14.1 能量的转化与守恒 学习任务单 2026-2027学年物理人教版九年级全一册

《14.1 能量的转化与守恒》学习任务单 班级: 姓名: 小组: 【学习目标】 1. 能说出自然界中机械能、化学能、内能、电能、光能、核能、潮汐能等多种形式的能量,并能结合实例说明在一定条件下各种形式的能量可以相互转化或转移。 2. 能区分能量的转化与转移,准确叙述能量守恒定律的内容,并能运用能量守恒定律分析小轮摆设、弹跳小球、永动机等实例中的能量问题。 3. 通过分析筒车、"水车"等实例,体会能量守恒定律对生产技术的指导意义,树立利用能量、节约能源的科学态度。 【课前任务】 任务1:阅读教材"能量的转化与守恒"一节,完成下列填空。 (1)自然界中存在着各种形式的能量,如、、、、、、等。 (2)在一定条件下,各种形式的能量是可以相互的。 任务2(想想做做):动手完成下面两个小实验,把观察到的现象和其中的能量转化记录下来。 (1)来回迅速摩擦双手,你有什么感觉?在这一过程中,存在着怎样的能量转化? 我的记录: (2)将自制的简易太阳能风扇(如图所示)放在太阳光下,并使太阳能电池对着阳光。你会观察到什么现象?其中涉及怎样的能量转化? 我的记录: 自制简易太阳能风扇 【课堂任务】 任务一 能量的转化 活动:观察能量转化关系图,补充能量转化的实例 图中五个圆圈表示机械能、内能、光能、电能、化学能五种形式的能量,箭头表示能量的转化方向,图中已给出"炽热的铁水""给电池充电""电池给手机供电"三个实例。请你补充相应能量转化的其他实例,将实例名称填写在相应序号的横线上。 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ ⑪ 五种形式能量相互转化的关系图 问题链 问题1:什么是能量的转化?什么是能量的转移?区分二者的关键是什么? 我的回答: 问题2:弯折铁丝时,铁丝因做功而温度升高、内能增加,这一过程中能量是怎样转化的? 我的回答: 例1 (湖南中考)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 我的答案: 知识点一 能量转化和转移的辨析 1. 关于能量的转化和转移,下列说法正确的是( ) A. 蓄电池充电时,化学能转化为电能 B. 暖瓶塞跳起时,机械能转化为内能 C. 用热水袋取暖时,内能发生了转移 D. 双手摩擦生热时,内能转化为机械能 我的答案: 2. 如图所示,陨石在加速下落的过程中与大气剧烈摩擦、迅速升温、猛烈燃烧。陨石在下落过程中,其能量转化是( ) 陨石下落燃烧 A. 重力势能 动能 内能 B. 动能 重力势能 内能 C. 重力势能 内能 动能 D. 内能 重力势能 动能 任务二 能量守恒定律 活动:阅读教材,完成能量守恒定律内容的填空 能量既不会凭空消失,也不会凭空产生,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。 问题链 问题1:为什么说能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的基本定律之一? 我的回答: 问题2:不需要动力就可以源源不断地对外做功的机器——永动机,为什么不可能制成? 我的回答: 问题3:机械能守恒与能量守恒有什么区别? 我的回答: 我的结论: 例2 在各种形式的能量相互转化过程中,下列说法正确的是( ) A. 机械能一定守恒 B. 各种形式的能量都守恒 C. 各种形式的能的总量一定守恒 D. 内能一定守恒 例3 如图所示的摆设,正常运行时,小轮在支架上来回摆动,每次到达的最大高度相同。小明发现摆设上有一电源,关掉电源后,小轮逐渐停下来,下列说法正确的是( ) 小轮摆设 A. 小轮滚动过程中没有力对其做功 B. 正常运行时,小轮的速度一直不变 C. 断电后小轮会停下,说明能量守恒定律不一定成立 D. 