第六节 能量转化与守恒（举一反三·讲义）物理新教材北师大版九年级全一册

本讲义聚焦“能量转化与守恒”核心知识点，从认识机械能、化学能等多种能量形式入手，通过分析秋千摆动、小球弹跳等现象梳理能量转化与转移过程，进而构建能量守恒定律及转化方向性的知识框架，形成递进式学习支架。 资料以情景导入链接生活实例，如通过光伏路灯、抽水蓄能电站等案例培养物理观念，结合例题变式训练提升科学思维中的模型建构与推理能力。课中辅助教师高效授课，课后作业涵盖实验分析与应用拓展，助力学生查漏补缺，深化知识理解。

第六节 能量转化与守恒 【新教材北师大版】 【知识框架+知识精讲（3个知识归纳+5个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 1. 各种形式的能量 1.说出下列物体都具有什么形式的能量。 （1）拉长的橡皮筋。（2）山巅的危石。 （3）运动的足球。 （4）太阳光。 （5）食物。 （6）燃烧的煤球。 2.能量存在的形式：自然界中的能量以多种不同的形式存在，按照物质的不同运动形式分类，能量可分为机械能、化学能、内能、电能、核能、光能等。 3.自然界中不同形式的能量之间可以相互转化。从钻木取火到用火箭发射卫星，从伏打电池的发明到三峡电站的并网发电，从蒸汽机车的使用到高速铁路的普及，从灯泡的发明到多种多样的家用电器进入千家万户……这些都离不开能量及其转化。 2. 观察现象，分析能量转化或转移情况。 停止用力，秋千越会摆越低 掉在地上的弹性小球越跳越低 [分析]在秋千和小球的运动中，高度降低，说明机械能减少了，但能量并没有丢失，实际上是通过做功把一部分机械能转化为了内能。 知识归纳 【知识点1 各种形式的能量】 1.能量的存在形式 2.认识各种形式的能量 (1)撑竿跳时竿被压弯具有 弹性势 能。 (2)运动员滑雪飞在半空具有 重力势 能和动能。 (3)拦河大坝中水流湍急，具有 重力势能 和动能。 (4)空间站组合体具有 重力势 能和动能。 (5)火箭发射时燃料具有 化学 能。 【例1】（2026•北京海淀区期末）如图甲所示的某路灯，白天光伏电池对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，图乙是这一过程中的能量转化图（图中a、b、c分别表示某种形式的能量）。下列判断正确的是（　　） A．a是电能，b是电能，c是光能 B．a是内能，b是机械能，c是光能 C．a是机械能，b是内能，c是光能 D．a是内能，b是光能，c是电能 【答案】A 【解析】太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，其能量转化过程如下：太阳能→电能→化学能→电能→光能。故A正确，BCD错误。故选：A。 【变式1-1】（2026•福建福州期末）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，以电能的形式储能 B．用电高峰时，机械能转化为电能 C．选址时，上下水库的高度差要小 D．存储的能量可以全部转化为电能 【答案】B 【解析】A、用电低谷时，抽水蓄能电站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，则电能转化为水的机械能，故A错误； B、用电高峰时，水从上水库放出到下水库，使水轮机带动发电机发电，机械能转化为电能，故B正确； C、重力势能的大小与质量和高度有关，质量越大，高度越高，重力势能越大，故水库的上、下高度差大一些，故C错误； D、由于能量的损耗，存储的能量不可能100%转化为电能，故D错误。 故选：B。 【变式1-2】（2026•广东广州期中）（多选）关于能量的转化与守恒，下列说法正确的是（　　） A．内燃机工作时可以将内能全部转化为机械能 B．太阳能电池可以将太阳能转化为电能 C．电风扇可以将电能转化为机械能 D．行驶的汽车遇到紧急情况刹车并停住，这个过程中能量逐渐消失 【答案】BC 【解析】A、内燃机工作时将一部分内能转化为机械能，但存在能量的损失和消耗，故A错误； B、太阳能电池可以将太阳能转化为电能，故B正确； C、电风扇可以将电能转化为机械能，故C正确； D、行驶的汽车遇到紧急情况刹车并停住，这个过程中克服摩擦做功，将机械能转化为内能，能量并不是逐渐消失了，故D错误。故选：BC。 【知识点2 能量守恒定律】 1.能量守恒定律内容：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，而在转化和转移过程中，能量的 总量保持 不变。 2.对能量守恒定律的理解： （1）能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从 能量守恒定律 。 （2）能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。 【例2】（2026•广西南宁期末）《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．该装置不需要消耗人力便可不断做功，属于永动机 B．水被输送到高处的过程中重力势能增加 C．流水驱动轮子转动时将内能转化为机械能 D．