14.1 能量的转化和守恒 同步知识解读 2026-2027学年九年级物理全一册（人教版）

本讲义聚焦“能量的转化和守恒”核心知识点，系统梳理能量的不同形式、转化与转移（含方向性）及能量守恒定律，从能量形式认知到转化转移辨析，再到守恒定律理解，最后以永动机实例深化，构建完整学习支架。 资料通过题型分层设计（例题+变式），结合压缩空气储能、太阳能风扇等生活科技案例，培养学生能量观念与科学推理能力。课中辅助教师系统授课，课后随堂巩固帮助学生查漏补缺，提升知识应用与科学态度。

14.1 能量的转化和守恒（知识解读） 【新教材人教版】 题型归纳 【题型1 不同形式的能量】 2 【题型2 能量的转化】 3 【题型3 能量的转移】 4 【题型4 能量守恒定律】 5 【题型5 永动机】 6 【随堂巩固】 7 考点1 能量的转化和转移 1、能量及其存在的不同形式 （1）能量：物质运动的量化转换，简称“能”，在物理学中，能量是一个间接观察到的物理量，它往往被视为某一个物体对其他的物体做功的能力，由于功被定义为力作用一段距离，因此能量总是等同于沿着一定的长度阻挡大自然基本力量的能力。 （2）能量的不同的形式：机械运动的动能和势能；热运动的内能；电磁运动的电磁能；化学运动的化学能等，他们分别以各种运动形式特定的状态参量来表示。 （3）自然界的能包括：天然气，核能，风能，海洋温差能，水能，汽油，太阳能，电能，煤炭，氢能，煤气，蒸汽，柴油，石油，地热能，潮汐能，生物质能等。 2、能的转化：在一定条件下，一种形式的能量可以转化成另一种形式的能量，这种现象即为能量的转化。 （1）常见的能的转化现象：内燃机工作时，燃料在汽缸内燃烧，燃料内部储存的化学能通过燃烧转化成高温燃气的内能，高温燃气膨胀推动活塞运动做功，燃气的内能又转化为机械能，驱动机器转动。如果使用内燃机带动发电机发电，机械能又可以转化成电能，电能输送到各种用电器，电能又转化为其他形的能量。 （2）能量的转化有方向性：我们利用的各种形式的能最终会自然地转化成内能，散失到周围空气中，但内能不会自然地转化成其他形式的能量。如电灯在工作时，将电能转化为内能和光能，被周围的空气吸收，最终都变成了空气的内能，这是自然发生的，而空气的内能不能自动变成其他形式的能量。 3、能的转移：同一种形式的能从一个物体转移到另一个物体，能的形式并没有发生变化。 （1）能量的形式没有发生变化，但存在的位置发生了变化，这就是能的转移。内能够发生转移，其他形式的能也能够发生转移，如风吹帆船运动，流动空气的部分动能。 （2）能量的转移也有方向性：在热传递过程中，热量总是自然地由高温物体传向低温物体，故内能也总是自然地从高温物体转移到低温物体，而不会自然地从低温物体转移到高温物体。所以能量的转移是有方向的。 特别注意：能量的转化、能量的转移、都是有方向性的，要逆向转化或转移能量，就会消耗其他的能量。例如冰箱里的热不会自动转移到温度较高的外部，而必须要消耗其他的能量（电能）才能把冰箱里的热量转移到冰箱外部。自然界中的一切实际变化过程都具有方向性，朝某个方向的变化是可以自发发生的，相反方向的变化却是受到限制的，这时如果要使变化了的事物重新恢复到原来的状态，一定会对外界产生无法消除的影响，这就是自然界的不可逆性；由此也说明了我们需要节约能源！ 【题型1 】 【例1】下列关于能量形式及应用的说法，正确的是（　　） A．汽车刹车时，刹车片发热，是机械能转化为内能 B．蜡烛燃烧时，化学能全部转化为光能 C．从热汤中取出金属勺子，由烫手到不烫手的过程其内能不变 D．植物吸收太阳光进行光合作用，将化学能转化为光能 【变式1-1】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” 【变式1-2】下列生活中常见的能量使用，分别属于哪种能量形式： (1)风力驱动帆船前进，利用的是___________能。 (2)植物进行光合作用，利用的是___________能。 【变式1-3】2024年4月30日，全球最大的压缩空气储能项目在我国并网发电。在用电低谷时段利用电网多余电能驱动压缩机压缩空气，使空气________增大；在用电高峰时段高压空气被释放，膨胀对外做功，使膨胀机转动，将内能转化为________，带动发电机产生电能输送至电网（两空均填能量形式）。 【题型2 能量的转化】 【例2】光伏（Photovoltaic）：是太阳能光伏发电系统的简称，是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为_______能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。太阳能是_________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【变式2-1】关于“天舟十号”运载火箭在加速升空过程中的说法，不正确的是（     ） A．动能增加 B．机械能增加 C．运动状态发生改变 D．化学能全部转化为机械能 【变式2-2】神舟号载人飞船返回舱在进入大气层后，由于受空气阻力作用会在一段时间内做减速运动。若不计质量的变化，下列关于返回舱在此过程中说法正确的是（　　） A．惯性在逐渐减小 B．机械能转化为内能 C．动能转化为重力势能 D．合力方向与运动方向相同 【变式2-3】压缩空气储能项目工作原理如图。在用电低谷时段利用电网多余电能驱动压缩机压缩空气，使空气________（填能量形式）增大；在用电高峰时段高压空气被释放，膨胀对外________，使膨胀机转动，将内能转化为________，带动发电机产生电能输送至电网。    