12.5 能量的转化与守恒（讲义）物理新教材鲁科版（五四学制）九年级上册

本讲义聚焦能量的转化与守恒核心知识点，通过实验观察（如双手摩擦、太阳能转化）引导学生认识能量形式及转化，结合实例分析能量转移与转化，进而理解守恒定律及方向性，构建完整的能量观念学习支架。 资料以实验探究为基础，通过“海盗船”摆动、永动机模型等实例培养科学思维，分层练习（基础通关、素养提升）兼顾不同学习需求。课中助力教师引导学生建立能量观念，课后帮助学生巩固知识、查漏补缺，提升科学探究与问题解决能力。

第十二章 内能与热机 第5节 能量的转化与守恒 课标要点 1. 了解能量及其存在的不同形式。能描述不同形式的能量和生产生活的联系。 2. 通过实验，认识能量可以从一个物体转移到其他物体, 不同形式的能量可以相互转化。 3. 知道能量守恒定律。列举日常生活中能量守恒的实例。 4. 从能量转化和转移的角度认识效率。 5. 列举能量转化和转移具有方向性的常见实例。 学习重难点 重点：辨别能量转化与转移、能量守恒定律内容及应用。 难点：准确判断各类实例的能量变化形式、利用守恒规律分析物理过程。 知识点 能量的转化（重点） 1. 观察与实验：能量的转化 （1）双手迅速摩擦：机械能→内能。 （2）黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好，放在阳光下：太阳能→ 内能。 （3）将太阳电池连在小电扇上，并使它对着阳光：光能→ 电能。 （4）用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后再靠近细小的纸片： 机械能→ 电能。 2.自然界不同形式的能量可以相互转化 科学工作者经过长时间的探索，发现自然界的各种现象不是孤立的，而是互相联系的，能量转化非常普遍。在一定条件下，不同形式的能量是可以相互转化的。 例如：发电机发电，机械能转化电能；电动机带动水泵把水送到高处，电能转化机械能；植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能；燃料燃烧时发热，化学转化为内能。 随学随练 1．（2026•介休市一模）学习《电流和电路》时，实践任务是：让LED灯亮起来。科技小组用手摇发电机让LED灯发光，其他小组的方法如图所示。从能量转化的角度分析，电能的来源与科技小组相同的是（　　） A．太阳能发电 B．温差发电 C．风车发电 D．水果发电 【答案】C 【详解】解： A、（太阳能发电）：是将太阳能转化为电能，与科技小组的能量转化不同； B、（温差发电）：利用温度差，将内能转化为电能，与科技小组的能量转化不同； C、（风车发电）：风车转动（消耗机械能），带动发电机产生电能，是机械能转化为电能，与科技小组的能量转化相同； D、（水果发电）：利用水果中的化学物质发生反应，将化学能转化为电能，与科技小组的能量转化不同。 故选：C。 2．（2026•鲤城区校级模拟）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 【答案】A 【详解】解：A．手摇发电机发电的过程中，将机械能转化为电能，故A正确； B．电解水的过程中消耗电能，将电能转化为化学能，故B错误； C．氢气燃烧释放热量，将化学能转化为内能，故C错误； D．高温高压燃气膨胀对外做功，将内能转化为火箭的机械能，故D错误。 故选：A。 3．（2026•迎泽区校级三模）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 【答案】C 【详解】解：A、植物发生光合作用时，叶绿素将太阳能转化为化学能，故A错误； B、收获加工时，碾米电机将电能转化为机械能，故B错误； C、蒸煮烹饪时，天然气燃烧，将化学能转化为内能为食物加热，故C正确； D、对食物消化吸收的过程，是一个复杂的物理变化加化学变化的过程，食物在胃肠道中发生化学分解，食物中的化学能被人体吸收一大部分，然后再转化为内能和机械能等，故D错误。 故选：C。 知识点 能量守恒定律 1. 思考讨论 掉在地上的弹性小球会弹起，但是越弹越低。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。 