2.5能的转化与能量守恒（课件）课时2-2026-2027学年浙教版科学九年级上册

该初中科学课件聚焦能量守恒定律及能量转化与转移的方向性，通过回顾动能势能转化等旧知，结合“电动机提升重物能量变化”等问题导入，串联科学家探索历程，搭建从具体现象到规律总结的学习支架。 其亮点在于融合“思考讨论”“探究实验”（如“饮水鸟”原理分析）及“永动机”视频，以科学思维（推理论证永动机不可行）和探究实践（分析能量转化实例）深化科学观念，渗透科学家集体智慧的态度责任。学生能直观理解规律，教师可依托分层作业与典例精析提升教学效率。

（浙教版）九年级 上 2.5 能的转化与能量守恒 第二章 “第2课时” 能的转化与能量守恒 01 学习目标 内容总览 02 新知导入 03 探究新知 04 课堂练习 05 课堂总结 06 分层作业 学习目标 1、理解能量守恒定律; 2、能举出日常生活中能量守恒的例子; 3、了解能的转化和转移的方向性; 4、能用能量守恒的观点分析相关的自然现象。 新知导入 能的概念是人类对物质世界进行长期探索中建立起来的。所有的自然现象、不同的运动形式都涉及能，人类的活动也离不开能。能无所不在，能的形式多种多样，如描述机械运动的机械能，描述热运动的内能，描述电磁运动的电磁能，等等人们利用能的概念把热、电、磁、光，以及机械运动等都统一起来描述。 那么，能量由一种形式转化为另一种形式的过程中，能量的多少是否发生变化？ 科学家在研究自然的过程中，逐渐认识到自然界的现象之间存在着相互联系，如动能和势能可以相互转化，电与磁可以相互转化，运动和热可以相互转化，等等。在19世纪中叶、科学家总结出了能量守恒定律。能量守恒定律的成形，经历了多种实验过程的探索，也经历了对实验结果的质疑，是不同领域的多位科学家集体智慧的结晶。 思考讨论 如图2.5-14 所示，用电动机提升重物时，电动机消耗的电能，是否都转化为重物的机械能？是否还转化为其他形式的能量？如果把转化后的各种形式的能量全部加起来，是否跟电动机消耗的电能相等？ 图2.5-14 超重机提升重物 用电动机提升重物时，电动机消耗的 电能大部分转化为重物的机械能，还有一 部分转化为其他形式的热能内等。这是因 为电动机的线圈电阻会导致电流通过时产 生热量。若把转化后的各种形式的能量全 部加起来，应该跟电动机消耗的电能相等。 也就是说，总的能量应该是不变的，即能量守恒。 探究新知 一、能量守恒定律 1、能的转化中能量的多少不变： 大量事实告诉我们，在能量的形式发生相互转化的过程中，某种形式的能量减少了多少，另一种形式的能量一定会相应地增加多少。 同样，某种形式的能量增加了多少，另一种形式的能量一定会相应地减少多少，而能的总量保持不变。 探究新知 2、能量守恒定律： 1）能量守恒定律的内容： 能量既不会消灭，也不会创生，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。而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。这就是能量守恒定律。 2）任何运动都遵循能量守恒定律： 能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。无论是机械运动，还是生命运动；无论是宇宙天体，还是微观粒子，都遵循这个定律。 3）能量守恒定律的意义： 能量转化和守恒定律是许多科学家经过长期探索，于 19世纪中叶建立起来的。它是科学史上最重大的发现之一，它把各种自然现象统一起来，描绘出一幅自然界普遍联系的世界图景。 思考讨论 达·芬奇（Leonardo da Vinci， 1452~1519） 曾设计了一个 “ 永动机 ”：一只圆轮，里面装有可以自 由滚动的重钢球，如图 2.5-15 所示。 利用 隔板的特殊形状，使轮子一边的钢球总是 滚到另一边距离轮心远些的地方，这样， 在钢球的重力作用下，轮子便会转动不息。 你认为这个“ 永动机 ”能旋转不息吗？ 为什么？ 图2.5-15 达·芬奇的永动机模型 “永动机”不可能一直转动下去 ，因为它违背了能量守恒定律。 视频：永动机 探究新知 3、“饮水鸟”遵守能量守恒定律： 1）“饮水鸟”的工作情景： 如图2.5-16所示是“饮水鸟”玩具:先往"饮水鸟”头部滴几滴水，“饮水鸟”直立一会儿，就会慢慢俯下身去“喝”水，然后它又会直立起米，如此循环往复......这种“饮水鸟”玩具看似永动机，其实并不是。 探究新知 2）“饮水鸟”的不停饮水的原理： “饮水鸟”的头和身体都由玻璃球构成，并由玻璃管相连通，且密封。身体处的玻璃球内盛有一此乙醚(一种易挥发、易液化的液体)，头部玻璃球连同尖嘴被吸水毛毡包裹。当头部毛毡"饮水"后，水蒸发吸热，导致头部温度降低，玻璃管上部乙醚蒸气(液化，压强减小，管内液柱上升。“饮水鸟"重心上移，直到倾倒。处于倾倒位置的“饮水鸟”，头部毛毡再次浸润，乙醚流回身体处的玻璃球，重心下移，“饮水鸟"直立。 “饮水鸟”“饮水”后，头部的水不断蒸发，吸收了周围物体(空气)的热，才使“饮水鸟”持续运动。 可见，“饮水鸟"的运动并没有违背能量守恒定律。 探究新知 二、能量的转移和转化的方向性 1、违反能量守恒定律的事件不可能发生： “永动机 ”不可能成功的事实告诉我们，违反能量守恒定律的事件是不可能发生的。 因为能量守恒定律是自然界普遍的基本定律之一，表明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其它物体，而能量的总量保持不变。 探究新知 2、能的转移和转化都具有方向性： 大量的现象表明，能量的转移和转化有一定的方向性。我们是在能量转移或转化过程中利用能量的。 1）能的转移具有方向性： 如，一块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，尽管这一过程并不违反能量转化和守恒定律。 2）能的转化具有方向性： 如，当杂技演员沿竹竿下滑时，演员的重力势能有一部分转化为手和竹竿的内能，使手和竹竿的温度升高。但是，相反的过程也不会自发地发生，即手和竹竿不可能自发地降低温度，而使人的位置升高，尽管这一过程也不违反能量转化和守恒定律。 讨论交流 请举例说明，能的转移和转化有一定的方向性具有什么实际意义? 能量转化和转移的方向性意味着能量在转换或移动过程中有一定的限制，不是所有的能量都可以被有效地利用。 例如，内能通常只能从高温物体转移到低温物体，而不能反向进行，除非有外界的能量输入。这种方向性导致了能量在使用过程中的效率问题，因为一部分能量不可避免地会转化为无法再利用的形式，比如散失到环境中的热量。 因此，了解和考虑能量转化和转移的方向性有助于我们设计更高效的能源转换装置，优化能源使用策略，并促进可持续发展的实践。 科学阅读 能量的转化和守恒定律的建立 1840 年，德国医生迈尔（Julius Robert von Mayer）从生理学角度对能量进行了研究，他发现病人的静脉血比他预计的要红得多，因此他开始思考动物热的问题，并由此萌发了所有形式的能量都可以相互转化的想法。 从1840～1878年的近40年时间里，英国科学家焦耳研究了电流热效应、空气压缩时温度的升高以及电、化学和机械作用之间的联系。他发现了焦耳定律，得出了电能向内能转化的定量关系。他做了400多次实验，用各种方法测定热与功之间的当量关系，精确地测定了热和机械功之间的当量关系的数值，为能量守恒定律的确立奠定了定量的实验基础。 探究新知 1847 年，德国科学家亥姆霍兹（Hermann Ludwig Ferdinard von Helmholtz）发表了《论力的守恒》一文，把能量的概念推广到热学、电磁学、天文学和生理学等领域，系统、严密地阐述了能量守恒思想。他分析了机械能、化学能、电磁能等不同形式能量的转化和守恒，并把能量守恒与永动机不可能制成联系起来。他认为机器只能转化能量，而不能创造和消灭能量。他对能量守恒定律作出了清晰、具有说服力的论述，从而使能量转化和守恒定律得到人们的广泛接受。 可见，能量转化和守恒定律是众多科学家集体智慧的结晶。 典例精析 例1、 历史上许多科学家尝试制造永动机，均以失败告终，其根本原因是 ( ) A.永动机的设计原理过于复杂 B. 制造永动机的材料不够先进 C. 违背了能量转化与守恒定律 D. 科学发展没有达到一定水平 C 例2、 宇宙间一切物质的运动和变化都需要能量来维持。下列关于能量的说法正确的是( ) A.植物的光合作用是把光能转化为内能 B.氢氧化钠溶解于水中时，将内能转化为化学能 C.电风扇工作时，消耗的电能主要转化为机械能 D.电池充电时电能转化为化学能，放电时化学能转化为电 能，故能量转化没有方向性 典例精析 例3、 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会由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。能源危机产生的根本原因是( ) A.能量的转移和转化遵循能量的转化与守恒定律 B.人们在能量的转化或转移中利用能量 C.经转移或转化过程可利用的能量增加 D.能量的转移和转化有方向性 典例精析 D 例4、 同一小球以同样的速度v沿着与水平方向成0角斜向上抛出，甲图表示小球沿足够长的光滑斜面向上运动，乙图表示小球在空中的运动轨迹(空气对小球的阻力忽略不计) （1）小球在沿斜面上升的过程中其机械能总量 (选填“增大”、“不变”或“减小”) （2）小球能达最高点的高度h1 h2。(选填“大于”、“等于”或“小于”) 典例精析 不变     大于 例5、 喝水鸟是一款玩具，其结构如图。给头部滴一次水，能发现玻璃管内乙醚逐渐上升，“鸟身”逐渐绕支点顺时针转动;当身体接近水平时，玻璃管底部露出气体，头部的液体又回到底部，“鸟身”逐渐绕支点逆时针转动恢复初始状态。若鸟身前放一杯水，使鸟头前倾时能够沾到，保持鸟头湿润，则此过程可反复进行，因此又被称为“永动鸟”。请回答， 典例精析 （1) 给头部滴水的目的是利用水蒸发         (选填“吸热”或“放热”)热量，使头部温度下降。 （2）头部温度降低后，头部玻璃泡内的乙醚蒸气会             （填物态变化名称)，使头部气压小于尾部气压。 （3）喝水鸟并非“永动机”，其运动过程消耗了         能，转化为鸟的机械能。 吸热     液化 内 课堂总结 2.5 能的转化与能量守恒（2） 1、能量守恒定律： 能量既不会消灭，也不会创生，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。在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。 2、能量的转化和转移有一定的方向性。 分层作业 1、复习本课时主要内容； 2、完成学案中的“课后巩固练习”； 3、完成作用业本中相应练习; 4、复习本章全部相关内容。 $null