该机械不符合能量守恒定律 【答案】B 【解析】A．永动机是不需要外界输入能量或者只需要一个初始能量就可以永远做功的机器，这种机械违反能量守恒定律，是不可能存在的，而“高转筒车”转动需要流水提供动力，没有流水就不能转动，所以“高转筒车”不是永动机，故A错误； B．水从低处被提升到高处，质量不变，高度增加，则重力势能增加，故B正确； C．流水驱动轮子转动时要克服摩擦力做功，将一部分机械能转化为内能，故C错误； D．能量守恒定律是自然界普遍存在的规律，任何能量的转化都符合能量的转化和守恒定律，“高转筒车”也不例外，故D错误。故选：B。 【变式2-1】（2026春•河北邢台期末）我们生活在能量的世界里，下列关于能量的说法错误的是（　　） A．运动的物体都具有能量 B．常见的势能形式包括重力势能和弹性势能 C．不同形式的能量之间不可以相互转化 D．在空中飞行的小鸟既有动能又有势能 【答案】C 【解析】A、由于运动而具有的能叫动能，运动的物体具有动能还可以具有势能，如空中飞行的飞机，所以A正确，不符合题意； B、常见是势能有重力势能、弹性势能，故B正确，不符合题意； C、由能量守恒定律可知，不同形式的能量之间可以互相转化，故C错误，符合题意； D、在空中飞行的小鸟，小鸟有质量，有速度，又在高空，既具有动能又具有重力势能，故D正确，不符合题意。故选：C。 【变式2-2】关于能量的转化和守恒，下列说法正确的是（　　） A．风力发电机发电时，将电能转化为机械能 B．电热水器给水加热时，电能转化为内能 C．在酒精燃烧放热的过程中，内能转化为化学能 D．植物吸收太阳光进行光合作用，化学能转化为光能 【答案】B 【解析】A、风力发电机发电时，将风的机械能转化为电能，故A错误； B、电热水器给水加热时，电能转化为水的内能，故B正确； C、酒精燃烧时，化学能减少，内能增加，故是将化学能转化为内能的过程，故C错误； D、植物吸收太阳光进行光合作用，是通过光合作用将光能转化为化学能，故D错误。故选：B。 【变式2-3】（2026•河北唐山期末）关于能量的转化与守恒，下列说法不正确的是（　　） A．在多米诺骨牌中，轻推第一小块木板就会产生连锁反应，使最后一块大木板被推倒，这说明能量凭空增加了 B．人们利用风力和太阳能发电，这些能量取之不尽用之不竭，说明能量可以凭空产生 C．海洋生物枪虾能挤出很大的水柱，水柱产生的气泡破裂时会产生高温并发出声音和光。这个过程中，内能、声能和光能转化为机械能 D．行驶的燃油汽车中，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 【答案】D 【解析】A.多米诺骨牌中，第一块木板的动能和势能转化，依次传递，最后一块大木板被推倒时，获得的能量来自最初推力的能量及重力势能转化，并没有凭空增加能量，凭空产生能量是违背了能量守恒定律，故A错误； B.风能和太阳能并不是“能量凭空产生”，而是从其他形式的能量（太阳核聚变、大气运动）转化而来，故B错误； C.海洋生物枪虾能挤出很大的水柱，水柱产生的气泡破裂时会产生高温并发出声音和光，这个过程中，是机械能转化为内能、光能、声能，故C错误； D.燃油汽车中，燃料化学能一部分转化为机械能，为汽车提供动力，一部分转化为内能，即发动机和周围环境的内能，故D正确。故选D。 【知识点3 能量转化的方向性】 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。 【例3】（2026•湖南长沙期末）有关能量的转移、转化和利用，下列说法正确的是（　　） A．电烤炉取暖，是电能转移到人体 B．钻木取火，是内能转化为机械能 C．中医提倡的热水泡脚，是通过热传递的方式增大脚部的内能 D．用嘴对着手哈气取暖，主要是通过做功的方式增大手的内能 【答案】C 【解析】A、电烤炉取暖是利用电流的热效应工作的，是电能先转化为内能，内能通过热传递转移到人体，故A错误； B、古人钻木取火是通过做功方式将机械能转化为内能，故B错误； C、热水泡脚，是通过热传递的方式将水的内能转移到脚上，增大脚部的内能，故C正确； D、对着手“呵气”取暖，是热的传递过程，属通过热传递改变物体内能，故D错误. 故选：C。 【变式3-1】下列实例中，属于能量转移的是（　　） A．水沸腾后，壶盖被水蒸气顶起 B．两手相互搓一搓，手心发热 C．流星与空气摩擦，发光发热 D．用暖手宝捂手，手心变热 【答案】D 【解析】A、水沸腾后，壶盖被水蒸气顶起，是水蒸气对壶盖做功，内能转化为机械能，是能量的转化过程，故A不符合题意； B、两手相互搓一搓，手心发热，是做功改变了物体的内能，是能量的转化过程，故B不符合题意； C、流星与空气摩擦，发光发热，是做功改变了物体的内能，是能量的转化过程，故C不符合题意； D、用暖手宝捂手，手心变热，是通过热传递改变了物体的内能，是能量的转移过程，故D符合题意。 故选：D。 【变式3-2】（2026•北京海淀区期末）如图所示，火力发电过程中能量转化的顺序为（　　） A．机械能→内能→电能 B．电能→机械能→内能 C．内能→机械能→电能 D．机械能→电能→内能 【答案】C 【解析】火力发电是通过煤、石油等燃料的燃烧，将燃料的化学能转化为水的内能，水蒸气膨胀做功转化为汽轮机的机械能，汽轮机带动发电机转动将机械能转化为电能。