正常运行时,小轮往返一次,摆设一定需要消耗电能 例4 《天工开物》是我国古代的科学著作,其中这样写道:"凡河滨有制筒车者,堰陂障流,绕于车下,激轮使转,挽水入筒,一一倾于枧内,流入亩中。昼夜不息,百亩无忧。"该段文字描述了以水流作为动力来取水的机械——筒车,模型图如图所示。筒车"昼夜不息",(选填"能"或"不能")说明它就是永动机,理由是。 筒车模型 知识点二 能量守恒定律的理解与应用 3. 小球在地面弹跳的频闪照片如图所示,下列说法正确的是( ) 小球弹跳的频闪照片 A. 小球弹起的高度越来越小,说明在此过程中小球能量不守恒 B. 根据能量守恒定律,在此过程中小球的机械能总量是保持不变的 C. 在小球的运动中,有一部分机械能转化成了内能 D. 此过程说明了能量守恒定律是有条件的 4. 有人设想的"永动机"如图所示。下列对该装置开始转动后的分析正确的是( ) 设想的永动机 A. 装置所具有的机械能始终不变 B. 如果没有能量补充,那么装置最终会停下来 C. 根据能量守恒定律,装置可以一直转动下去 D. 装置中小球的机械能一直不变 5. 在房屋装修中常用到一种打孔工具——冲击钻。冲击钻工作时,钻头在电动机的带动下不断地冲击墙壁,打出圆孔,如图所示。冲击钻在工作过程中,其能量转化关系是( ) 冲击钻打孔 A. 内能转化为机械能 B. 内能转化为电能 C. 只有机械能和内能的转化 D. 有电能、机械能和内能的转化 【课后任务】 基础巩固 1. 下列关于能量的说法正确的是( ) A. 洗衣机工作时将机械能转化为电能 B. 电热水壶工作时将内能转化为电能 C. 用热水泡脚,身体会感觉暖和,说明内能可以转移 D. 能量无论是转化还是转移,能量总和会逐渐减少 我的答案: 2. 有关能量守恒定律,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. 按照能量守恒定律,能量在转化和转移过程中,其总和永远不会增减 我的答案: 3. 写出下列过程中能量转化或转移的情况。 (1)一杯水慢慢变凉:。 (2)风力发电机发电:。 (3)电饭煲通电煮饭:。 (4)植物的光合作用:。 能力提升 4. 根据能量守恒定律,下列情形可能发生的是( ) A. 出膛的子弹射穿木板,以更大的速度继续前进 B. 电热水壶里的水沸腾了,给该电热水壶断电,水的沸腾永远不会停止 C. 两个斜面相对接,小球从左斜面滚下后,继续冲上右斜面 D. 孤岛上被人们遗忘的一个机械表,指针将一直运动下去 我的答案: 5. 某科技馆里有一种"水车",其结构如图所示,叶片由高分子聚合材料制成,其特点是在常温下,叶片是平直的;在高温下,叶片可向一侧弯曲。当把"水车"的下半部分放进热水中时,"水车"就可以转动起来,有人说这种"水车"是永动机,因为它没有外部动力也能转动。你认为这种说法(选填"正确"或"不正确"),理由是。 水车结构示意 素养创新 6. 排球充气后,使排球从手中自由落下,排球每次弹回的高度都低于落下时的高度。整个过程中能量是否守恒?请作出具体解释:。 【参考答案】 【课前任务】 任务1:(1)机械能;化学能;内能;电能;光能;核能;潮汐能 (2)转化或转移 任务2:(1)手发热。机械能转化为内能。(2)小风扇会转动起来。光能转化为电能,电能转化为机械能。 【课堂任务】 任务一 活动:①喷气发动机 ②摩擦生热 ③太阳能热水器 ④电饭锅 ⑤火力发电站 ⑥电灯 ⑦太阳能电池 ⑧蜡烛燃烧 ⑨光合作用 ⑩水力发电 ⑪电动机(示例合理即可) 任务一 问题1:能量的转化一般伴随着物体做功而实现,能量的形式发生了变化;能量的转移中能量的形式不变,但能量的载体发生变化。区分二者的关键是看能量的形式是否改变。 任务一 问题2:属于能量的转化。弯折铁丝时,铁丝因做功而温度升高,内能增加,机械能转化成了内能。 任务一 我的结论:在一定条件下,各种形式的能量可以相互转化或转移;能量的转化伴随做功、能量的形式改变,能量的转移形式不变、载体改变。 