【题型3 】 【例3】下列有关能量转化和转移的实例中，属于能量转移的是（　　） A．钻木取火 B．摩擦生热 C．光伏发电 D．烤火取暖 【变式3-1】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 【变式3-2】（多选）自然界的能量是守恒的，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，下列事例中涉及能量转移的是（    ） A．牛奶放到热水中，热水的温度降低 B．小车在斜面上滑下后，推动木块移动 C．卫生间的排气扇通电后，快速旋转 D．流星从夜空中快速划过发出耀眼光芒 【变式3-3】2026年3月10日，冬残奥会中国队冰壶选手王蒙、杨金桥获得混双金牌。比赛中“打定”是一种投掷方式，指投掷一方用自己滑行的冰壶把对方的冰壶碰走，自己的冰壶静止留下的过程，此现象说明能量是可以发生________（选填“转移”或“转化”）的，冰壶离开手后仍能继续向前运动，是因为冰壶具有________。 考点2 能量守恒定律 1、能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变；这就是能量守恒定律。 2、能量守恒的普遍性：能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的基本定律之一。大到天体，小到原子核，无论是物理学的问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵循能量守恒定律。能量守恒定律是人类认识自然、利用自然、保护自然的有力武器。能量守恒定律告诉我们，有一种形式的能量减少或消失，一定有另一种形式的能量增加或产生，能量的总量是不变的！ 3、能量守恒的应用：能量守恒定律对于科学研究、工程技术工作有着重要的指导意义。 【题型4 】 【例4】如图所示，是小朋友和父母们一起去游乐园玩过山车时的情景，下列叙述正确的是（     ） A．过山车从最高处滑下时机械能保持不变 B．到达环形轨道最高点时过山车的重力势能最大 C．过山车冲向高处时，重力势能转化为动能 D．过山车滑行过程中，能量不守恒 【变式4-1】下列关于能量及其转化的说法中，正确的是（　　） A．电风扇工作时，将机械能转化为电能 B．干电池对外供电时，将化学能转化为电能 C．汽油机压缩冲程是将内能转化为机械能 D．小球在地面弹跳时高度逐渐减小，说明能量是不守恒的 【变式4-2】如图所示，在“门式起重机”吊起集装箱的过程中，电路消耗的电能转化为集装箱的___能，总能量___（选填“增加、“减少”或“不变”）。 【变式4-3】用砂锅煮汤时，砂锅的比热容比水的比热容______（选填“大”或“小”）；汤汁沸腾时，温度______（选填“升高”“降低”或“不变”）；在整个用火加热过程中，砂锅的总能量______（选填“增加”“减少”或“保持不变”）。 【题型5 永动机】 【例5】如图是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片转动对外做功，同时带动抽水器从低处将水抽到高处，从而循环工作。关于该装置，下列分析中正确的是（　　） A．高处水槽中的水的重力势能一定比低处水槽中水的重力势能大 B．水从高处流到低处，水的重力势能全部转化为水的动能 C．抽水器对其中的水不做功 D．该装置不可能实现持续循环工作 【变式5-1】如图所示是16世纪70年代，意大利的一位机械师斯特尔提出的一个永动机的设计方案。斯特尔在设计时认为，由上面水槽流出的水，冲击水轮转动，水轮在带动水磨转动的同时，通过一组齿轮带动螺旋汲水器，把蓄水池里的水重新提升到上面的水槽中。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 【变式5-2】“永动机”是指不需要输入能量就能永不停息地对外做功的机器，历史上许多人经历了大量制作永动机失败的教训后，逐渐总结出________定律。如图是一款叫“饮水鸟”的玩具，放一杯水在其前方，它就可以长时间重复“低头喝水、恢复直立”的过程。“饮水鸟”________（选填“能”或“不能”）永远重复饮水的动作。 【变式5-3】如图所示，是一位科学爱好者制作的“永动机”制作者声称该装置中不存在热动力系统，只需轻轻拨动其中任意一只瓶子，这套装置就能转动起来，而且速度恒定，一直转动下去。你认为这个装置___________（选填“能”或“不能”）一直转动，判断的依据是违背___________。 随堂巩固 【随堂巩固】 1．如图所示是一款由中国航天科技集团九院研制的国产分体式电动垂直起降飞行器（eVTOL），于2026年2月6日在重庆永川大安通用机场首飞成功。当该飞行器加速爬升过程中，下列说法正确的是（     ） A．飞行器动能转化为重力势能 B．飞行器动能减少 C．飞行器重力势能增加 D．飞行器机械能不变 2．如图所示，是快递出库扫描仪扫描取件的情景。扫描仪上端是镜头，斜上方有补光功能，扫描成功时有声音提示“出库成功”。扫描仪工作过程中，下列说法正确的是（　　） A．扫描仪的镜头相当于凹透镜，对光有发散作用 B．补光灯发光时，将电能转化为光能 C．扫描成功时发出的提示音不是由物体振动产生的 D．扫描仪是利用超声波来辨识条形码信息的 3．2020年7月23日，我国用长征五号遥四运载火箭成功发射火星探测1任务的“天问一号”探测器、迈出了我国行星探测的第一步。如图所示，火箭加速升空过程中，对于火箭搭载“天问一号”探测器，下列叙述正确的是（　　） A．探测器的机械能总量不变 B．探测器的机械能总量增加 C．探测器的动能转化为重力势能 D．