故其能量转化过程为：化学能→内能→机械能→电能。故选：C。 模块三 课后作业 一、单选题(共?题) 1．（2026•广东清远期末）如图所示，在2025年第十五届全运会开幕式上，主火炬塔使用氢气作为燃料。氢气燃烧时将化学能转化为（　　） A．内能 B．电能 C．机械能 D．核能 【答案】A 【解析】氢气燃烧是将氢气的化学能转化为内能的过程，故A符合题意。故选：A。 2．2026春•四川自贡期末）“神舟二十号”火箭在发射过程中，燃料燃烧时，能量转化的顺序正确的是（　　） A．内能→化学能→机械能 B．化学能→机械能→内能 C．机械能→内能→化学能 D．化学能→内能→机械能 【答案】D 【解析】火箭燃料燃烧时，先将燃料储存的化学能转化为内能，内能再转化为火箭的机械能，从而推动火箭升空，所以“神舟二十号”火箭在发射过程中，燃料燃烧时，能量转化的顺序正确的是：化学能→内能→机械能。故选：D。 3．一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 【解析】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。 4．（2026·湖北黄石·期末）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 【答案】C 【解析】①高温电炉丝使周围空气温度上升，将热量传递给空气，能量发生转移，故①符合题意； ②流星从夜空快速滑过，与大气摩擦做功，将机械能转化为内能，使物体温度升高，发出耀眼的光亮，此过程中能量发生了转化，故②不符合题意； ③试管中高温水蒸气将管口的橡胶塞弹出，将水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，此过程中能量发生了转化，故③不符合题意； ④涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机，将海水的机械能转移到水轮机上，使水轮机转动，故④符合题意。故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。 5．（2026春•甘肃武威月考）关于能量守恒定律，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之间的相互转化 B．“永动机”不可能制成，是因为它违反了能量守恒定律 C．能量在转化过程中越来越少，因此需要节约能源 D．摩擦生热过程中产生的热量是凭空创造出来的 【答案】B 【解析】A．能量守恒定律是自然界普遍适用的规律，适用于各种形式能量间的相互转化，不仅仅局限于机械能与内能之间的相互转化，故A错误； B．“永动机”是指不消耗能量而能永远对外做功的机器，它凭空地创造了能量，这违背了能量守恒定律，所以“永动机”不可能制成，故B正确； C．能量在转化过程中不会减少，但能量的转化和转移具有方向性，有些能量可以利用，有些则不能。我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源，故C错误； D．能量不能凭空创造，只能转移或者转化，摩擦生热是机械能转化为内能，使物体内能增大，温度升高，而不是创造了热，这一过程同样符合能量守恒定律，故D错误。故选：B。 6．（2025·山东济南·期末）如图所示是一种太阳能背包，它的前面有一块太阳能电池板，书包里有一蓄电池，可以给手机、小风扇等电子产品供电。下列关于该背包的说法不正确的是（    ） A．太阳能电池板将太阳能转化为电能 B．给蓄电池充电是将内能转化为化学能 C．蓄电池放电时将化学能转化为电能 D．小风扇工作时将电能主要转化为机械能 【答案】B 【解析】A．太阳能电池板通过光伏效应将太阳辐射的太阳能直接转化为电能，故A正确； B．给蓄电池充电时是将电能转化为化学能储存，并非将内能转化为化学能，故B错误； C．蓄电池放电时通过化学反应将储存的化学能转化为电能输出，故C正确； D．小风扇工作时，电动机将输入的电能转化为扇叶转动的机械能，故D正确。故选B。 7．（2026•四川南充中考真题）我国争取在2060年前实现“碳中和”。下列措施中，说法不正确的是（　　） A．不断研究可控核聚变，利用可再生的核能实现“碳中和” B．积极推动新能源汽车的普及，减少对一次能源石油的依赖 C．利用可再生的水能、风能发电，把机械能转化为电能 D．利用光伏技术把可再生的太阳能转化为电能 【答案】A 【解析】A、核能越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，故A错误； B、积极推动新能源汽车的普及，减少对一次能源石油的依赖，可以有效减少热污染、温室效应等，有利于“碳中和”的实现，故B正确； C、水能、风能足够安全、清洁，且可以在自然界里源源不断地得到，利用可再生的水能、风能发电，把机械能转化为电能，有利于“碳中和”的实现，故C正确； D、利用光伏技术把可再生的太阳能转化为电能，安全清洁，且不会严重影响环境，有利于“碳中和”的实现，故D正确。故选：A。 8．（2026·河北廊坊·期末）下列有关能量转化和守恒，说法正确的是（　　） A．即使科技再发达也不可能制造出永动机 B．