例】现象：酒精灯加热水使水温升高。 能量转化或转移：通过热传递使内能发生了转移。 现象：____________________________________________。 能量转化或转移：_______________________________。 （2）实验时若叶轮不转动，原因：__________________________________ ______________________________________________________________，解决办法：__________________________________________。 （3）这种热机的效率能不能达到100%？请你说明判断的理由：____________________________________________________________。 【答案】 任务一 （1）升高 对水做功，水的内能增加 机械能转化为内能 （2）420 420 相同 （3）任何伟大的发现都是建立在大量实验的基础上 任务二 （1）能；流出；（2）不能；不能；（3）不能；能量守恒。 易错点突破 解析：本题考查了机械能的概念及能的转化。水流推动水轮做功，将水能转化为水轮的动能，水轮带动发电机发电，水流减小的动能除了转化为电能外，还要克服机械间的摩擦做功，转化为内能，流水通过水轮后，机械能减小，故A、D正确，B错误；拦河大坝通过增大落水差增大水的重力势能，故C正确。 【课后作业】 1.B 2.C 3.B 4.C 5.B 6.D 7.A 8.内 电 不能够 遵循 9.动（或机械）；不正确。 10.机械 大 11.（1）蒸汽喷出使叶轮转动；内能转化为机械能； （2）铁架台上铁环的高度太低，导致烧瓶位置太低，使用酒精灯的内焰加热，蒸汽产生的动力不足；调整烧瓶的高度，利用酒精灯的外焰加热 （3）不能；存在热量损失，内能不可能完全转化为机械能。 学科网（北京）股份有限公司 $