探测器的动能不变，重力势能增加 4．抽水蓄能电站被称为“超级充电宝”，用电低谷时段利用电网多余电能抽水至上水库，用电高峰时段再放水至下水库发电，如图。关于抽水蓄能电站，下列说法正确的是（　　） A．用电低谷时段，以电能的形式储能 B．用电低谷时段，机械能转化为电能 C．用电高峰时段，以机械能的形式储能 D．用电高峰时段，机械能转化为电能 5．如图所示是某同学在水平路面上骑自行车的情景，下列说法正确的是（　　） A．该同学在骑行的过程中将机械能转化为电能 B．自行车在水平路面上匀速行驶的过程中，动能不变 C．刹车时，握紧自行车手闸减速是为了减小摩擦 D．自行车把手有凹凸不平的花纹，这是为了减小摩擦 6．如图所示擦窗机器人的出现，解决了人们高层擦窗、室外擦窗难的问题。当擦窗机器人底部的真空泵将吸盘内的空气向外抽出时，它就可以牢牢地吸附在玻璃上；通电后，擦窗机器人就可以上下移动将灰尘、污渍擦拭干净。下列说法中错误的是（空气阻力不计）（　　） A．在大气压的作用下，擦窗机器人才得以牢牢地吸附在玻璃上 B．擦窗机器人上下移动工作时，与玻璃之间的摩擦力不变 C．擦窗机器人在通电移动擦窗时，可以将电能全部转化为机械能 D．当擦窗机器人在玻璃上静止时，所受到的重力和摩擦力是一对平衡力 7．为了检验ASF人工弹簧泡沫的反弹效果，从高处释放铅球，记录铅球第1次被反弹的高度，如图所示，下列说法正确的是（   ） A．铅球下落过程中，动能变小 B．铅球恰好接触材料到最低点的过程中，材料的弹性势能变小 C．铅球被反弹到最高点时，受力不平衡 D．整个测试过程中，能量不守恒 8．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，没有涉及的能量转化是（   ） A．机械能转化为声能 B．机械能转化为内能 C．光能转化为化学能 D．机械能转化为光能 9．“三峡引领号”是全球首台抗台风型漂浮式海上风电机组及基础平台，引领我国海上风电行业走向深海。风能是____________（选填“可再生”或“不可再生”）能源；风力发电机应用____________的原理，将空气的____________能转化为电能。“三峡引领号”与北斗系统建立关联，利用____________波向工作人员传递平台运动情况的信息。 10．如图，梦舟载人飞船升空过程中，飞船相对地面是___________的；飞船太阳能电池板将光能转化为___________能；返回舱进入大气层摩擦升温，通过___________方式改变内能。 11．如图所示，位于安徽合肥的“人造太阳”装置于2025年1月实现超1亿摄氏度、1066秒稳态运行，创造了全球最高纪录。这一成果标志着，我国在利用氘、氚原子核________（选填“裂变”或“聚变”）为氦原子核反应释放巨大能量、寻找人类“终极能源”的技术领域，已走在了世界最前列。原子能发电技术，都是用核反应释放的能量加热水，再用水汽化产生的水蒸气推动蒸汽轮机转动，将________能转化为蒸汽轮机的动能，并最终发电。 12．一颗质量为的子弹从枪膛中水平射出。若子弹在枪膛内受火药爆炸后产生的气体向前的平均推力是，枪膛长，射出枪膛后子弹在空中飞行了。则在该过程中火药的__________转化为子弹的动能；在整个过程中气体对子弹做的功是__________J。 13．“无风三尺浪”是大海的真实写照。波浪有惊人的力量，利用波浪的能量发电被称为波力发电，如图所示是它核心部件的气室示意图。海水下降时，活塞向下运动，K1关闭、K2开启，空气进入活塞；海水上升时，K2关闭、K1开启，空气在工作室中被压缩。此过程中海浪的________能转化为空气的内能；最后，压缩空气推动发电机发电。在整个发电过程中，能的总量是________的。 14．现代生活中很多地方都利用了自动开关，如感应门可以自动开关，洗手池、卫生间可以自动出水、自动放水、自动吹干。其实这些自动开关都属于___________（“传感器”或“用电器”），它们的工作过程都是将光信息转化为___________信息。 15．如图所示，某跨学科实践小组利用易拉罐制作了一个简易热机模型：实验时向易拉罐内注入半罐水，将去掉笔芯的水性笔管插入罐中，并将易拉罐与水性笔连接处密封，笔尖对准小风扇的扇叶。点燃罐下的酒精灯加热，一段时间后，水性笔管一端有蒸汽喷出，扇叶转动。 (1)该模型工作过程的能量转化情况为：化学能→________→机械能。 (2)罐中水的内能增大是通过________方式实现的。 16．如图是熔盐塔式光热电站的工作原理图。 (1)太阳能光热电站利用定日镜①______太阳光（选填“A．反射”或“B．折射”）聚集到吸热塔上进行加热；如图为发电过程流程图，请补充完整；②______。 (2)冷却塔用水做冷却剂的原因是因为水的______大。 (3)太阳辐射是地球光热能的主要来源，下列尺度最小的是（　　） A．地球 B．银河系 C．太阳 D．中国空间站 2 / 30 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 14.1 能量的转化和守恒（知识解读） 【新教材人教版】 题型归纳 【题型1 不同形式的能量】 2 【题型2 能量的转化】 4 【题型3 能量的转移】 5 【题型4 能量守恒定律】 8 【题型5 永动机】 10 【随堂巩固】 12 考点1 能量的转化和转移 1、能量及其存在的不同形式 （1）能量：物质运动的量化转换，简称“能”，在物理学中，能量是一个间接观察到的物理量，它往往被视为某一个物体对其他的物体做功的能力，由于功被定义为力作用一段距离，因此能量总是等同于沿着一定的长度阻挡大自然基本力量的能力。 （2）能量的不同的形式：机械运动的动能和势能；热运动的内能；电磁运动的电磁能；化学运动的化学能等，他们分别以各种运动形式特定的状态参量来表示。 （3）自然界的能包括：天然气，核能，风能，海洋温差能，水能，汽油，太阳能，电能，煤炭，氢能，煤气，蒸汽，柴油，石油，地热能，潮汐能，生物质能等。 2、能的转化：在一定条件下，一种形式的能量可以转化成另一种形式的能量，这种现象即为能量的转化。 （1）常见的能的转化现象：内燃机工作时，燃料在汽缸内燃烧，燃料内部储存的化学能通过燃烧转化成高温燃气的内能，高温燃气膨胀推动活塞运动做功，燃气的内能又转化为机械能，驱动机器转动。如果使用内燃机带动发电机发电，机械能又可以转化成电能，电能输送到各种用电器，电能又转化为其他形的能量。 （2）能量的转化有方向性：我们利用的各种形式的能最终会自然地转化成内能，散失到周围空气中，但内能不会自然地转化成其他形式的能量。如电灯在工作时，将电能转化为内能和光能，被周围的空气吸收，最终都变成了空气的内能，这是自然发生的，而空气的内能不能自动变成其他形式的能量。 3、能的转移：同一种形式的能从一个物体转移到另一个物体，能的形式并没有发生变化。 （1）能量的形式没有发生变化，但存在的位置发生了变化，这就是能的转移。内能够发生转移，其他形式的能也能够发生转移，如风吹帆船运动，流动空气的部分动能。 （2）能量的转移也有方向性：在热传递过程中，热量总是自然地由高温物体传向低温物体，故内能也总是自然地从高温物体转移到低温物体，而不会自然地从低温物体转移到高温物体。所以能量的转移是有方向的。 特别注意：能量的转化、能量的转移、都是有方向性的，要逆向转化或转移能量，就会消耗其他的能量。例如冰箱里的热不会自动转移到温度较高的外部，而必须要消耗其他的能量（电能）才能把冰箱里的热量转移到冰箱外部。自然界中的一切实际变化过程都具有方向性，朝某个方向的变化是可以自发发生的，相反方向的变化却是受到限制的，这时如果要使变化了的事物重新恢复到原来的状态，一定会对外界产生无法消除的影响，这就是自然界的不可逆性；由此也说明了我们需要节约能源！ 【题型1 】 【例1】下列关于能量形式及应用的说法，正确的是（　　） A．汽车刹车时，刹车片发热，是机械能转化为内能 B．蜡烛燃烧时，化学能全部转化为光能 C．从热汤中取出金属勺子，由烫手到不烫手的过程其内能不变 D．植物吸收太阳光进行光合作用，将化学能转化为光能 【答案】A 【详解】A．汽车在刹车过程中，克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，故A正确； B．蜡烛燃烧是将蜡烛的化学能通过燃烧释放出来，转化为光能和内能，故B错误； C．从热汤中取出金属勺子，勺子从烫手到不烫手的过程，温度降低，向周围空气散热，内能减小，故C错误； D．植物吸收太阳光进行光合作用，将太阳能转化为化学能，储存起来，故D错误。 故选A。 【变式1-1】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。 【变式1-2】下列生活中常见的能量使用，分别属于哪种能量形式： (1)风力驱动帆船前进，利用的是___________能。 (2)植物进行光合作用，利用的是___________能。 【答案】(1)风 (2)光 【详解】风推动帆船，是风能转化为帆船的机械能，利用的是风能； 植物进行光合作用，利用的是来自太阳的光能。 【变式1-3】2024年4月30日，全球最大的压缩空气储能项目在我国并网发电。在用电低谷时段利用电网多余电能驱动压缩机压缩空气，使空气________增大；在用电高峰时段高压空气被释放，膨胀对外做功，使膨胀机转动，将内能转化为________，带动发电机产生电能输送至电网（两空均填能量形式）。 【答案】 内能 机械能 【详解】[1] 压缩机压缩空气时，对空气做功，根据做功改变物体内能的规律，对物体做功会使物体的内能增大。 [2] 高压空气膨胀对外做功，推动膨胀机转动，此过程中空气的内能转化为膨胀机的机械能，后续机械能再转化为电能。 【题型2 能量的转化】 【例2】光伏（Photovoltaic）：是太阳能光伏发电系统的简称，是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为_______能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。太阳能是_________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】 电 可再生 【详解】[1] 光伏发电系统的核心是将太阳光辐射能直接转换为电能。 [2] 可再生能源指可以源源不断从自然界获取的能源，太阳能能持续从太阳获得，属于可再生能源。 【变式2-1】关于“天舟十号”运载火箭在加速升空过程中的说法，不正确的是（     ） A．动能增加 B．机械能增加 C．运动状态发生改变 D．化学能全部转化为机械能 【答案】D 【详解】AB．火箭加速升空，速度变大，动能增加，高度变大，重力势能增加，所以机械能增加，故AB正确； C．火箭的速度一直在变，所以运动状态发生了改变，故C正确； D．燃料燃烧的化学能一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能，故D不正确。 故选D。 【变式2-2】神舟号载人飞船返回舱在进入大气层后，由于受空气阻力作用会在一段时间内做减速运动。若不计质量的变化，下列关于返回舱在此过程中说法正确的是（　　） A．惯性在逐渐减小 B．机械能转化为内能 C．动能转化为重力势能 D．