能量守恒定律只适用于能量的转化过程 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，机械能总和不变 【答案】A 【解析】A．根据能量守恒定律，能量的转移和转化具有方向性，机器运转过程中总有一部分机械能转化为内能，这部分内能不可能自动地再转化为机械能，如果没有能量的补充，最终会停止运动，所以不可能造出永动机，故A正确； B．能量守恒定律既适用于能量转化过程，也适用于能量的转移过程，故B错误； C．“摩擦生热”是将机械能转化为内能的过程，所以也符合能量守恒定律，故C错误； D．根据能量守恒定律，自然界中能的总量保持不变，但是机械能不一定守恒，故D错误。故选A。 9.（2025•湖南汨罗市期末）下列关于能量的转化和守恒的说法正确的是（　　） A．钻木取火是将内能转化为机械能 B．氢气燃烧是将化学能转化为内能 C．汽油机工作过程中，燃料完全燃烧放出的内能只有部分转化为机械能，剩下的能量凭空消失了 D．人们对太阳能的开发和利用说明能量可以凭空产生 【答案】B 【解析】A、钻木取火是克服摩擦做功，将机械能转化为内能，故A错误； B、氢气燃烧的过程中，是将化学能转化为内能，故B正确； C、汽油机工作过程中，燃料完全燃烧放出的内能只有部分转化为机械能，剩下的能量被机器吸收或散失到空气中，但并不是凭空消失了，故C错误； D、人们对太阳能的开发和利用是将太阳能转化为电能或内能等，这些能量并不是凭空产生的，故D错误。故选：B。 10．如图是一种新型的风光互补景观照明灯，其太阳能电池板和风力发电机产生的电能，输送至蓄电池储存起来，供路灯照明使用，下列解释正确的是（　　） A．蓄电池夜晚放电时将电能转化为化学能 B．照明灯工作时，将风能转化为光能 C．太阳能电池板将电能转化为太阳能 D．利用风力发电时，“风扇”将风能转化为电能 【答案】D 【解析】A．蓄电池夜晚放电时，是将储存的化学能转化为电能，为照明灯供电，故A错误； B．照明灯工作时，消耗的是电能，将电能转化为光能和内能，故B错误； C．太阳能电池板时将太阳能转化为电能的装置，故C错误； D．利用风力发电时，“风扇”即风力发电机的叶片被风吹动，带动内部的发电机工作，将风能转化为电能，故D正确。故选：D。 11．（2025秋•榆树市期末）实验小组制作了一个简易汽轮机模型如图所示。实验时将易拉罐下面的酒精灯点燃，当笔尖口有蒸气喷出时，扇叶就转动起来。下列说法正确的是（　　） A．酒精燃烧时，其内能转化为化学能 B．水被加热，是通过做功使水的内能增加 C．水蒸气推动扇叶转动，水蒸气内能减少 D．扇叶不断转动说明永动机是可以实现的 【答案】C 【解析】A．酒精灯燃烧将化学能转化为内能，故A错误； B．加热使水升温是通过热传递的方式改变水的内能，故B错误； C．水蒸气推动扇叶转动，水蒸气的内能转化为扇叶的机械能，水蒸气的内能减少，故C正确； D．永动机违背了能量守恒定律，扇叶持续转动依赖酒精灯持续供能，故D错误。故选：C。 12．（2026•陕西西安期末）下列关于能量及其转化的说法中，正确的是（　　） A．燃料燃烧时发热，将内能转化为光能 B．自发的能量转化和转移具有方向性，即自发的能量转化和转移过程是不可逆的 C．利用水库的水发电，再用这些电把水抽回水库，这样发电机和抽水机就会永远不停地运转下去 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 【解析】A．燃料燃烧时发热，将燃料的化学能转化为内能，故A错误； B．自发的能量转化和转移具有方向性，即自发的能量转化和转移过程是不可逆的，故B正确； C．利用水库的水发电，再用这些电把水抽回水库，由于机械摩擦、电流热效应等因素，会有一部分能量以内能形式散失掉，能量逐渐减少，发电机和抽水机不会永远不停地运转下去，故C错误； D．小球在地面弹跳时高度逐渐减小，机械能通过与空气的摩擦以及与地面的碰撞等，逐渐转化为内能，整个过程中能量的总量是守恒的，故D错误。故选：B。 二、填空题 13．（2026•广西中考真题）2025年12月29日，广西首座的抽水蓄能电站建成投产。在用电低谷时电站通过　 　 （选填“抽水机”或“发电机”）将水从低处抽至高处储存，在用电高峰时放水发电，将机械能转化为　 　 能。 【答案】抽水机；电。 【解析】用电低谷时（储能阶段）：电网中有多余的电能（如风电、光伏等清洁能源的富余电力），电站利用这些电能驱动抽水机，将下水库的水抽到上水库，把电能转化为水的重力势能储存起来。用电高峰时（发电阶段）：上水库的水向下释放，水流推动水轮机旋转，水轮机带动发电机运转，将水的重力势能→电能，最终将机械能转化为电能，输送回电网供用户使用。 14．生物航煤是以动植物油脂、餐饮废油等为原料生产的航空燃油。2024年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 　 　 。在能量转化和转移的过程中，能量的总量 　 。 【答案】方向性；保持不变。 【解析】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方向性；根据能量守恒定律，在能量转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。 15．