2.5 能的转化与能量守恒（第2课时）课件-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的方向性，通过乒乓球落地反弹、滚摆摆锤等情境导入，引发“能量是否消失”的思考，衔接前一课时能量转化知识，搭建从现象观察到规律总结的学习支架。 其亮点在于以“饮水鸟”“永动机”等探究实践为载体，结合迈尔、焦耳等科学家的贡献，渗透科学史教育，培养学生科学观念、探究实践和科学思维。学生能通过实例理解抽象定律，教师可借助丰富情境提升教学效果。

第5节 能的转化与能量守恒 (第2课时） 浙教版 九年级上 第2章 能的转化与能量守恒 1 能量不会消失，只是转变为其他形式能量。 是不是能量消失了？ 乒乓球落地反弹，高度越来越低，最后停止在地面上。 滚摆和摆锤上升的高度越来越低，最后会停在最低点。 乒乓球落地反弹 滚摆 摆锤 创设情境 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。 炽热的钢水具有内能 做机械运动的物体具有机械能 雷达天线能接收、发射电磁能 探究实践 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。 能量由一种形式转化为另一种形式的过程中，能的总量没有发生变化。 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。 电与磁 动能和势能 双手相互摩擦生热 探究实践 思考与讨论 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？如果把转化后的各种形式的能全部加起来，是否跟电动机消耗的电能相等？ 电动机消耗的电能一部分转化为重物的机械能，一部分转化为内能（克服摩擦做功与电流的热效应）； 若把转化后的各种形式的能量全部加起来，跟电动机消耗的电能相等。 起重机提升重物 W=Q+W机 也就是说，总的能量应该是不变的，即能量守恒。 探究实践 大量事实告诉我们，在能量的形式发生相互转化的过程中： 能的总量保持不变 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。 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。 提升重物时电动机消耗电能1000J = 重物的机械能900J+内能100J =1000J =1000J 能量守恒 探究实践 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...... 水蒸发 嘴 气态乙醚 支点 气态乙醚 液态乙醚 这种“饮水鸟”玩具看似永动机，其实并不是。 图2.5-16 “饮水鸟”玩具及其原理示意图 探究实践 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。 任何运动都遵循能量守恒定律： 能量守恒定律的意义： 能量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。 能量守恒定律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。 探究实践 达·芬奇（L. d. 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，在钢球所受的重力作用下，轮子便会转动不息。这个“永动机”能旋转不息吗？为什么？ 思考与讨论 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。 圆轮转动时要克服摩擦和空气阻力消耗能量，而能量的转化有方向性，摩擦生热是不可逆的。 探究实践 探究实践 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”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。 “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。 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。 “饮水鸟”是靠什么来维持不断运动的？ 探究实践 可见，“饮水鸟"的运动并没有违背能量守恒定律。 “饮水鸟”的工作： 水蒸发 嘴 气态乙醚 支点 气态乙醚 液态乙醚 过程：水蒸发吸热→气态乙醚液化，气压减小→管内液柱上升→重心上移，倾倒→…… 能量转化：内能转化为机械能，利用了内能。 探究实践 “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。 遵循能量的转化和守恒定律的事件是否一定会发生呢？ 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。 例1：炽热的铁块投入水中时，内能从铁块传递给水，最后两者达到相同的温度。 相反的过程不会自发地发生。 探究实践 遵循能量守恒定律的事件，但相反的过程不会自发地发生。 例2：当杂技演员沿竹竿下滑时，重力势能转化为内能，使手和竹竿的温度升高。 手和竹竿不可能自发地降低温度，而使人的位置升高。 大量的现象表明，能的转移和转化有一定的方向性。 我们要遵循能转移和转化的方向性，人们是在能转移或转化过程中利用能的。 例4：电池放电时化学能转化为电能，但电能不可能自发地转化回化学能为电池充电（需外部电源）。 例3：燃料燃烧时，化学能转化为内能和光能，这些能量不可能自发地重新转化为燃料的化学能； 探究实践 思考与讨论 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? 冬天，火炉把自己的内能传递给房间里的空气，供人们取暖；到了春天，不能把这些内能重新收集起来，来年再用。 汽车制动时，由于摩擦，动能转化成了地面、空气的内能，这些能量不能自动地用来再次开动汽车。 实际意义在于‌指导能源高效利用、确立设备设计边界、杜绝永动机幻想并推动节能技术革新。 探究实践 科学阅读 能量守恒定律的建立 1840年，德国医生迈尔（J. R.Mayer）从生理学角度对能进行了研究，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的热效应、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。他用各种方法测定热与功之间的当量关系，为能量守恒定律的确立奠定了定量的实验基础。 1847年，德国科学家亥姆霍兹（H. L. F. von Helmholtz）发表了《论力的守恒》一文，把能的概念推广到热学、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。 探究实践 可见，能量守恒定律是众多科学家集体智慧的结晶。 他分析了机械能、化学能、电磁能等不同形式能的转化和能量守恒，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，而不能创造和消灭能。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。 图 2 .5-17  科学家对能量守恒的探索历程 探究实践 2.关于能量的转化与守恒，下列说法正确的是（ ） A.任何制造永动机的设想，无论它看上去多么巧妙，都是一种徒劳 B.空调机既能致热，又能致冷，说明热传递不存在方向性 C.由于自然界的能量是守恒的，所以说能源危机不过是杞人忧天 D.一个单摆在来回摆动许多次后总会停下来，说明这个过程的能量不守恒 A 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 迁移应用 （2）小球能达最高点的高度h1 h2。(选填“大于”、“等于”或“小于”) 迁移应用 3.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) 不变     大于 （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”)。 第5节 能的转化与能量守恒（第2课时） 1.能量守恒定律： 能量不会消灭，也不会创生；只会转化或转移；总量不变。 ✅永动机无法制造：违背能量守恒定律 2.能量的转化和转移有一定的方向性。 自发过程不可逆；散失内能难以回收 → 节约能源 板书设计 xxx 课程结束 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 $