合力方向与运动方向相同 【答案】B 【详解】A．惯性的大小只与物体的质量有关，由题干知返回舱质量不变，所以惯性大小不变，故A错误； B．返回舱在进入大气层后，克服空气阻力做功，摩擦生热，机械能转化为内能，故B正确； C．返回舱做减速运动，速度减小，动能减小，同时高度降低，重力势能也减小，并不是动能转化为重力势能，故C错误； D．返回舱做减速运动，说明运动状态改变，合力方向与运动方向相反，故D错误。 故选B。 【变式2-3】压缩空气储能项目工作原理如图。在用电低谷时段利用电网多余电能驱动压缩机压缩空气，使空气________（填能量形式）增大；在用电高峰时段高压空气被释放，膨胀对外________，使膨胀机转动，将内能转化为________，带动发电机产生电能输送至电网。    【答案】 内能 做功 机械能 【详解】用电低谷时，压缩机压缩空气，对空气做功，将机械能转化为空气的内能，因此空气的内能增大。 用电高峰时，高压空气被释放膨胀，会对外做功，将自身的内能转化为膨胀机的机械能，推动膨胀机转动，最终带动发电机发电。 【题型3 】 【例3】下列有关能量转化和转移的实例中，属于能量转移的是（　　） A．钻木取火 B．摩擦生热 C．光伏发电 D．烤火取暖 【答案】D 【详解】能量转移是指能量从一个物体传递到另一个物体，且能量形式不变；能量转化是指能量从一种形式转换为另一种形式。 A．钻木取火，通过摩擦将机械能转化为内能，内能增加，温度升高，使木头燃烧，属于能量转化，故A不符合题意； B．摩擦生热，两个物体摩擦时，机械能转化为内能，属于能量转化，故B不符合题意； C．光伏发电，太阳能电池将光能转化为电能，属于能量转化，故C不符合题意； D．烤火取暖，火的内能传递到人体，能量形式不变，属于能量转移，故D符合题意。 故选D。 【变式3-1】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。 【变式3-2】（多选）自然界的能量是守恒的，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，下列事例中涉及能量转移的是（    ） A．牛奶放到热水中，热水的温度降低 B．小车在斜面上滑下后，推动木块移动 C．卫生间的排气扇通电后，快速旋转 D．流星从夜空中快速划过发出耀眼光芒 【答案】AB 【详解】A．牛奶放到热水中，热水的温度降低，这是通过热传递改变内能，属于能量的转移，故A符合题意； B．小车在斜面上滑下后，推动木块移动，小车的机械能传递给木块，属于能量的转移，故B符合题意； C．卫生间的排气扇通电后，快速旋转，电能转化为机械能，属于能量的转化，故C不符合题意； D．流星从夜空中快速划过发出耀眼光芒，克服摩擦做功，机械能转化为内能，属于能量的转化，故D不符合题意。 故选AB。 【变式3-3】2026年3月10日，冬残奥会中国队冰壶选手王蒙、杨金桥获得混双金牌。比赛中“打定”是一种投掷方式，指投掷一方用自己滑行的冰壶把对方的冰壶碰走，自己的冰壶静止留下的过程，此现象说明能量是可以发生________（选填“转移”或“转化”）的，冰壶离开手后仍能继续向前运动，是因为冰壶具有________。 【答案】 转移 惯性 【详解】[1]能量转移是能量从一个物体转移到另一物体且能量形式不变，能量转化是能量形式发生改变。投掷方滑行冰壶经碰撞后速度减小，机械能减小，对方冰壶速度增大，机械能增大，属于能量的转移。 [2]惯性是物体保持运动状态不变的性质，冰壶离开手后，由于惯性，保持原来的运动状态继续向前运动。 考点2 能量守恒定律 1、能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变；这就是能量守恒定律。 2、能量守恒的普遍性：能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的基本定律之一。大到天体，小到原子核，无论是物理学的问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵循能量守恒定律。能量守恒定律是人类认识自然、利用自然、保护自然的有力武器。能量守恒定律告诉我们，有一种形式的能量减少或消失，一定有另一种形式的能量增加或产生，能量的总量是不变的！ 3、能量守恒的应用：能量守恒定律对于科学研究、工程技术工作有着重要的指导意义。 【题型4 】 【例4】如图所示，是小朋友和父母们一起去游乐园玩过山车时的情景，下列叙述正确的是（     ） A．过山车从最高处滑下时机械能保持不变 B．到达环形轨道最高点时过山车的重力势能最大 C．过山车冲向高处时，重力势能转化为动能 D．过山车滑行过程中，能量不守恒 【答案】B 【详解】A．在实际滑行过程中，过山车需要克服摩擦力和空气阻力做功，消耗一部分机械能，所以机械能是逐渐减小的，故A错误； B．质量不变，位置越高重力势能越大，环形轨道最高点时，高度最高，重力势能最大，故B正确； C．过山车冲向高处，质量不变，高度增加，速度减小，将动能转化为重力势能，故C错误； 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。过山车滑行过程中，虽然机械能减小了，但总能量是守恒的，故D错误。 故选B。 【变式4-1】下列关于能量及其转化的说法中，正确的是（　　） A．电风扇工作时，将机械能转化为电能 B．干电池对外供电时，将化学能转化为电能 C．汽油机压缩冲程是将内能转化为机械能 D．小球在地面弹跳时高度逐渐减小，说明能量是不守恒的 【答案】B 【详解】A．电风扇工作消耗电能，输出机械能，是将电能转化为机械能，故A错误； B．干电池内部储存化学能，对外供电时消耗化学能转化为电能，故B正确； C．汽油机压缩冲程中，活塞压缩气体做功，是将机械能转化为内能，做功冲程才是内能转化为机械能，故C错误； D．小球弹跳高度减小，是因为部分机械能转化为内能（克服摩擦、空气阻力做功），总能量仍然符合能量守恒定律，能量是守恒的，故D错误。 故选B。 【变式4-2】如图所示，在“门式起重机”吊起集装箱的过程中，电路消耗的电能转化为集装箱的___能，总能量___（选填“增加、“减少”或“不变”）。 【答案】 机械 不变 【详解】起重机吊起集装箱的过程中，开始静止的集装箱的高度变高、速度变大，所以重力势能、动能变大，机械能增大，电能转化为机械能；在整个过程中，消耗了电能，产生了机械能等其他形式的能，总能量不变。 【变式4-3】用砂锅煮汤时，砂锅的比热容比水的比热容______（选填“大”或“小”）；汤汁沸腾时，温度______（选填“升高”“降低”或“不变”）；在整个用火加热过程中，砂锅的总能量______（选填“增加”“减少”或“保持不变”）。 【答案】 小 不变 增加 【详解】水的比热容是常见物质中较大的，砂锅的比热容小于水的比热容； 液体沸腾的特点是持续吸热但温度保持不变，因此汤汁沸腾时温度不变； 用火加热过程中，砂锅通过热传递吸收热量，其总能量会增加。 【题型5 永动机】 【例5】如图是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片转动对外做功，同时带动抽水器从低处将水抽到高处，从而循环工作。关于该装置，下列分析中正确的是（　　） A．高处水槽中的水的重力势能一定比低处水槽中水的重力势能大 B．水从高处流到低处，水的重力势能全部转化为水的动能 C．抽水器对其中的水不做功 D．该装置不可能实现持续循环工作 【答案】D 【详解】A.重力势能与物体的质量和高度有关，由于两个水槽中水的质量的大小关系未知，因此无法比较两个水槽中的水的重力势能，故A错误； B.水从高处流到低处的过程中要冲击叶片，对叶片做功，此时水将一部分能量转移给叶片，因此水的重力势能没有全部转化为水的动能，故B错误； C.抽水器将水从低处抽到高处，需要克服水的重力做功，故C错误； D.永动机违反了能量守恒定律，因此不可能实现持续循环工作，故D正确。 故选D。 【变式5-1】如图所示是16世纪70年代，意大利的一位机械师斯特尔提出的一个永动机的设计方案。斯特尔在设计时认为，由上面水槽流出的水，冲击水轮转动，水轮在带动水磨转动的同时，通过一组齿轮带动螺旋汲水器，把蓄水池里的水重新提升到上面的水槽中。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】水轮转动过程中，需要克服摩擦力做功，水轮的机械能转化为内能；水轮的机械能减小，直到最后变为0，水轮停止转动，而水轮的机械能与转化的内能的总和保持不变，所以永动机不能成功的根本原因是违背了能量守恒定律，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【变式5-2】“永动机”是指不需要输入能量就能永不停息地对外做功的机器，历史上许多人经历了大量制作永动机失败的教训后，逐渐总结出________定律。如图是一款叫“饮水鸟”的玩具，放一杯水在其前方，它就可以长时间重复“低头喝水、恢复直立”的过程。“饮水鸟”________（选填“能”或“不能”）永远重复饮水的动作。 【答案】 能量守恒 不能 【详解】[1]根据能量守恒定律：能量既不会凭空产生也不会凭空消失，永动机不可能实现。历史上大量失败的永动机尝试最终促成了该定律的确立。 [2]根据能量守恒定律，永动机不可能实现，则“饮水鸟”不能永远重复饮水的动作。 【变式5-3】如图所示，是一位科学爱好者制作的“永动机”制作者声称该装置中不存在热动力系统，只需轻轻拨动其中任意一只瓶子，这套装置就能转动起来，而且速度恒定，一直转动下去。你认为这个装置___________（选填“能”或“不能”）一直转动，判断的依据是违背___________。 【答案】 不能 能量守恒定律 【详解】在这个“永动机”装置中，只要运转就会存在摩擦等阻力。根据能量守恒定律，克服摩擦等阻力做功时，机械能会不断转化为内能，机械能逐渐减少。所以装置的机械能会因为能量的损耗而不断减少，不可能一直以恒定速度转动下去，因此制作者的说法不可信。 随堂巩固 【随堂巩固】 1．如图所示是一款由中国航天科技集团九院研制的国产分体式电动垂直起降飞行器（eVTOL），于2026年2月6日在重庆永川大安通用机场首飞成功。当该飞行器加速爬升过程中，下列说法正确的是（     ） A．飞行器动能转化为重力势能 B．飞行器动能减少 C．飞行器重力势能增加 D．飞行器机械能不变 【答案】C 【详解】A．飞行器靠发动机做功，将电能转化为机械能，不是动能转化为重力势能，故A错误； B．飞行器质量不变，加速说明速度增大，因此动能增大，故B错误； C．飞行器质量不变，爬升说明高度增加，因此重力势能增大，故C正确； D．动能和重力势能都增大，因此总机械能增大，故D错误。 故选C。 2．如图所示，是快递出库扫描仪扫描取件的情景。扫描仪上端是镜头，斜上方有补光功能，扫描成功时有声音提示“出库成功”。扫描仪工作过程中，下列说法正确的是（　　） A．扫描仪的镜头相当于凹透镜，对光有发散作用 B．补光灯发光时，将电能转化为光能 C．扫描成功时发出的提示音不是由物体振动产生的 D．扫描仪是利用超声波来辨识条形码信息的 【答案】B 【详解】A．扫描仪的镜头用于成像，和照相机原理相同，相当于凸透镜，对光有会聚作用，故A错误； B．补光灯发光时，消耗电能，向外输出光能，将电能转化为光能，故B正确； C．所有声音都是由物体振动产生的，提示音也不例外，故C错误； D．扫描仪是通过接收条形码反射的光来辨识信息，利用的是光的反射，故D错误。 故选B。 3．2020年7月23日，我国用长征五号遥四运载火箭成功发射火星探测1任务的“天问一号”探测器、迈出了我国行星探测的第一步。如图所示，火箭加速升空过程中，对于火箭搭载“天问一号”探测器，下列叙述正确的是（　　） A．探测器的机械能总量不变 B．探测器的机械能总量增加 C．探测器的动能转化为重力势能 D．探测器的动能不变，重力势能增加 【答案】B 【详解】ABD．动能与物体质量、速度有关，重力势能与物体质量、高度有关，机械能等于动能与重力势能之和； 火箭加速升空过程中，探测器质量不变，速度增大，动能增大；高度升高，重力势能增大，因此机械能总量增加。 故AD错误，B正确； C．探测器动能和重力势能同时增大，是燃料的内学能转化为探测器的机械能，不是动能转化为重力势能，故C错误。 故选B。 4．抽水蓄能电站被称为“超级充电宝”，用电低谷时段利用电网多余电能抽水至上水库，用电高峰时段再放水至下水库发电，如图。关于抽水蓄能电站，下列说法正确的是（　　） A．用电低谷时段，以电能的形式储能 B．用电低谷时段，机械能转化为电能 C．用电高峰时段，以机械能的形式储能 D．用电高峰时段，机械能转化为电能 【答案】D 【详解】AB．用电低谷时段：利用电网多余电能将水抽到上水库，电能转化为水的机械能（重力势能）储存起来，故AB错误； CD．用电高峰时段：放水发电，水的机械能推动发电机发电，机械能转化为电能，故C错误，D正确。 故选D。 5．如图所示是某同学在水平路面上骑自行车的情景，下列说法正确的是（　　） A．该同学在骑行的过程中将机械能转化为电能 B．自行车在水平路面上匀速行驶的过程中，动能不变 C．刹车时，握紧自行车手闸减速是为了减小摩擦 D．自行车把手有凹凸不平的花纹，这是为了减小摩擦 【答案】B 【详解】A．普通自行车骑行过程中，是将人的化学能转化为自行车的机械能，不是机械能转化为电能，故A错误； B．动能大小由质量和速度决定，自行车在水平路面匀速行驶时，总质量不变、速度不变，因此动能不变，故B正确； C．刹车时握紧手闸，是通过增大压力来增大摩擦，实现减速，不是减小摩擦，故C错误； D．自行车把手的凹凸花纹，是通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦，不是减小摩擦，故D错误。 故选B。 6．如图所示擦窗机器人的出现，解决了人们高层擦窗、室外擦窗难的问题。当擦窗机器人底部的真空泵将吸盘内的空气向外抽出时，它就可以牢牢地吸附在玻璃上；通电后，擦窗机器人就可以上下移动将灰尘、污渍擦拭干净。下列说法中错误的是（空气阻力不计）（　　） A．在大气压的作用下，擦窗机器人才得以牢牢地吸附在玻璃上 B．擦窗机器人上下移动工作时，与玻璃之间的摩擦力不变 C．擦窗机器人在通电移动擦窗时，可以将电能全部转化为机械能 D．当擦窗机器人在玻璃上静止时，所受到的重力和摩擦力是一对平衡力 【答案】C 【详解】A．抽出吸盘内空气后，吸盘内部气压小于外界大气压，擦窗机器人在大气压的作用下牢牢吸附在玻璃上，故A正确； B．擦窗机器人在上下移动工作时，所受的压力（等于大气压力）和接触面的粗糙程度均不变，故机器人与玻璃之间的摩擦力不变，故B正确； C．擦窗机器人通电工作时，由于电流的热效应，一部分电能会转化为内能，不可能将电能全部转化为机械能，故C错误； D．擦窗机器人静止在玻璃上时，处于平衡状态，竖直方向受到的重力和摩擦力满足平衡力的条件，是一对平衡力，故D正确。 本题选错误的，故选 C。 7．为了检验ASF人工弹簧泡沫的反弹效果，从高处释放铅球，记录铅球第1次被反弹的高度，如图所示，下列说法正确的是（   ） A．铅球下落过程中，动能变小 B．铅球恰好接触材料到最低点的过程中，材料的弹性势能变小 C．铅球被反弹到最高点时，受力不平衡 D．整个测试过程中，能量不守恒 【答案】C 【详解】A．铅球下落过程中，重力势能转化为动能，动能变大，故A错误； B．铅球恰好接触材料到最低点的过程中，材料的形变程度变大，弹性势能变大，故B错误； C．铅球被反弹到最高点时，铅球只受到重力作用，受力不平衡，故C正确； D．所有能量转化的过程，都遵守能量守恒定律，故D错误。 故选C。 8．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，没有涉及的能量转化是（   ） A．机械能转化为声能 B．机械能转化为内能 C．光能转化为化学能 D．机械能转化为光能 【答案】C 【详解】A．枪虾大螯合上挤出水柱，水柱产生的微小气泡在破裂瞬间发出很大的声音，这个过程将机械能转化为了声能，故A不符合题意； B．气泡在破裂瞬间会产生高温，说明物体的内能增加，这个过程将机械能转化为了内能，故B不符合题意； C．光能转化为化学能是指利用光能来发生化学反应，从而储存能量的过程，题干描述的现象是发光，是能量的释放，而不是吸收光能储存化学能，没有涉及该能量转化，故C符合题意； D．气泡在破裂瞬间还会发出一道极短的光，这个过程将机械能转化为了光能，故D不符合题意。 故选C。 9．“三峡引领号”是全球首台抗台风型漂浮式海上风电机组及基础平台，引领我国海上风电行业走向深海。风能是____________（选填“可再生”或“不可再生”）能源；风力发电机应用____________的原理，将空气的____________能转化为电能。“三峡引领号”与北斗系统建立关联，利用____________波向工作人员传递平台运动情况的信息。 