例1 C 解析:电烤炉取暖时电能转化为内能,不是电能转移,A错误;钻木取火是机械能转化为内能,B错误;热水泡脚是通过热传递的方式增大脚部的内能,C正确;用嘴哈气取暖主要通过热传递增大手的内能,D错误。故选C。 知识点一1 C 解析:蓄电池充电时电能转化为化学能,A错误;暖瓶塞跳起时内能转化为机械能,B错误;用热水袋取暖时内能发生了转移,C正确;双手摩擦生热是机械能转化为内能,D错误。故选C。 知识点一2 A 解析:陨石加速下落时高度减小、重力势能减小,速度增大、动能增大,与大气剧烈摩擦生热、内能增大,能量转化为重力势能 动能 内能,故选A。 任务二 活动:转化;转移;保持不变 任务二 问题1:能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的基本定律之一。自然界中,所有能量转化的过程都遵循能量守恒定律。 任务二 问题2:因为它违背了能量守恒定律。能量既不会凭空消失,也不会凭空产生,不需要动力就能源源不断对外做功的机器是不可能制成的。 任务二 问题3:机械能守恒只存在于动能和势能相互转化的过程中,机械能的总量保持不变;若发生机械能与其他形式能量之间的转化,机械能的总量将发生改变,机械能不再守恒,但是能量是守恒的。 任务二 我的结论: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。 例2 C 解析:能量在转化和转移的过程中总量守恒,但某种形式的能量不一定守恒:存在机械能与其他形式能量转化时机械能不守恒,A错误;各种形式的能量不一定都守恒,B、D错误;各种形式的能的总量一定守恒,C正确。故选C。 例3 D 解析:小轮滚动过程中摩擦力对它做功,A错误;正常运行时小轮往返摆动,速度时刻变化,B错误;断电后小轮因克服摩擦做功、机械能转化为内能而逐渐停下,能量守恒定律仍然成立,C错误;正常运行时摆设中的电源消耗电能,补充小轮的机械能,D正确。故选D。 例4:不能。理由:筒车工作时消耗了水的动能,将水的动能转化为筒车的机械能。 知识点二3 C 解析:小球弹起的高度越来越小,是因为在小球的运动中有一部分机械能转化成了内能,总能量仍然守恒,A、D错误;机械能总量减少、不守恒,B错误;C正确。故选C。 知识点二4 B 解析:装置转动时不断克服摩擦做功,机械能转化为内能,机械能减少,A、D错误;没有能量补充时装置最终会停下来,B正确;装置不可能一直转动下去,C错误。故选B。 知识点二5 D 解析:冲击钻工作时消耗电能,电动机带动钻头转动获得机械能,冲击和摩擦产生内能,存在电能、机械能和内能的转化,故选D。 【课后任务】 1 C 解析:洗衣机工作时将电能转化为机械能,A错误;电热水壶工作时将电能转化为内能,B错误;用热水泡脚说明内能可以转移,C正确;能量无论转化还是转移,总量保持不变,D错误。故选C。 2 D 解析:能量守恒定律适用于一切能量转化和转移过程,A、B错误;摩擦生热是机械能转化为内能,不是创造了热,C错误;能量在转化和转移过程中总和永远不会增减,D正确。故选D。 3:(1)内能从水中转移到空气中 (2)机械能转化为电能 (3)电能转化为内能 (4)光能转化为化学能 4 C 解析:子弹射穿木板时克服摩擦做功,速度应减小,A不可能;断电后电热水壶不能继续吸热,沸腾会停止,B不可能;小球从左斜面滚下时重力势能转化为动能,冲上右斜面时动能转化为重力势能,可能发生,C正确;机械表发条储存的能量有限,指针不会一直运动,D不可能。故选C。 5:不正确。理由:从能量的转化角度分析,该"水车"是将内能转化为机械能的装置。热水在推动叶片做功时,要消耗水的内能,水的温度会逐渐降低,当水温降至室温时,"水车"就会停止转动。 6:能量始终守恒。排球与空气摩擦、与地板碰撞过程中有一部分机械能转化成内能了。 学科网(北京)股份有限公司 $