（2026•广东梅州期末）我国一直在研究导弹拦截系统，利用燃料助推拦截弹，燃料的 　 能最终转化为拦截弹的 　 能和其与空气摩擦而产生的内能，但能量的总量 　 　 （选填“变小”、“不变”、“变大”）。 【答案】化学；机械；不变 【解析】利用燃料助推拦截弹，燃料的化学能转化为内能，再将内能转化为拦截弹的机械能和其与空气摩擦而产生的内能；根据能量守恒定律可知，但能量的总量不变。 16．如图所示的机器狗在托运一袋大米，机器狗内部电池充电时，能量转化情况为　 　 ；在此过程中，能量的总量保持　 　 。 【答案】电能转化为化学能；不变。 【解析】机器狗内部电池充电时，消耗电能，获得化学能，所以是将电能转化为化学能。 根据能量守恒定律可知，能量转化过程中，能量的总量保持不变。 17．（2026·江苏徐州·期末）炽热的铁水具有内能，当温度降低时，内能随着 ；冰冷的冰块也具有内能，温度升高，内能随着 ；将该冰块从一楼移动到四楼，冰块的内能将 ；小明双手对搓后感觉手上发热，这是通过 的方式改变手的内能。汽油机的工作过程中，将机械能转化为内能的是 冲程。 【答案】降低 增大 不变 做功 压缩 【解析】[1][2]内能与温度有关，炽热的铁水具有内能，当温度降低时，内能随着降低；冰块温度升高，分子热运动变剧烈，内能随之增大。 [3]将该冰块从一楼移动到四楼，冰块的温度、质量和状态都没改变，所以内能也没变。 [4]小明双手对搓时，摩擦生热，机械能转化为内能，属于通过做功改变手的内能。 [5]汽油机的压缩冲程中，活塞压缩内部的气体，对内部的气体做功，将机械能转化为内能。 18．（2026•北京西城区期末）中国古代玩具饮水鸟（如图）被誉为“爱因斯坦也吃惊的玩具”。它的神奇之处在于：在鸟的面前放上一杯水，用手把鸟嘴浸到水里“喝”一口后，让其直立起来；可是直立一会儿它又会自动俯下身去，等到鸟嘴浸到了水，“喝”了一口，又会直立起来。其原理是饮水鸟的嘴部和头部包裹了一层绒布，“喝水”打湿后，由于蒸发 　 　 （选填“吸热”或“放热”），使得鸟头部管内温度和气压变化，尾部的液体上升到头部，改变饮水鸟的重心，实现再次喝水。饮水鸟这种“自动喝水”的现象 　 　 （选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。 【答案】吸热；遵循。 【解析】由题意知，“饮水鸟”喝水打湿后，由于蒸发吸热，使得鸟头部管内温度和气压变化； 饮水鸟“自动喝水”的现象中发生了能量的转移和转化，遵循能量守恒定律。 19．（2026•江苏镇江期末）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。 【解析】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。 20．（2026•湖北黄冈期末）如图是有着“超能力”的枪虾，它的大螯猛地合上时，能挤出速度很大的水柱并形成低压，低压下水在常温下汽化，此时汽化原理是 　 　 ，形成气泡后，微小空化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，此时发出声音说明有能量转化为 　 （选填“内能”或“机械能”）。 【答案】压强降低，沸点降低；机械能。 【解析】根据流体压强和流速的关系可知，流速越大，压强越小，当枪虾的大螯猛地合上时水高速射出，压强变小，又因为气压越小，沸点越低，所以足以让水在常温下沸腾，从而产生气泡； 声音是由物体的振动产生的，振动的物体具有动能，此时发出声音说明有能量转化为机械能。 21．（2025•北京房山区期末）阅读《空气储能》并回答下题。 空气储能电站 2024年4月30日，由我国自主研发和建设的全球最大压缩空气储能电站并网发电，如图1所示。这一新型储能技术不仅展示了我国在新能源领域的实力，也为全球能源转型提供了新的范例。 该项目工作原理如图2所示，用电低谷时段，将电网多余的电能通过空气压缩机把空气压缩到地下盐穴中（地下盐层中的洞穴）；用电高峰时段，将储存在盐穴中的高压空气释放，驱动空气膨胀机转动，连接发电机发电。 该工程就像一个“超级充电宝”，储存1度电最终能放出0.72度电，装机功率300兆瓦。每年发电量可达6亿度，能够保障超过20万户家庭用电需求。每年可节约标准煤约19万吨，减少二氧化碳排放约49万吨。可连续放电6小时，使用期长达40年。 该电站的建成将进一步提升我国新能源利用效率，为构建清洁、低碳、安全高效的现代能源体系奠定坚实基础。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）该项目储能过程中，电网中多余的电能通过电动机转化为机械能，再通过空气压缩机转化为 　 　 能。 （2）常温高压空气通过“换热器2”转换成高温高压空气的过程需要 　 　 （选填“吸热”或“放热”）。 （3）该项目的能量转换效率为 　 %，该项目每年发电6亿度，则消耗 　 　 亿度用电低谷时段电网的多余电能。（计算结果保留1位小数） 【答案】（1）内；（2）吸热；（3）72%；8.3。 【解析】（1）该项目储能过程中，电网中多余的电能通过电动机转化为机械能，再通过空气压缩机对空气做功将机械能转化为空气的内能； （2）常温高压空气通过换热器2变成高温高压空气，故常温高压空气在“换热器2”处吸热； （3）该项目的能量转换效率：η72%， 消耗用电低谷时段电网的多余电能为：E8.3×108kW•h，约8.3亿度。 22．（2026•江苏无锡期末）抽水蓄能是利用电网用电低谷期过剩的电能，通过电动抽水泵将低处下水库的水抽到高处上水库储存起来，然后待用电高峰期再释放上水库中的水，冲击水电站中的水轮发电机组发电，输送回电网，工作原理示意图如图所示。我国的河北丰宁电站是目前世界上装机容量最大的抽水蓄能电站，上水库容量为4.5×107m3，上水库一次储满的水若全部通过隧洞下落400m高度，冲击水轮发电机组发电，可获得1.44×1014J的电能。（ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg） （1）抽水蓄能的能量转化过程是将过剩的电能转化为水的　 　 能，在需要的时候再通过发电机组转化为　 　 能，输送回电网。 （2）水轮发电机组的发电效率为多少？ 【解析】（1）抽水蓄能时，将过剩的电能转化为水的重力势能，在需要的时候再通过发电机组转化为电能，输送回电网。 （2）水的质量：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×4.5×107m3＝4.5×1010kg， 总功：W总＝Gh＝mgh＝4.5×1010kg×10N/kg×400m＝1.8×1014J， 水轮发电机组的发电效率为：η100%100%＝80%。 答：（1）重力势；电； （2）水轮发电机组的发电效率为80%。 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第六节 能量转化与守恒 【新教材北师大版】 【知识框架+知识精讲（3个知识归纳+5个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 1. 各种形式的能量 1.说出下列物体都具有什么形式的能量。 （1）拉长的橡皮筋。（2）山巅的危石。 （3）运动的足球。 （4）太阳光。 （5）食物。 （6）燃烧的煤球。 2.能量存在的形式：自然界中的能量以多种不同的形式存在，按照物质的不同运动形式分类，能量可分为机械能、化学能、内能、电能、核能、光能等。 3.自然界中不同形式的能量之间可以相互转化。从钻木取火到用火箭发射卫星，从伏打电池的发明到三峡电站的并网发电，从蒸汽机车的使用到高速铁路的普及，从灯泡的发明到多种多样的家用电器进入千家万户……这些都离不开能量及其转化。 2. 观察现象，分析能量转化或转移情况。 停止用力，秋千越会摆越低 掉在地上的弹性小球越跳越低 [分析]在秋千和小球的运动中，高度降低，说明机械能减少了，但能量并没有丢失，实际上是通过做功把一部分机械能转化为了内能。 知识归纳 【知识点1 各种形式的能量】 1.能量的存在形式 2.认识各种形式的能量 (1)撑竿跳时竿被压弯具有 能。 (2)运动员滑雪飞在半空具有 能和动能。 (3)拦河大坝中水流湍急，具有 和动能。 (4)空间站组合体具有 能和动能。 (5)火箭发射时燃料具有 能。 【例1】（2026•北京海淀区期末）如图甲所示的某路灯，白天光伏电池对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，图乙是这一过程中的能量转化图（图中a、b、c分别表示某种形式的能量）。下列判断正确的是（　　） A．a是电能，b是电能，c是光能 B．a是内能，b是机械能，c是光能 C．a是机械能，b是内能，c是光能 D．a是内能，b是光能，c是电能 【变式1-1】（2026•福建福州期末）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，以电能的形式储能 B．用电高峰时，机械能转化为电能 C．选址时，上下水库的高度差要小 D．存储的能量可以全部转化为电能 【变式1-2】（2026•广东广州期中）（多选）关于能量的转化与守恒，下列说法正确的是（　　） A．内燃机工作时可以将内能全部转化为机械能 B．太阳能电池可以将太阳能转化为电能 C．电风扇可以将电能转化为机械能 D．行驶的汽车遇到紧急情况刹车并停住，这个过程中能量逐渐消失 【知识点2 能量守恒定律】 1.能量守恒定律内容：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，而在转化和转移过程中，能量的 不变。 2.对能量守恒定律的理解： （1）能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从 。 （2）能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。 【例2】（2026•广西南宁期末）《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．该装置不需要消耗人力便可不断做功，属于永动机 B．水被输送到高处的过程中重力势能增加 C．流水驱动轮子转动时将内能转化为机械能 D．该机械不符合能量守恒定律 【变式2-1】（2026春•河北邢台期末）我们生活在能量的世界里，下列关于能量的说法错误的是（　　） A．运动的物体都具有能量 B．常见的势能形式包括重力势能和弹性势能 C．不同形式的能量之间不可以相互转化 D．在空中飞行的小鸟既有动能又有势能 【变式2-2】关于能量的转化和守恒，下列说法正确的是（　　） A．风力发电机发电时，将电能转化为机械能 B．电热水器给水加热时，电能转化为内能 C．在酒精燃烧放热的过程中，内能转化为化学能 D．植物吸收太阳光进行光合作用，化学能转化为光能 【变式2-3】（2026•河北唐山期末）关于能量的转化与守恒，下列说法不正确的是（　　） A．在多米诺骨牌中，轻推第一小块木板就会产生连锁反应，使最后一块大木板被推倒，这说明能量凭空增加了 B．人们利用风力和太阳能发电，这些能量取之不尽用之不竭，说明能量可以凭空产生 C．海洋生物枪虾能挤出很大的水柱，水柱产生的气泡破裂时会产生高温并发出声音和光。这个过程中，内能、声能和光能转化为机械能 D．行驶的燃油汽车中，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 【知识点3 能量转化的方向性】 自发的能量转化和转移过程具有一定的 ，即自然进行的能量转化和转移过程是不可逆的。 【例3】（2026•湖南长沙期末）有关能量的转移、转化和利用，下列说法正确的是（　　） A．电烤炉取暖，是电能转移到人体 B．钻木取火，是内能转化为机械能 C．中医提倡的热水泡脚，是通过热传递的方式增大脚部的内能 D．用嘴对着手哈气取暖，主要是通过做功的方式增大手的内能 【变式3-1】下列实例中，属于能量转移的是（　　） A．水沸腾后，壶盖被水蒸气顶起 B．两手相互搓一搓，手心发热 C．流星与空气摩擦，发光发热 D．用暖手宝捂手，手心变热 【变式3-2】（2026•北京海淀区期末）如图所示，火力发电过程中能量转化的顺序为（　　） A．机械能→内能→电能 B．电能→机械能→内能 C．内能→机械能→电能 D．机械能→电能→内能 模块三 课后作业 一、单选题(共?题) 1．（2026•广东清远期末）如图所示，在2025年第十五届全运会开幕式上，主火炬塔使用氢气作为燃料。氢气燃烧时将化学能转化为（　　） A．内能 B．电能 C．机械能 D．核能 2．2026春•四川自贡期末）“神舟二十号”火箭在发射过程中，燃料燃烧时，能量转化的顺序正确的是（　　） A．内能→化学能→机械能 B．化学能→机械能→内能 C．机械能→内能→化学能 D．化学能→内能→机械能 3．一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 4．（2026·湖北黄石·期末）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 5．（2026春•甘肃武威月考）关于能量守恒定律，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之间的相互转化 B．“永动机”不可能制成，是因为它违反了能量守恒定律 C．能量在转化过程中越来越少，因此需要节约能源 D．摩擦生热过程中产生的热量是凭空创造出来的 6．（2025·山东济南·期末）如图所示是一种太阳能背包，它的前面有一块太阳能电池板，书包里有一蓄电池，可以给手机、小风扇等电子产品供电。下列关于该背包的说法不正确的是（    ） A．太阳能电池板将太阳能转化为电能 B．给蓄电池充电是将内能转化为化学能 C．蓄电池放电时将化学能转化为电能 D．小风扇工作时将电能主要转化为机械能 7．（2026•四川南充中考真题）我国争取在2060年前实现“碳中和”。下列措施中，说法不正确的是（　　） A．不断研究可控核聚变，利用可再生的核能实现“碳中和” B．积极推动新能源汽车的普及，减少对一次能源石油的依赖 C．利用可再生的水能、风能发电，把机械能转化为电能 D．利用光伏技术把可再生的太阳能转化为电能 8．（2026·河北廊坊·期末）下列有关能量转化和守恒，说法正确的是（　　） A．即使科技再发达也不可能制造出永动机 B．能量守恒定律只适用于能量的转化过程 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，机械能总和不变 9.（2025•湖南汨罗市期末）下列关于能量的转化和守恒的说法正确的是（　　） A．钻木取火是将内能转化为机械能 B．氢气燃烧是将化学能转化为内能 C．汽油机工作过程中，燃料完全燃烧放出的内能只有部分转化为机械能，剩下的能量凭空消失了 D．人们对太阳能的开发和利用说明能量可以凭空产生 10．如图是一种新型的风光互补景观照明灯，其太阳能电池板和风力发电机产生的电能，输送至蓄电池储存起来，供路灯照明使用，下列解释正确的是（　　） A．蓄电池夜晚放电时将电能转化为化学能 B．照明灯工作时，将风能转化为光能 C．太阳能电池板将电能转化为太阳能 D．利用风力发电时，“风扇”将风能转化为电能 11．（2025秋•榆树市期末）实验小组制作了一个简易汽轮机模型如图所示。实验时将易拉罐下面的酒精灯点燃，当笔尖口有蒸气喷出时，扇叶就转动起来。下列说法正确的是（　　） A．酒精燃烧时，其内能转化为化学能 B．水被加热，是通过做功使水的内能增加 C．水蒸气推动扇叶转动，水蒸气内能减少 D．扇叶不断转动说明永动机是可以实现的 12．