【答案】 可再生 电磁感应 机械 电磁 【详解】风能能够源源不断从自然界获取，属于可再生能源； 风力发电机应用电磁感应的原理，即闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时会产生感应电流，以此实现能量的转化； 风是空气的流动，空气具有机械能，风力发电过程中是将空气的机械能转化为电能； 北斗系统属于卫星通信系统，电磁波可在真空中传播且传播范围广、速度快，因此“三峡引领号”利用电磁波向工作人员传递信息。 10．如图，梦舟载人飞船升空过程中，飞船相对地面是___________的；飞船太阳能电池板将光能转化为___________能；返回舱进入大气层摩擦升温，通过___________方式改变内能。 【答案】 运动 电 做功 【详解】梦舟飞船升空过程中相对地面的位置不断发生变化，因此飞船相对地面是运动的；飞船的太阳能电池板的作用是将光能（太阳能）转化为电能，为飞船提供电能；返回舱进入大气层时与大气层摩擦，克服摩擦做功将机械能转化为内能，使温度升高，是通过做功的方式改变内能。 11．如图所示，位于安徽合肥的“人造太阳”装置于2025年1月实现超1亿摄氏度、1066秒稳态运行，创造了全球最高纪录。这一成果标志着，我国在利用氘、氚原子核________（选填“裂变”或“聚变”）为氦原子核反应释放巨大能量、寻找人类“终极能源”的技术领域，已走在了世界最前列。原子能发电技术，都是用核反应释放的能量加热水，再用水汽化产生的水蒸气推动蒸汽轮机转动，将________能转化为蒸汽轮机的动能，并最终发电。 【答案】 聚变 内 【详解】“人造太阳”模拟太阳产能原理，是通过氘、氚轻原子核聚变为氦原子核的反应获取能量；核反应释放能量加热水，内能储存在高温水蒸气中，水蒸气推动蒸汽轮机转动时，将内能转化为蒸汽轮机的动能，最终用来发电。 12．一颗质量为的子弹从枪膛中水平射出。若子弹在枪膛内受火药爆炸后产生的气体向前的平均推力是，枪膛长，射出枪膛后子弹在空中飞行了。则在该过程中火药的__________转化为子弹的动能；在整个过程中气体对子弹做的功是__________J。 【答案】 化学能 100 【详解】[1]火药爆炸是化学反应过程，此过程中火药的化学能转化为气体的内能，再转化为子弹的动能。 [2]只有子弹在枪膛内时，才受到气体的推力，子弹在推力方向上移动的距离为枪膛长度，即 根据，可得在整个过程中气体对子弹做的功为 13．“无风三尺浪”是大海的真实写照。波浪有惊人的力量，利用波浪的能量发电被称为波力发电，如图所示是它核心部件的气室示意图。海水下降时，活塞向下运动，K1关闭、K2开启，空气进入活塞；海水上升时，K2关闭、K1开启，空气在工作室中被压缩。此过程中海浪的________能转化为空气的内能；最后，压缩空气推动发电机发电。在整个发电过程中，能的总量是________的。 【答案】 机械 守恒 【详解】当开启，关闭时，海水上升，气室体积减小，内部气体的内能增大，海水的机械能转化为空气的内能； 根据能量守恒定律可知，在整个发电过程中，能量是守恒的。 14．现代生活中很多地方都利用了自动开关，如感应门可以自动开关，洗手池、卫生间可以自动出水、自动放水、自动吹干。其实这些自动开关都属于___________（“传感器”或“用电器”），它们的工作过程都是将光信息转化为___________信息。 【答案】 传感器 电 【详解】[1][2]现代生活中很多地方都利用了自动开关，这些自动开关都属于光电传感器。它们的工作过程都是将光信息转化电信息。 15．如图所示，某跨学科实践小组利用易拉罐制作了一个简易热机模型：实验时向易拉罐内注入半罐水，将去掉笔芯的水性笔管插入罐中，并将易拉罐与水性笔连接处密封，笔尖对准小风扇的扇叶。点燃罐下的酒精灯加热，一段时间后，水性笔管一端有蒸汽喷出，扇叶转动。 (1)该模型工作过程的能量转化情况为：化学能→________→机械能。 (2)罐中水的内能增大是通过________方式实现的。 【答案】(1)内能 (2)热传递 【详解】（1）酒精燃烧过程将化学能转化为内能，使罐内水和水蒸气的内能增加，高温水蒸气喷出推动扇叶转动，再将内能转化为机械能，因此能量转化过程为：化学能→内能→机械能。 （2）改变内能的方式分为做功和热传递，本题中酒精灯燃烧放出热量，热量通过热传递转移给罐内的水，因此水的内能增大是通过热传递的方式实现的。 16．如图是熔盐塔式光热电站的工作原理图。 (1)太阳能光热电站利用定日镜①______太阳光（选填“A．反射”或“B．折射”）聚集到吸热塔上进行加热；如图为发电过程流程图，请补充完整；②______。 (2)冷却塔用水做冷却剂的原因是因为水的______大。 (3)太阳辐射是地球光热能的主要来源，下列尺度最小的是（　　） A．地球 B．银河系 C．太阳 D．中国空间站 【答案】(1) A 机械能 (2)比热容 (3)D 【详解】（1）[1]定日镜属于反射镜，通过反射将太阳光聚集到吸热塔，故选A。 [2]工作过程中，太阳能先转化为内能，内能推动汽轮机转动，将内能转化为机械能，机械能再通过发电机转化为电能。 （2）水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，升高相同温度时能吸收更多热量，冷却效果更好，因此冷却塔用水做冷却剂。 （3）按空间尺度从小到大排序为 因此尺度最小的是中国空间站，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 2 / 30 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $