14.1 能量的转化与守恒（教学课件） 物理新教材人教版九年级全一册

该初中物理课件围绕能量的转化、转移及守恒定律展开，课堂导入通过列举拉长的橡皮筋、山顶的巨石等生活实例引导学生识别能量形式，衔接之前做功转化内能的知识，搭建从具体现象到抽象规律的学习支架。 其亮点在于通过“想想做做”实验（如摩擦双手、太阳能加热水）引导学生观察归纳能量转化，对比转化与转移的本质构建模型培养科学思维，结合抽水蓄能、高转筒车等实例解释守恒定律强化物理观念。学生能提升分析实际问题能力，教师可借助清晰逻辑和丰富实例提高教学效率。

物理九年级全一册 •人教版 第十四章 内能的利用 第1节 能量的转化与守恒 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 认识自然界多种形式的能量，掌握能量转化、转移规律，理解能量守恒定律完整内涵，建立能量整体认知。 02 科学思维 通过生活、实验现象分析能量转化过程，区分能量转化与转移，运用守恒逻辑推理能量变化，构建能量转化模型。 03 科学探究 观察摩擦起电、手摇发电机、加热水等实验，识别能量形式变化，归纳能量转化特点，自主总结守恒规律。 04 科学态度与责任 能用能量守恒解释生活、生产设备工作原理，认识永动机不可能实现，树立节约能源、合理利用能量的环保意识。 教学重难点 教学重点 教学难点 1. 识别常见能量形式； 2. 判断生活实例中的能量转化； 3. 能量守恒定律内容与理解。 1. 区分能量转化与能量转移； 2. 运用能量守恒定律解释现象； 3. 理解永动机无法制造的根本原因。 通过前面的学习，我们已经发现可以通过做功将其他形式的能量转化为内能。生活中的风能、太阳能、电能、水能、化学能等，也可以相互转化吗？ 课堂引入 风能和太阳能 课堂引入 拉长的橡皮筋 你能说出下面物体都具有什么形式的能量吗？ 山顶的巨石 被踢飞的足球 西藏羊八井地热池 太阳光 弹性势能 重力势能 动能 内能 太阳能 水能 电能 化学能 煤炭、液化石油气 奔腾的江河 高压电缆 自然界中的各种形式的能不仅可以发生转移，而且在一定的条件下还可以发生转化。 知识点1 能量的转化和转移 完成下面一组小实验。观察实验发生的现象，讨论发生了哪些能量转化。 知识点1：能量的转化和转移 探究新知 想想做做 现象‌： 手感觉到热 机械能转化为内能 能量转化： 【实验1】来回迅速摩擦双手 【实验2】用黑塑料袋盛些水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下。 现象‌： ‌‌能量转化： 一段时间后，观察到温度计的示数增加。 太阳能转化为内能。 【实验3】将太阳能电池连在小电扇上，并使太阳能电池对着阳光。 现象‌： ‌‌能量转化： 一段时间后，小电风扇转动 太阳能转化为电能，电能在转化为机械能。 知识点1：能量的转化和转移 探究新知 【实验4】将塑料笔杆在头发或毛衣上摩擦后靠近细碎的纸屑。 现象‌： ‌‌能量转化： 纸屑被塑料笔杆吸起来了 机械能转化为电能。 【思考】你还能指出一些事实，说明力现象与热现象有联系、力现象与电现象有联系、电现象与热现象有联系吗？最好把现象演示给大家。 知识点1：能量的转化和转移 探究新知 1. 能量的转化 　　自然界中的各种现象都有着密切联系。科学家们经过长期探索，发现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。 视频：不同形式的能量可以相互转化 机械能转化为内能 电能转化为机械能 钻木取火 木柴燃烧 风扇通电 化学能转化为内能 知识点1：能量的转化和转移 探究新知 能量的转化的实例应用 植物吸收太阳光进行光合作用 水电站里水轮机带动发电机发电 机械能转化为电能 电闪雷鸣 太阳能转化为化学能 电能转化为机械能、光能 知识点1：能量的转化和转移 探究新知 光能转化为电能 电能转化为内能 风能转化为电能 光伏发电 微波炉 风力发电 知识点1：能量的转化和转移 探究新知 尝试一下，按图中给出的实例，你能做些补充吗？ 知识点1：能量的转化和转移 探究新知 蒸汽机 太阳能电池 发电机 充电机 燃料燃烧 太阳能热水器 吸热化学反应 燃料燃烧 火药爆炸 压缩气体 地热发电 物体发光 光合作用 电池 电动机 摩擦生热 知识点1：能量的转化和转移 探究新知 2. 能量的转移 能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从物体的一部分转移到其他部分。 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，这些都属于能量的转移。 涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机转动，属于机械能的转移。 知识点1：能量的转化和转移 探究新知 3. 正确理解能量的“转化”和“转移” （1）能量的转化：能的形式发生了改变。如：弯折铁丝时，铁丝的温度升高，内能增加，机械能转化成了内能。 在能量的转化过程中，一种形式的能量增加了，肯定有其他形式的能量减少了。 （2）能量的转移：能量的形式并没有变化。如：用锅烧水时内能从高温的火转移到低温的水和锅上。再如：流水推动水轮机转动，水的机械能转移到了水轮机上。 知识点1：能量的转化和转移 探究新知 【典例1】抽水蓄能是一种安全可靠的储能方式。抽水蓄能电站在用电低谷时，利用电网中多余的电能把水抽到高处储存起来，在用电高峰时把高处的水放下来发电供给用户使用。下列说法正确的是（     ） A．放水发电时，把电能转化成机械能 B．水从高处流下时，重力对水不做功 C．抽水蓄能时，水的重力势能增大 D．抽水蓄能时，水的机械能转化成电能 知识点1：能量的转化 探究新知 C 知识点2 能量守恒定律 问题1：停止用力，摆动的秋千会越摆越低。为什么秋千的高度会逐渐降低？是否丢失了能量？减少的机械能到哪去了？ 分析： 在秋千的运动过程中，秋千和空气间有阻力，绳索间存在摩擦力，秋千要克服这些阻力做功，一部分机械能逐渐转化为内能，机械能总量逐渐减少，最终机械能为零，全部转化为内能。 知识点2：能量守恒定律 探究新知 问题2：掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低。为什么小球弹起的高度会逐渐降低？是否丢失了能量？减少的机械能到哪里去了？ 分析： 在小球的运动过程中，由于和空气间有阻力，小球克服空气阻力做功，一部分机械能逐渐转化为内能，机械能总量逐渐减少，最终机械能全部转化为内能。 知识点2：能量守恒定律 探究新知 弹性小球在地面弹跳的频闪照片 1. 能量守恒定律的内容 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。这就是能量守恒定律。 知识点2：能量守恒定律 探究新知 2. 能量守恒定律的普遍性 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。大到天体，小到原子核，所有能量转化的过程，都服从能量守恒定律。 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，并且增加量必定等于减少量；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，并且减少量必定等于增加量。 知识点2：能量守恒定律 探究新知 知识点2：能量守恒定律 探究新知 3. 机械能守恒与能量守恒的区别 项目 机械能守恒 能量守恒 含义 应用条件 转化和转移前，机械能的总量不变 转化和转移前后，各种形式的能量的总和不变 只有动能和势能的相互转化 任何形式的能量的转化和转移的过程 4. 永动机 （1）永动机 有人曾设想制造一种不消耗任何能量和燃料，却源源不断对外做功的机器，人们把这种机器叫永动机。 这种机器有可能制成吗？ 一种设想中的永动机 图是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动用来对外做功，同时带动抽水器从低处将水抽到高处，从而循环工作。你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？ 知识点2：能量守恒定律 探究新知 （2）分析永动机失败的原因 一种设想中的永动机 如图所示，高处的水具有一定的机械能W总，在水向下流动时，对水轮机做功，水轮机转动，把低处的水又抽到高处。 由于水轮机转动的各部件间存在摩擦，会有部分机械能转化为内能W内能，所以只有一部分能量W抽水用来抽水做功。 根据能量守恒定律可知：W总=W内能+W抽水，可见最后抽水的能量小于原来水的总能量，W抽水<W总，最终使流下的水不能全部抽回。 由能量守恒定律知：无法制成永动机。 知识点2：能量守恒定律 探究新知 【典例2】（25-26九年级上·陕西延安·阶段检测）《天工开物》中记载有一种自动引水灌溉工具——“高转筒车”（如图）。使用时下方转轮安装在河道中，流水驱动轮子转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断输送到上方农田中。下列说法正确的是（　　） A．该装置在运转过程中不需要消耗能量 B．水被输送到高处后重力势能增加 C．流水驱动轮子转动时不存在能量的转化 D．该机械不符合能量转化和守恒定律 知识点2：能量守恒定律 探究新知 B 科学世界 科学世界 探究新知 对热的本质的认识过程 热是一种常见的现象。热是什么? 1. 热是一种特殊的运动形式：17世纪以后，根据摩擦生热的现象，不少物理学家都认为热是一种特殊的运动形式，但是这种看法由于缺乏精确的实验证据，还不能形成科学的理论。 2. 热质说：热质说将热看成一种没有质量或不可称量的流质——热质，认为热质不生不灭，存在于一切物体之中，物体的冷热程度，取决于其中所含热质的多少。到了18世纪，热质说由于能够解释某些实验结果，因而在当时获得了承认。热质说对摩擦生热的解释是，摩擦并没有改变热质的总量，但物质在摩擦时比热容降低了，因此摩擦可以使物体的温度升高。 3. 伦福德的观点 1798年，英国物理学家伦福德发现钻孔钻下的金属屑具有极高的温度，甚至可以使水沸腾。伦福德认为，由摩擦所生的热，来源似乎是无穷无尽的，要用热质说解释摩擦生热现象，钻下的金属屑的比热容要改变很大才行。于是他设计并做了一系列实验，发现钻下的金属屑的比热容在摩擦时并没有降低。根据实验结果，伦福德断言热质说不足为信，应当把热看成一种运动形式。热质说的统治地位开始动摇了。 科学世界 探究新知 4. 焦耳的观点 1799年，英国化学家戴维做了更加严格的实验，有力地打击了热质说。此后，科学家进一步研究了热和功的关系，特别是英国物理学家焦耳做了大量实验，定量地研究了热和功的关系，证明做了多少机械功，就有多少机械能转化成与热相关的能量。 焦耳的工作表明热不是一种特殊的物质，同时为能量守恒定律奠定了基础。 科学世界 探究新知 5. 热量的本质 能量守恒定律的建立，彻底否定了热质说，同时为分子动理论的发展开辟了道路。人们认识到：宏观的热现象原来是物体内部大量分子的无规则运动的表现，物体内部的能量就是前面讲过的内能。热量不表示物质所含“热质”的多少，而表示在热传递过程中传递的能量的多少。 透过表面现象追求背后的本质，这是科学家寻根究底、追求真理精神的体现。 科学世界 探究新知 课堂小结 课堂小结 能量的转化与守恒 ①各种形式的能量：机械能、内能、电能、光能等. ②能量的转化：由一种形式转化为另一种形式的能. ③能量的转移：能量的形式不变，能量由一个物体转移到其他 物体，或从物体的一部分转移到其他部分. ④能量守恒定律：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. ⑤永动机的失败：是因为违背了能量守恒定律. 课堂练习 课堂练习 1．探究“不同物质吸热升温特点”实验中，合理的操作组合是（　　） ①选用质量相同的水和煤油 ②选用体积相同的水和煤油 ③用相同火焰的酒精灯加热 ④加热时间相同时比较末温 ⑤末温相同时比较加热时间 A．①③④ B．②③⑤ C．①④⑤ D．②④⑤ A 【详解】①探究“不同物质吸热升温特点”，要控制不同物质的质量相同，所以要选用质量相同的水和煤油，故①正确； ②控制水和煤油的质量相同，而不是体积，因为水和煤油密度不同，体积相同质量不同，故②错误； ③用相同火焰的酒精灯加热，能保证相同时间内物质吸收的热量相同，故③正确； ④⑤可以通过加热时间相同时比较末温，末温低的物质吸热能力强；也可以末温相同时比较加热时间，加热时间长的物质吸热能力强，故④⑤正确； 综上，合理的操作组合是①③④或①③⑤。故BCD不符合题意，A符合题意。 课堂练习 1．（25-26九年级上·广东广州·期末）十五届全运会“深海之火”采集时，利用光伏发电装置获得电能，经特种电缆传至海底，由电火花发生器远程引燃可燃冰获得绿色“源火”，问关于上述过程能量转化情况说法正确的是（    ） A．光伏发电过程中，电能直接转化为化学能 B．电能点燃可燃冰的过程，是机械能转化为内能 C．可燃冰燃烧时，其储存的化学能主要转化为内能和光能 D．在这个过程中能量的总量增加 C 课堂练习 2．（25-26九年级上·四川南充·期末）随着可持续发展理念的深入人心，绿色能源和智慧城市建设成为人们关注的焦点，如图是“风光互补”的景观照明灯。它的最上端是一台风力发电机，灯柱上配有太阳能电池板，底部蓄电池可以储存电能，下列对景观照明灯储能和照明时的能量转化说法正确的是（　　） A．风力发电机将电能转化成机械能 B．太阳能电池板能把太阳能全部转化成电能 C．蓄电池放电时，将电能转化成化学能 D．在能的转化和转移过程中，能量的总量保持不变 D 课堂练习 3．（25-26九年级上·河北邢台·期末）对下列实例的能量转化描述错误的是（　　） A．路灯——电能转化为光能 B．煤炭燃烧——化学能转化为内能 C．太阳能电池板——太阳能转化为电能 D．蓄电池放电——电能转化为化学能 D 课堂练习 4．如图所示是不同形式的能量的相互转化图，下列说法不正确的是（　　） A．序号①的实例可以是“炙手可热” B．序号④的实例可以是电动机带动水泵把水送到高处 C．序号③的实例可以是植物吸收太阳光进行光合作用 D．序号②的实例可以是将塑料尺在头发上摩擦后带电 A 课堂练习 5．自然界的能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从一种形式转化为其他形式。如图所示的事例中，能量的形式发生了转移的是 （　　） ①图甲：高温的电炉丝使周围的空气温度上升 ②图乙：流星从夜空快速滑过发出耀眼的光亮 ③图丙：试管中高温水蒸气弹出管口的橡胶塞 ④图丁：涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机转动 A．①② B．②③ C．①④ D．②④ C 课堂练习 6．有人设想的“永动机”如图所示。下列对该装置开始转动后的分析正确的是（　　） A．装置所具有的机械能始终不变 B．如果没有能量补充，装置最终会停下来 C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去 D．装置中小球的动能和重力势能不会相互转化 B 课堂练习 7．如图所示，敦煌盐塔式光热电站将太阳光会聚到熔盐吸热塔，阳光的能量被熔盐吸收，熔盐带着这些能量到达厂房，将水加热成水蒸气推动汽轮机发电，下列说法正确的是（　　） A．盐塔式光热电站实现了光电转化，将光能直接转化为电能 B．太阳能是不可再生能源 C．熔盐通过热传递的方式改变内能 D．能量在转移和转化过程中总量不断减少 C 课堂练习 8．（25-26九年级上·江苏南京·期末）在南京的长江江面上，无人机化身“外卖小哥”，载着美食划破长空，能稳稳降落到匀速航行中的货船船头。当无人机载着美食起飞时，蓄电池的______能转化为电能；美食随着无人机在空中斜向下匀速直线运动时，美食的动能______，重力势能______。   化学 不变 减少 课堂练习 9．（25-26九年级上·河南·期末）6月5日，国产大飞机C919加注了我国自主研发的生物航煤，成功完成试飞任务。生物航煤燃烧时将化学能转化为内能，但内能不能自发地转化为化学能，说明能量的转化具有________性。在能量转化和转移的过程中，能量的总量________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 方向 不变 课堂练习 10．（25-26九年级上·广西南宁·期末）南宁某小区实施移动充电机器人试点项目。如图所示，新能源汽车充电时，主要将______能转化为化学能，充电过程中______（选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。 电 遵循 课堂练习 11．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 课后作业 探究新知 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 $