2.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.永远无法实现的“永动机” （1）人们的梦想：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。 （2） 分析论证：如图，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，所以机械能越来越少，所以，流下的水不能全部抽回。 （3） 永动机违反能量守恒定律。 教材拓展 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，都遵循能量守恒定律。 随学随练 1．（2026•南宁校级期末）有关能量守恒定律，下列说法中正确的是（　　） 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于能量转化过程 C．“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律 D．能量在转化和转移过程中，能量的总量保持不变 【答案】D 【详解】解：A．能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一，适用于所有形式的能量转化与转移，故A错误； B．能量守恒定律既适用于能量的转化过程，也适用于能量的转移过程，故B错误； C．“摩擦生热”是机械能转化为内能，并非创造了热，故C错误； D．能量守恒定律的核心内容就是：能量在转化和转移过程中，其总量始终保持不变，故D正确。 故选：D。 2．（2026•威海模拟）如图所示，游乐项目“海盗船”在自由摆动时，摆动高度逐渐降低，机械能不断减少。减少的机械能主要转化为 ，但只要不再次接通电源“海盗船”就不会增大摆动幅度，这一事实说明能量的转移和转化是有 的；在整个过程中，所有能量的总和 。 【答案】内能；方向性；保持不变。 【详解】解：海盗船摆动过程中，会克服空气阻力、机械转轴处的摩擦做功，机械能不断通过摩擦做功转化为内能，因此机械能逐渐减小。 散失的内能不能自动重新转化为海盗船的机械能来增大摆动幅度，这一现象说明能量的转移和转化是有方向性的。 根据能量守恒定律，在能量的转化和转移过程中，能量的总量保持不变。 故答案为：内能；方向性；保持不变。 3．（2026•商南县期中）为了验证“能量守恒定律”的正确性，历史上曾经提出了如图所示的永动机模型，其设计原理是：在B处放一小铁球，它会在强磁铁A的作用下向上滚动，到达C时从轨道M上的小孔下落，又沿轨道N回到B处，开始往复运动。这种永动机方案 （选填“可行”或“不可行”），因为它违背了 。 【答案】不可行；能量守恒定律。 【详解】解：小铁球在C处受到磁铁的吸引力大于在B处受到的吸引力，所以小铁球运动到C处时不会从小孔下落，而会被磁铁吸引，在转化和转移过程中能量的总量保持不变，所以都服从能量守恒定律，小铁球在轨道受摩擦力的作用，有部分动能转化为内能，所以永动机模型不可行。 故答案为：不可行；能量守恒定律。 题型 能量的转化与守恒 1.能量的转化：各种形式的能量在一定条件下都可以相互转化。用做功的方法改变内能，实质上是内能和机械能相互转化的过程。 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。用热传递的方法改变内能，实质上是内能从高温物体转移到低温物体的过程。 3.能量的转化和转移具有方向性。 活学活用 1．（2026•雨花区校级开学）下列关于能量转化、转移现象的说法中，错误的是（　　） A．给蓄电池充电，化学能转化为电能 B．用太阳能电池板，是太阳能转化为电能 C．电风扇工作时，电能主要转化为机械能 D．用热水袋取暖，内能发生了转移 【答案】A 【详解】解：A、给蓄电池充电，消耗了电能，得到了化学能，因此将电能转化为化学能，故A错误； B、用太阳能电池板，消耗了太阳能，得到了电，因此是太阳能转化为电能，故B正确； C、电风扇的主要部件是电动机，工作时主要把电能转化为机械能，少量转化为内能，故C正确； D、用热水袋取暖，是通过热传递的方式得到能量的，因此内能发生了转移，故D正确。 故选：A。 2．（2026•久治县期末）某机器的能量流向如图甲所示，如下图所示的用电器工作时，符合此能量流向的是（　　） A．电灯 B．电热水壶 C．电风扇 D．电视机 【答案】C 【详解】解：A、电灯工作时，将电能转化为内能，故A错误； B、电热水壶工作时，将电能转化为内能，故B错误； C、电风扇工作时，将电能大部分转化为机械能，同时转化为一少部分内能，故C正确； D、电视机工作时，将电能主要转化为光能、内能、声能，故D错误。 故选：C。 3．（2026•浦东新区校级模拟）火箭回收 （1）如图是我国自主研发的朱雀三号火箭降落回收的过程，通过控制推力，沿竖直方向先从A点减速运动到B点，再从B点匀速运动到C点，忽略火箭质量的变化。则从A点到C点，机械能 （选填“A.变大”“B.变小”或“C.不变”）， 转化为 （最后两空均选填“A.机械能”或“B.内能”）。 （2）（多选）以下过程中能量转化关系相同的是 。 A.钻木取火 B.风力发电 C.光合作用 D.电池充电 E.电扇运行 F.电磁感应 【答案】（1）B；A；B；（2）BF。 【详解】解：（1）朱雀三号火箭沿竖直方向先从A点减速运动到B点，再从B点匀速运动到C点，忽略火箭质量的变化。则从A点到C点，高度减小，重力势能减小，动能先减小后不变，机械能减小，机械能转化为内能。 （2）A.钻木取火，机械能转化为内能， B.风力发电，机械能转化为电能， C.光合作用，光能转化为化学能， D.电池充电，电能转化为化学能， E.电扇运行，电能转化为机械能， F.电磁感应，机械能转化为电能。 综上所述：BF能量转化关系相同。 故答案为：（1）B；A；B；（2）BF。 基础通关 1．（2026•岳池县校级期末）下列关于能量的说法中，正确的是（　　） A．洗衣机工作时是将机械能转化为电能 B．电水壶工作时是将内能转化为电能 C．用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明人体内能增加 D．能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少 【答案】C 【详解】解：A．洗衣机工作时将电能转化为机械能，故A错误； B．电水壶工作时消耗电能，产生内能，故是将电能转化为内能的过程，故B错误； C．用热水泡脚，内能从热水传递到脚，身体的内能会增加，会感觉暖和，故C正确； D．根据能量守恒知，能量在转化和转移的过程中，能量的总量会保持不变，故D错误； 故选：C。 2．（2026•湖南一模）2024年12月31日，世界装机容量最大抽水蓄能电站——国家电网河北丰宁抽水蓄能电站实现全面投产发电，该电站可以利用电网过剩的电力，驱动水泵，将水抽到高处储存起来，需要时再将水放出发电，从而弥补了风能、太阳能等新能源发电不稳定且电力难储存的问题，堪称电力系统的巨型“充电宝”。下列说法正确的是（　　） A．抽水蓄能时是将机械能转化为电能 B．放水发电时是将机械能转化为电能 C．通过技术创新，该电站的能量转化效率可能达到100% D．风能、光能、机械能、电能可以相互转化，说明能量的转化是没有方向性的 【答案】B 【详解】解：A、抽水蓄能时是将电能转化为机械能，故A错误； B、放水发电时是将机械能转化为电能，故B正确； C、由于能量在转化和转移过程中，会有能量的损失，所以该电站的能量转化效率不可能达到100%，故C错误； D、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，故D错误。 故选：B。 3．（2026•榆社县一模）如图所示是一种新型健身器材“智能脚蹬车”，可利用太阳能与脚蹬两种方式发电，并由蓄电池存储，供其各项功能使用。下列说法正确的是（　　） A．太阳能电池板将光能转化为化学能 B．蓄电池供电时将化学能转化为电能 C．脚蹬车发电时将化学能转化为电能 D．整个发电过程中能量的总和逐渐减小 【答案】B 【详解】解：A．太阳能电池板是将光能转化为电能的装置，故A错误； B．蓄电池供电时，消耗了化学能，获得了电能，将存储的化学能转化为电能，故B正确； C．脚蹬车发电时，消耗了机械能，获得了电能，将机械能转化为电能，故C错误； D．根据能量守恒定律可知，能量在转移和转化中总量保持不变，所以整个发电过程中能量的总和保持不变，故D错误。 