（2026•陕西西安期末）下列关于能量及其转化的说法中，正确的是（　　） A．燃料燃烧时发热，将内能转化为光能 B．自发的能量转化和转移具有方向性，即自发的能量转化和转移过程是不可逆的 C．利用水库的水发电，再用这些电把水抽回水库，这样发电机和抽水机就会永远不停地运转下去 D．小球在地面弹跳时高度逐渐减小，说明能量是不守恒的 二、填空题 13．（2026•广西中考真题）2025年12月29日，广西首座的抽水蓄能电站建成投产。在用电低谷时电站通过　 　 （选填“抽水机”或“发电机”）将水从低处抽至高处储存，在用电高峰时放水发电，将机械能转化为　 　 能。 14．生物航煤是以动植物油脂、餐饮废油等为原料生产的航空燃油。2024年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 　 　 。在能量转化和转移的过程中，能量的总量 　 。 15．（2026•广东梅州期末）我国一直在研究导弹拦截系统，利用燃料助推拦截弹，燃料的 　 能最终转化为拦截弹的 　 能和其与空气摩擦而产生的内能，但能量的总量 　 　 （选填“变小”、“不变”、“变大”）。 16．如图所示的机器狗在托运一袋大米，机器狗内部电池充电时，能量转化情况为　 　 ；在此过程中，能量的总量保持　 　 。 17．（2026·江苏徐州·期末）炽热的铁水具有内能，当温度降低时，内能随着 ；冰冷的冰块也具有内能，温度升高，内能随着 ；将该冰块从一楼移动到四楼，冰块的内能将 ；小明双手对搓后感觉手上发热，这是通过 的方式改变手的内能。汽油机的工作过程中，将机械能转化为内能的是 冲程。 18．（2026•北京西城区期末）中国古代玩具饮水鸟（如图）被誉为“爱因斯坦也吃惊的玩具”。它的神奇之处在于：在鸟的面前放上一杯水，用手把鸟嘴浸到水里“喝”一口后，让其直立起来；可是直立一会儿它又会自动俯下身去，等到鸟嘴浸到了水，“喝”了一口，又会直立起来。其原理是饮水鸟的嘴部和头部包裹了一层绒布，“喝水”打湿后，由于蒸发 　 　 （选填“吸热”或“放热”），使得鸟头部管内温度和气压变化，尾部的液体上升到头部，改变饮水鸟的重心，实现再次喝水。饮水鸟这种“自动喝水”的现象 　 　 （选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。 19．（2026•江苏镇江期末）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　 　 。 20．（2026•湖北黄冈期末）如图是有着“超能力”的枪虾，它的大螯猛地合上时，能挤出速度很大的水柱并形成低压，低压下水在常温下汽化，此时汽化原理是 　 　 ，形成气泡后，微小空化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，此时发出声音说明有能量转化为 　 （选填“内能”或“机械能”）。 21．（2025•北京房山区期末）阅读《空气储能》并回答下题。 空气储能电站 2024年4月30日，由我国自主研发和建设的全球最大压缩空气储能电站并网发电，如图1所示。这一新型储能技术不仅展示了我国在新能源领域的实力，也为全球能源转型提供了新的范例。 该项目工作原理如图2所示，用电低谷时段，将电网多余的电能通过空气压缩机把空气压缩到地下盐穴中（地下盐层中的洞穴）；用电高峰时段，将储存在盐穴中的高压空气释放，驱动空气膨胀机转动，连接发电机发电。 该工程就像一个“超级充电宝”，储存1度电最终能放出0.72度电，装机功率300兆瓦。每年发电量可达6亿度，能够保障超过20万户家庭用电需求。每年可节约标准煤约19万吨，减少二氧化碳排放约49万吨。可连续放电6小时，使用期长达40年。 该电站的建成将进一步提升我国新能源利用效率，为构建清洁、低碳、安全高效的现代能源体系奠定坚实基础。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）该项目储能过程中，电网中多余的电能通过电动机转化为机械能，再通过空气压缩机转化为 　 　 能。 （2）常温高压空气通过“换热器2”转换成高温高压空气的过程需要 　 　 （选填“吸热”或“放热”）。 （3）该项目的能量转换效率为 　 %，该项目每年发电6亿度，则消耗 　 　 亿度用电低谷时段电网的多余电能。（计算结果保留1位小数） 22．（2026•江苏无锡期末）抽水蓄能是利用电网用电低谷期过剩的电能，通过电动抽水泵将低处下水库的水抽到高处上水库储存起来，然后待用电高峰期再释放上水库中的水，冲击水电站中的水轮发电机组发电，输送回电网，工作原理示意图如图所示。我国的河北丰宁电站是目前世界上装机容量最大的抽水蓄能电站，上水库容量为4.5×107m3，上水库一次储满的水若全部通过隧洞下落400m高度，冲击水轮发电机组发电，可获得1.44×1014J的电能。（ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg） （1）抽水蓄能的能量转化过程是将过剩的电能转化为水的　 　 能，在需要的时候再通过发电机组转化为　 　 能，输送回电网。 （2）水轮发电机组的发电效率为多少？ 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $