10.6 能量的转化与守恒（教学课件）物理新教材北师大版九年级全一册

该初中物理课件聚焦“能量的转化与守恒”，以“荡秋千停止用力后越变越低”的问题导入，引导学生从认识机械能、内能等形式入手，通过实验分析能量转移与转化，建立守恒定律模型，最终探讨转化方向性，构建完整知识脉络。 其亮点在于融合35张图片、26个动图及4个教学视频，结合“摩擦双手生热”等实验探究，通过永动机、汽车制动等典例培养科学思维与能量观念。既帮助学生直观理解守恒定律，又提升教师教学效率，落实物理学科核心素养。

（本课件包含PPT38张；图片：35张；动图：26个；教学视频：4个） 物理九年级全一册 •北师大版 第十章 机械能、内能及其转化 第6节 能量的转化与守恒 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 认识自然界中常见的能量形式；知道各种形式的能量之间可以转移和转化，并且具有方向性； 知道能量守恒定律及其应用。 02 科学思维 通过分析能量转化实例，培养逻辑分析与归纳能力；借助永动机失败案例，提升科学推理和质疑能力。 03 科学探究 经历分析不同情景中能量形式及转化的过程，提升观察与分析能力；通过举例能量转化实例，提高联系生活总结归纳的能力。 04 科学态度与责任 树立实事求是的科学态度，认识能量守恒定律的普适性；明白永动机不可制成，形成尊重科学规律的意识，体会能量转化方向性在生活中的意义。 教学重难点 教学难点 教学重点 对能量转化、转移及守恒定律的理解。 运用能量转化与守恒定律分析、解释实际问题。 课堂引入 荡秋千时，若停止用力，秋千会越变越低，减少的机械能去哪里了？ 本节课我们将一起来探究这个问题！ 知识点1 各种形式的能量 知识点1：各种形式的能量 1.自然界各种不同形式的能量： （1）机械能：包括动能、重力势能和弹性势能。 （2）内能：一切物体都具有内能。 知识点1：各种形式的能量 1.自然界各种不同形式的能量： （3）太阳能：太阳靠核聚变释放能量。 （4）化学能：各种物质（动物和植物）都储存有化学能。 知识点1：各种形式的能量 1.自然界各种不同形式的能量： （5）电能：电能是指使用电以各种形式做功的能力。 （6）核能：原子核发生分裂或聚合时放出的能量。 知识点2 能量守恒定律 知识点2：能量守恒定律 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。 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。 2.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。自然界各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。 做一做：完成下面小实验，讨论发生了哪些能量转化？ （1）来回迅速摩擦双手。 （2）黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下。 （3）将太阳电池连在小电扇上，并使它对着阳光。 （4）将钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后靠近细碎的纸片。 知识点2：能量守恒定律 知识点2：能量守恒定律 2.能量的转化： （1）来回迅速摩擦双手，机械能转化为内能。 （2）黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下，太阳能转化为内能。 （3）将太阳电池连在小电扇上，并使它对着阳光，太阳能转化为电能。 （4）将钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后靠近细碎的纸片，机械能转化为电能。 水力发电站 中国空间站上的太阳能电池板 水的机械能 → 水轮机的机械能 → 电能 太阳能 → 电能 转移 转化 转化 能量的转化和转移 知识点1：各种形式的能量 区分能量的转移和转化 能量的转移 能量的转化 定义 能量从一个物体转移到               另一个物体 能量从一种形式转化为另一种形式 能量形式 不变 改变 实例 用火炉加热一壶水，热量从火炉转移到水中。 用暖手宝取暖，热量从暖手宝转移到人体上 太阳能电池板将太阳能转化为电能。 汽车发动机将燃料的化学能转化为机械能。 知识点2：能量守恒定律 想想议议 　　摆动的秋千，在停止用力后会越摆越低；掉在地上的弹性小球会跳起，但越跳越低。讨论秋于和小球在运动中的能量转化。 小球在地面弹跳的频闪照片 荡秋千 1.为什么它们到达的高度会逐渐降低？ 　　秋千和小球在运动过程中会受到空气阻力的影响，这些阻力会使机械能逐渐转化为内能，导致它们的动能和势能减少，而使得秋千摆动的高度和小球弹跳的高度逐渐降低。 秋千和小球在运动中高度逐渐降低的原因是机械能转化为内能‌。 知识点2：能量守恒定律 2.是否丢失了能量？你认为减少的机械能到哪里去了 ？ ①秋千越荡越低，小球弹起的高度比原来低，说明在这个过程中机械能是减少的，机械能不守恒； ②秋千和小球在运动的过程中，不可避免的要克服空气阻力做功，一部分机械能转化为内能； 知识点2：能量守恒定律 荡秋千 （1）定义：能量既不会凭空消失，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。 3.能量守恒定律 （2）能量守恒定律理解： 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，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，都服从能量守恒定律。 知识点2：能量守恒定律 　　在行驶的燃油汽车中，燃料的化学能通过燃烧转化为燃气的内能，再通过发动机做功把内能转化为机械能。在这个过程中，燃料的化学能一部分转化为机械能，一部分转化为发动机和周围环境的内能，能量的总量不变。 从日常生活到科学研究、工程技术，这一定律都发挥着重要的作用 。 （3）运用能量守恒定律分析问题 克服摩擦消耗的能量W1 废气排出带走的能量W2 机械传热损失一部分能量W3 驱动有用 机械能W有用 燃料的化学能 W化学=W有用+W1+W2+ W3 知识点2：能量守恒定律 不需要输入任何能量就能永不停息地对外做功的机器--永动机。 滚珠永动机 软臂永动机 交流讨论：永动机可能制成吗？为什么？ 根据能量守恒定律，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，因此永动机不可能制成。 4.永远无法实现的“永动机” 知识点2：能量守恒定律 典例分析 例1 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。 典例分析 例2 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。 典例分析 例3 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。 知识点3 能量转化的方向性 知识点3：能量转化的方向性 发动机工作一段时间后会“发烫”，这些内能是从哪里来的?它们能否自发地转化为机械能为我们所用呢? 事实上，能量转化的过程可以自发地朝某个方向进行，却不能自发地向相反方向进行。也就是说，能量的转化和转移具有方向性。 1.能量转化的方向性： （1）汽车制动时，汽车的机械能通过摩擦力做功自发地转化为内能，散失到周围环境中。但内能却不能自发地转化为机械能让汽车重新行驶。 知识点3：能量转化的方向性 1.能量转化的方向性： （2）汽油在汽车发动机中燃烧，化学能转化为内能，推动活塞做功，进而转化为机械能使汽车运动。但这个过程是不可逆的，内能不会自发地再转化为化学能让汽油重新变回原来的状态。 知识点3：能量转化的方向性 2.能量转移的方向性： 内能总是自发地从高温物体向低温物体转移，而不会自发地从低温物体向高温物体转移。例如，炽热的铁块投入水中时，内能从铁块传递给水，从而使铁块的温度降低，水的温度升高，最后两者达到相同的温度。但是，相反的过程并不会自发地发生。铁块不可能自发地从同温度的水中吸收热，使自己变得炽热。 大量事实表明，自发的能量转化和转移过程具有一定的方向性，即自然进行的能量转化和转移过程是不可逆的。 知识点3：能量转化的方向性 3.能量的耗散： 燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用，这种现象叫做能量的耗散。 例如：电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化成内能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用。 典例分析 例1 下列事例中，可以表示能量转化或转移具有方向性的是（　　） A．电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能 B．内能可以自发地从高温物体传递给低温物体，但不能自发地从低温物体传递给高温物体 C．动能可以和重力势能相互转化 D．电能可以转化为内能，内能的一部分也可以转化为电能 【答案】B 【详解】A．电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能，只能说明能量之间的相互转化，不能说能量转化具有方向性，故A不符合题意； B．内能可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温物体，说明能量转移具有方向性，故B符合题意； C．动能可以和重力势能相互转化，说明能量之间的相互转化，不能说能量转化具有方向性，故C不符合题意； D．电能可以转化为内能，内能也可以部分地转化为电能，能说明能量之间的相互转化，不能说能量转化具有方向性，故D不符合题意。 故选B。 课堂小结 能量的转化与守恒 能量的转化 自然界中存在各种形式的能量。在一定条件下，各种形式的能量是可以转化或转移的，并且具有方向性。 能量守恒定律 能量既不会凭空消失，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，能量的总最保持不变。 这就是能量守恒定律。 能量守恒定律理解 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。 课堂小结 课堂小结 课堂练习 课堂练习 1.下列关于能量转化的说法中不正确的是（　　） A．洗衣机工作时，电能主要转化为机械能 B．汽车匀速下坡时，重力势能转化为动能 C．绿色植物的光合作用将光能转化为化学能 D．太阳能电池板将太阳能转化为电能 B 课堂练习 2.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．能量守恒定律只适用能量转化过程 C．“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律 D．根据能量守恒定律，宇宙中的能量总和不变 D 课堂练习 3.下列现象能够说明“能量的转化和转移具有方向性”的是（ ） A．电动机可以将电能转化为机械能，发电机可以将机械能转化为电能 B．水泵将低处的水抽往高处 C．冰箱工作时内部温度降低，外部温度升高 D．汽车行驶时有机械能转化为内能，这些内能无法再自动转化为机械能用来驱动汽车 D 课堂练习 4.如图所示，这是一种设想中的永动机，它通过高处的水冲击叶片，叶片转动对外做功，同时带动抽水器将水从低处抽到高处，从而循环工作。下列关于该永动机的分析正确的是（　　）​ A．水下落的过程中将动能转化为重力势能 B．水流冲击叶片时，可将水具有的能量全部转化为叶片的动能 C．该永动机可以在现实中推广 D．这一设想不符合能量守恒定律 D 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“自我检测” 自主安排 完成“拓展阅读” 谢谢聆听 谢谢聆听 Lavf58.20.100 Lavf57.77.100 $