故选：B。 4．（2026•碑林区校级模拟）为响应“双碳”战略与垃圾分类资源化利用的国家政策，国内多地垃圾处理厂升级改造焚烧发电系统，将收集的垃圾进行无害化焚烧，释放的热量加热水汽化为高温、高压蒸汽，蒸气推动汽轮机转动，再由汽轮机带动发电机发电，既减少了垃圾填埋的土地占用，又实现了清洁能源的再生。下列关于该过程的说法正确的是（　　） A．焚烧垃圾时，垃圾的化学能可全部转化为电能，无任何能量损耗 B．垃圾燃烧放出的热量可转化为电能实现能源再生，因此日常生活中无需节约用电 C．垃圾经过焚烧发电的过程，相当于制造出了电荷 D．垃圾焚烧发电的能量转化路径为化学能→内能→机械能→电能 【答案】D 【详解】解：A．在能量转化过程中，由于存在散热、摩擦等因素，不可避免地存在能量损耗，焚烧垃圾时，垃圾的化学能不可能全部转化为电能，故A错误； B．地球上的可利用的资源是有限的，且能源转化过程中仍有损耗，因此，生活中我们必须要节约用电，故B错误； C．电荷是不能被创造或消灭的，垃圾焚烧发电过程是能量的转化，而非电荷的创造，故C错误； D．垃圾具有化学能，焚烧时化学能转化为内能，内能加热蒸汽，推动汽轮机转动，将内能转化为机械能，汽轮机带动发电机发电，将机械能转化为电能，故D正确。 故选：D。 5．（2026•渭滨区期末）如图所示是中国古代玩具饮水鸟的示意图，它的神奇之处在于能不停地点头“喝”水。它的下球中装有乙醚（乙醚极易汽化），乙醚吸收空气中的热量，汽化后气压增大，将乙醚压入上球，饮水鸟的重心上移“低头喝水”，如图2；此时上下球连通，气压相同，乙醚流回下球，恢复图1状态，如此反复。则（　　） A．“饮水鸟”将机械能转化为内能 B．下球中乙醚发生汽化，不能自发地发生液化 C．即使没有能量补充，“饮水鸟”也不会停止运动 D．“饮水鸟”的能量转化过程不遵循能量守恒定律 【答案】B 【详解】解：A、“饮水鸟”的工作过程是乙醚吸收空气中的热量汽化，内能转化为乙醚蒸气的内能，推动乙醚液体上升，使“饮水鸟”的重心升高，机械能增加，这个过程主要是将内能转化为机械能，故A不符合题意； B、下球中乙醚汽化的过程，吸收热量，是通过热传递的方式改变了内能大小，而液化需要放出热量，内能总是自动从高温物体转移到低温物体，不能自动反过来，故B符合题意； C、“饮水鸟”与外界通过热传递发生了能量的转移，因此，如果没有能量补充，“饮水鸟”会停止运动，故C不符合题意； D、“饮水鸟”和外界有能量交换，不是凭空动起来的，其能量转化过程符合能量守恒定律，故D不符合题意。 故选：B。 6．（2025•肥西县期中）我国国产航母“福建舰”上使用了电磁弹射装置，其原理如图所示，通电时线圈周围产生磁场，炮弹（铁质）被磁化，受到强大的作用力而高速飞出炮口。此过程中能量转化是：电能主要转化为 能。 【答案】机械。 【详解】解：由题知，电磁弹射装置的原理是通电时线圈周围产生磁场，炮弹（铁质）被磁化，受到强大的作用力而高速飞出炮口，据此可知，此过程中消耗了电能，获得了机械能，所以是将电能转化为机械能。 故答案为：机械。 7．（2026•鼓楼区校级模拟）如图所示，科技馆展出的名为“叶子”的小型低碳化未来汽车，车顶部的巨型叶子是一个高效光电转换器，光电转换器实际就是把光能转换成 能，开车时发动机将空气的内能转化为机械能，该原理与四冲程汽油机工作过程中的 冲程一样。 【答案】电；做功。 【详解】解：叶子车的顶部安装的是高效光电转换器，光电转换器实际就是把光能转换成电能；开车时，车子的动力是利用空气做功提供的，将空气的内能转化为车的机械能，和四冲程汽油机工作过程中的做功冲程一样，由燃料的内能转化成机械能。 故答案为：电；做功。 8．（2025•克东县校级三模）如图所示，两种不同的金属丝组成一个闭合回路，触头1置于热水杯中，触头2置于冷水杯中，此时回路中电流表指针就会发生偏转，这是温差电现象。此过程中 能转化为 能。 【答案】内；电 【详解】解：温差电压产生的原因：在同一导体的两端因其温度不同而产生的一种热电压，是内能转化成了电能。 故答案为：内；电。 9．（2026•镇江一模）压缩空气储能电站是一种新型电能存储系统。如图所示为其原理图：电站在用电低谷时，利用剩余电力驱动压缩机压缩空气，将其储存在高压密封容器内；在用电高峰时，释放压缩空气驱动膨胀机工作，带动发电机发电。电站储能过程是通过 的方式使空气内能 。电站运行过程中损失的内能不能自发转化为电能，说明能量的转化和转移具有 。 【答案】做功；增大；方向性。 【详解】解：电站储能过程是利用压缩机压缩空气，将其储存在高压密封容器内，此过程外界对空气做功，因此是通过做功的方式使空气的内能增大； 电站运行过程中损失的内能不能自发转化为电能，说明能量的转化和转移具有方向性。 故答案为：做功；增大；方向性。 10．（2026•滨城区二模）“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；不变。 【详解】解：海浪上下运动具有机械能，压缩工作室的空气时机械能转化为内能；依据能量守恒定律，整个发电过程中，能的总量是不变的。 故答案为：机械；不变。 素养提升 11．（2026•昆山市模拟）如图所示，一杯水的内能自发集中到这杯水的上层，使上面的水剧烈地沸腾，而下面的水却结成了冰的情况不可能发生，以上情况 （有/没有）违反能量守恒定律，同时说明能量的转化和转移具有 。 【答案】没有；方向性。 【详解】解：自然界的能量是守恒的；但因为能量的转化和转移具有方向性分析，热量从高温部分自动传递到低温部分，不能自动反向传递，故一杯水的内能自发集中到这杯水的上层，使上面的水剧烈地沸腾是不可能的。 故答案为：没有；方向性。 12．（2026•榆林期末）为了检验佛山新研发的ASF材料的反弹效果，如图所示，从高处释放铅球，在铅球下落至碰到ASF材料前，铅球的动能 。从铅球碰到ASF材料至到达最低点的过程中，ASF材料的弹性势能 。铅球的反弹高度小于释放高度，整个过程中，能量的总量 。（均选填“变大”“变小”或“不变”） 【答案】变大；变大；不变。 【详解】解：在铅球下落至碰到ASF材料前，铅球的质量不变，速度变大，所以动能变大。 从铅球碰到ASF材料至到达最低点的过程中，ASF材料的弹性形变程度变大，所以，它的弹性势能变大。 根据能量守恒定律可知，整个过程中，能量的总量不变。 故答案为：变大；变大；不变。 13．（2026•宁德一模）某国产油电混合动力汽车在高速行驶或蓄电池电量过低时，能量转化流程如图所示，请把空格处填写完整。 ① ； ② 。 【答案】机械；化学。 【详解】解：汽油机在做功冲程将汽油燃烧产生的内能转化成机械能，带动发电机发电。蓄电池在充电过程中，电能转化为化学能储存。 故答案为：机械；化学。 14．（2026•虎丘区校级二模）如图是白炽灯与第四代LED灯正常工作时，将电能转化为光能和内能的比例饼状图，由图可知LED灯的发光效率比白炽灯 （高/低）；第四代LED灯的发光效率为 %。 【答案】高；90。 【详解】解：发光效率是指光能与总消耗能量的比值，由图可知，白炽灯将电能转化为光能的比例为20%，则白炽灯的发光效率为20%；LED灯将电能转化为光能的比例为90%，则LED灯的发光效率为90%，因此LED灯的发光效率比白炽灯高； LED灯将电能转化为光能的比例为90%，则第四代LED灯的发光效率为90%。 故答案为：高；90。 迁移创新 15．（2025•泰兴市校级月考）如图所示，重力为0.5N的金属小球从A处自由下滑，经过B处，到达C处，恰好停下。如果小球从在A到B的过程用了4s的时间，重力做功的功率为 W；在整个运动过程中，小球克服摩擦消耗的机械能为 J（空气阻力忽略不计，g取10N/kg），而这部分能量无法自发的转化为机械能，是因为能量的转化具有 。 【答案】0.05；0.1；方向性。 【详解】解：重力做功公式W＝Gh＝0.5N×0.4m＝0.2J， 重力做功的功率P 0.05W。 在整个运动过程中，小球从A处的静止状态开始，到C处又静止，小球的动能变化为0，重力势能全部转化为克服摩擦力做功消耗的能量。在整个运动过程中，小球克服摩擦消耗的机械能为ΔE＝G（hA﹣hC）＝0.5N×（0.4m﹣0.2m）＝0.1J，所以小球克服摩擦消耗的机械能为0.1J。 而这部分能量无法自发地转化为机械能，是因为能量的转化具有方向性。 故答案为：0.05；0.1；方向性。 16．（2025•西安校级四模）重力储能是一种新型储能方式，它通过提升或放下重物实现能量的储存或释放，能量转化过程如图1所示。空白处的能量形式是 。重力储能可有效提升风能、太阳能等新能源的综合开发利用水平。储能系统将2个质量均为3×104kg，重物从30m高处放回地面的发电过程中，产生的电能为1.44×107J，则该过程的发电效率是 。据某资料介绍，重力储能系统的综合效率（输出电能与输入电能之比）可达 （已知系统提升重物的效率为90%）。 【答案】机械能；80%；72%。 【详解】解：（1）重物被提升，高度增大，重力势能增大，所以机械能增大，因此将电能转化为机械能储存起来。 （2）2个重物的重力为：G＝mg＝2×3×104kg×10N/kg＝6×105N 重力储能系统对重物做的功为：W′＝Gh＝6×105N×30m＝1.8×107J 重力储能系统放下重物发电的效率为： （3）已知系统提升重物的效率η2＝90%，重力储能系统的综合效率为： η＝η1η2＝80%×90%＝72% 故答案为：机械能；80%；72%。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十二章 内能与热机 第5节 能量的转化与守恒 课标要点 1. 了解能量及其存在的不同形式。能描述不同形式的能量和生产生活的联系。 2. 通过实验，认识能量可以从一个物体转移到其他物体, 不同形式的能量可以相互转化。 3. 知道能量守恒定律。列举日常生活中能量守恒的实例。 4. 从能量转化和转移的角度认识效率。 5. 列举能量转化和转移具有方向性的常见实例。 学习重难点 重点：辨别能量转化与转移、能量守恒定律内容及应用。 难点：准确判断各类实例的能量变化形式、利用守恒规律分析物理过程。 知识点 能量的转化（重点） 1. 观察与实验：能量的转化 （1）双手迅速摩擦： 能→ 能。 （2）黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好，放在阳光下：太阳能→ 能。 （3）将太阳电池连在小电扇上，并使它对着阳光： 能→ 能。 （4）用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后再靠近细小的纸片： 能→ 能。 2.自然界不同形式的能量可以相互转化 科学工作者经过长时间的探索，发现自然界的各种现象不是孤立的，而是互相联系的，能量转化非常普遍。在一定条件下，不同形式的能量是可以相互 的。 例如：发电机发电， ；电动机带动水泵把水送到高处， ；植物吸收太阳光进行光合作用， ；燃料燃烧时发热， 。 随学随练 1．（2026•介休市一模）学习《电流和电路》时，实践任务是：让LED灯亮起来。科技小组用手摇发电机让LED灯发光，其他小组的方法如图所示。从能量转化的角度分析，电能的来源与科技小组相同的是（　　） A．太阳能发电 B．温差发电 C．风车发电 D．水果发电 2．（2026•鲤城区校级模拟）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 3．（2026•迎泽区校级三模）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 知识点 能量守恒定律 1. 思考讨论 掉在地上的弹性小球会弹起，但是越弹越低。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 ，机械能总量逐渐 ，最终机械能全部转化为 能。 2.能量守恒定律 能量既不会凭空 ，也不会凭空 ，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 。这就是能量守恒定律。 3.永远无法实现的“永动机” （1）人们的梦想：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。 （2） 分析论证：如图，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 ，所以机械能越来 ，所以，流下的水不能全部抽回。 （3） 永动机违反 。 教材拓展 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，都遵循能量守恒定律。 随学随练 1．（2026•南宁校级期末）有关能量守恒定律，下列说法中正确的是（　　） 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于能量转化过程 C．“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律 D．能量在转化和转移过程中，能量的总量保持不变 2．（2026•威海模拟）如图所示，游乐项目“海盗船”在自由摆动时，摆动高度逐渐降低，机械能不断减少。减少的机械能主要转化为 ，但只要不再次接通电源“海盗船”就不会增大摆动幅度，这一事实说明能量的转移和转化是有 的；在整个过程中，所有能量的总和 。 3．（2026•商南县期中）为了验证“能量守恒定律”的正确性，历史上曾经提出了如图所示的永动机模型，其设计原理是：在B处放一小铁球，它会在强磁铁A的作用下向上滚动，到达C时从轨道M上的小孔下落，又沿轨道N回到B处，开始往复运动。这种永动机方案 （选填“可行”或“不可行”），因为它违背了 。 题型 能量的转化与守恒 1.能量的转化：各种形式的能量在一定条件下都可以相互 。用做功的方法改变内能，实质上是 能和 能相互转化的过程。 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 到其他部分。用热传递的方法改变内能，实质上是 能从 物体转移到 物体的过程。 3.能量的转化和转移具有 。 活学活用 1．（2026•雨花区校级开学）下列关于能量转化、转移现象的说法中，错误的是（　　） A．给蓄电池充电，化学能转化为电能 B．用太阳能电池板，是太阳能转化为电能 C．电风扇工作时，电能主要转化为机械能 D．用热水袋取暖，内能发生了转移 2．（2026•久治县期末）某机器的能量流向如图甲所示，如下图所示的用电器工作时，符合此能量流向的是（　　） A．电灯 B．电热水壶 C．电风扇 D．电视机 3．（2026•浦东新区校级模拟）火箭回收 （1）如图是我国自主研发的朱雀三号火箭降落回收的过程，通过控制推力，沿竖直方向先从A点减速运动到B点，再从B点匀速运动到C点，忽略火箭质量的变化。则从A点到C点，机械能 （选填“A.变大”“B.变小”或“C.不变”）， 转化为 （最后两空均选填“A.机械能”或“B.内能”）。 （2）（多选）以下过程中能量转化关系相同的是 。 A.钻木取火 B.风力发电 C.光合作用 D.电池充电 E.电扇运行 F.电磁感应 基础通关 1．（2026•岳池县校级期末）下列关于能量的说法中，正确的是（　　） A．洗衣机工作时是将机械能转化为电能 B．电水壶工作时是将内能转化为电能 C．用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明人体内能增加 D．能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少 2．（2026•湖南一模）2024年12月31日，世界装机容量最大抽水蓄能电站——国家电网河北丰宁抽水蓄能电站实现全面投产发电，该电站可以利用电网过剩的电力，驱动水泵，将水抽到高处储存起来，需要时再将水放出发电，从而弥补了风能、太阳能等新能源发电不稳定且电力难储存的问题，堪称电力系统的巨型“充电宝”。下列说法正确的是（　　） A．抽水蓄能时是将机械能转化为电能 B．放水发电时是将机械能转化为电能 C．通过技术创新，该电站的能量转化效率可能达到100% D．风能、光能、机械能、电能可以相互转化，说明能量的转化是没有方向性的 3．（2026•榆社县一模）如图所示是一种新型健身器材“智能脚蹬车”，可利用太阳能与脚蹬两种方式发电，并由蓄电池存储，供其各项功能使用。下列说法正确的是（　　） A．太阳能电池板将光能转化为化学能 B．蓄电池供电时将化学能转化为电能 C．脚蹬车发电时将化学能转化为电能 D．整个发电过程中能量的总和逐渐减小 4．（2026•碑林区校级模拟）为响应“双碳”战略与垃圾分类资源化利用的国家政策，国内多地垃圾处理厂升级改造焚烧发电系统，将收集的垃圾进行无害化焚烧，释放的热量加热水汽化为高温、高压蒸汽，蒸气推动汽轮机转动，再由汽轮机带动发电机发电，既减少了垃圾填埋的土地占用，又实现了清洁能源的再生。下列关于该过程的说法正确的是（　　） A．焚烧垃圾时，垃圾的化学能可全部转化为电能，无任何能量损耗 B．垃圾燃烧放出的热量可转化为电能实现能源再生，因此日常生活中无需节约用电 C．垃圾经过焚烧发电的过程，相当于制造出了电荷 D．垃圾焚烧发电的能量转化路径为化学能→内能→机械能→电能 5．（2026•渭滨区期末）如图所示是中国古代玩具饮水鸟的示意图，它的神奇之处在于能不停地点头“喝”水。它的下球中装有乙醚（乙醚极易汽化），乙醚吸收空气中的热量，汽化后气压增大，将乙醚压入上球，饮水鸟的重心上移“低头喝水”，如图2；此时上下球连通，气压相同，乙醚流回下球，恢复图1状态，如此反复。则（　　） A．“饮水鸟”将机械能转化为内能 B．下球中乙醚发生汽化，不能自发地发生液化 C．即使没有能量补充，“饮水鸟”也不会停止运动 D．“饮水鸟”的能量转化过程不遵循能量守恒定律 6．（2025•肥西县期中）我国国产航母“福建舰”上使用了电磁弹射装置，其原理如图所示，通电时线圈周围产生磁场，炮弹（铁质）被磁化，受到强大的作用力而高速飞出炮口。此过程中能量转化是：电能主要转化为 能。 7．（2026•鼓楼区校级模拟）如图所示，科技馆展出的名为“叶子”的小型低碳化未来汽车，车顶部的巨型叶子是一个高效光电转换器，光电转换器实际就是把光能转换成 能，开车时发动机将空气的内能转化为机械能，该原理与四冲程汽油机工作过程中的 冲程一样。 8．（2025•克东县校级三模）如图所示，两种不同的金属丝组成一个闭合回路，触头1置于热水杯中，触头2置于冷水杯中，此时回路中电流表指针就会发生偏转，这是温差电现象。此过程中 能转化为 能。 9．（2026•镇江一模）压缩空气储能电站是一种新型电能存储系统。如图所示为其原理图：电站在用电低谷时，利用剩余电力驱动压缩机压缩空气，将其储存在高压密封容器内；在用电高峰时，释放压缩空气驱动膨胀机工作，带动发电机发电。电站储能过程是通过 的方式使空气内能 。电站运行过程中损失的内能不能自发转化为电能，说明能量的转化和转移具有 。 10．（2026•滨城区二模）“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。 素养提升 11．（2026•昆山市模拟）如图所示，一杯水的内能自发集中到这杯水的上层，使上面的水剧烈地沸腾，而下面的水却结成了冰的情况不可能发生，以上情况 （有/没有）违反能量守恒定律，同时说明能量的转化和转移具有 。 12．（2026•榆林期末）为了检验佛山新研发的ASF材料的反弹效果，如图所示，从高处释放铅球，在铅球下落至碰到ASF材料前，铅球的动能 。从铅球碰到ASF材料至到达最低点的过程中，ASF材料的弹性势能 。铅球的反弹高度小于释放高度，整个过程中，能量的总量 。（均选填“变大”“变小”或“不变”） 13．（2026•宁德一模）某国产油电混合动力汽车在高速行驶或蓄电池电量过低时，能量转化流程如图所示，请把空格处填写完整。 ① ； ② 。 14．（2026•虎丘区校级二模）如图是白炽灯与第四代LED灯正常工作时，将电能转化为光能和内能的比例饼状图，由图可知LED灯的发光效率比白炽灯 （高/低）；第四代LED灯的发光效率为 %。 迁移创新 15．（2025•泰兴市校级月考）如图所示，重力为0.5N的金属小球从A处自由下滑，经过B处，到达C处，恰好停下。如果小球从在A到B的过程用了4s的时间，重力做功的功率为 W；在整个运动过程中，小球克服摩擦消耗的机械能为 J（空气阻力忽略不计，g取10N/kg），而这部分能量无法自发的转化为机械能，是因为能量的转化具有 。 16．（2025•西安校级四模）重力储能是一种新型储能方式，它通过提升或放下重物实现能量的储存或释放，能量转化过程如图1所示。空白处的能量形式是 。重力储能可有效提升风能、太阳能等新能源的综合开发利用水平。储能系统将2个质量均为3×104kg，重物从30m高处放回地面的发电过程中，产生的电能为1.44×107J，则该过程的发电效率是 。据某资料介绍，重力储能系统的综合效率（输出电能与输入电能之比）可达 （已知系统提升重物的效率为90%）。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $