第1節(jié)能量的轉(zhuǎn)化與守恒（導學案）

【學習目標】

1.了解能量及其存在的多種形式。

2.知道能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化，能解釋一些常見現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化過程。

3.理解能量守恒定律，有用能量守恒定律的觀點分析物理現(xiàn)象的意識，體

會能量守恒定律的普適性。

【學習重點】理解能量守恒定律。

【學習難點】理解能量守恒定律。

【自主預習】閱讀教材，完成以下問題：

1.分析下列能量轉(zhuǎn)化實例，完成下列填空：

（1）雙手迅速摩擦：能一能。

（2）黑塑料袋內(nèi)盛水，插入溫度計后系好，放在陽光下：太陽能一能。

（3）將連在小電扇上的太陽能電池對著陽光：能一能。

（4）用鋼筆桿在頭發(fā)或毛衣上摩擦后再靠近細小的紙片：能——

能。

2.能量的轉(zhuǎn)化：各種形式的能量在一定條件下都可以相互o用做功

的方法改變內(nèi)能，實質(zhì)上是能和能相互轉(zhuǎn)化的過程。

3.能量的轉(zhuǎn)移：能量可以從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體，也可以從物體的一

部分到其他部分。用熱傳遞的方法改變內(nèi)能，實質(zhì)上是能從高溫物

體轉(zhuǎn)移到低溫物體的過程。

4.能量守恒定律：能量既不會憑空消滅，也不會憑空產(chǎn)生，它只會從一種

形式為其他形式或者從一個物體到其他物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過

程中，能量的保持不變。這就是能量守恒定律。

【課堂探究】

探究一、能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移

1.自然界存在著各種不同形式的能量

【想一想】在八年級學過能量的概念，想一想，你知道的能量有哪些？

【總結(jié)】常見的一些能量有：

（1）機械能：機械能包括能、能和能。

（2）內(nèi)能：構(gòu)成物體的所有分子，其熱運動的動能與分子勢能的,

叫作物體的內(nèi)能。一切物體都具有內(nèi)能。

（3）太陽能：太陽能是一種可再生能源。是指太陽的熱輻射能，主要表現(xiàn)

就是常說的太陽光線。在現(xiàn)代一般用作發(fā)電或者為熱水器提供能源。

（4）化學能：化學能是一種很隱蔽的能量，它不能直接用來做功，只有在

發(fā)生化學變化的時候才可以釋放出來，變成內(nèi)能或者其他形式的能量。

（5）電能：電能是指使用電以各種形式做功的能力。

（4）核能：核能也叫原子能。原子核結(jié)構(gòu)發(fā)生變化放出的能量。通常指重

核（如杯、鈾等）裂變和輕核（笊、僦等）聚變時所發(fā)出的巨大能量。

2.能量的轉(zhuǎn)化

【實驗】完成下面一組小實驗，根據(jù)器材準各情況，可以選其中的一個或兒

個。觀察實驗發(fā)生的現(xiàn)象，討論發(fā)生了哪些能量轉(zhuǎn)化。

①來回迅速摩擦雙手。

②黑塑料袋內(nèi)盛水，插入溫度計后系好袋口，放在陽光下。

③將太陽能電池連在小電扇上，并使它對著陽光。

④將鋼筆桿在頭發(fā)或毛衣上摩擦后靠近細碎的紙片。

【分析總結(jié)】

①來回迅速摩擦雙手。會發(fā)現(xiàn)雙手,能轉(zhuǎn)化為能。

②黑塑料袋內(nèi)盛水，插入溫度計后系好袋口，在陽光下，溫度計的示數(shù)—,

能轉(zhuǎn)化為—能。

③將太陽能電池連在小電扇上，并使它對著陽光。小電扇會，能

轉(zhuǎn)化能，―能又轉(zhuǎn)化為能。

④將鋼筆桿在頭發(fā)或毛衣上摩擦后靠近細碎的紙片。吸管會,并同時

吸引細碎的紙片，―能轉(zhuǎn)化為能，能又轉(zhuǎn)化為能。

（2）能量的轉(zhuǎn)化

自然界中的各種現(xiàn)象都是互相聯(lián)系的。科學家們經(jīng)過長期探索，發(fā)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)

化是非常普遍的，在一定條件下，各種形式的能量是相互轉(zhuǎn)化的。

【思考】請你列舉不同形式的能量相互轉(zhuǎn)化的實例。

【分析總結(jié)】

①機械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化：“鉆木取火”是能轉(zhuǎn)化為能；蒸

汽機火車是能轉(zhuǎn)化為能。

②電能與機械能的相互轉(zhuǎn)化：水電站發(fā)電是能轉(zhuǎn)化為能；電車

是電能轉(zhuǎn)化為機械能。

③電能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化：電水壺是能轉(zhuǎn)化為能；地熱發(fā)電是

內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能。

④電能與光能的相互轉(zhuǎn)化：白熾燈是—能轉(zhuǎn)化為—能；太陽能電池板是

能轉(zhuǎn)化為能。

⑤內(nèi)能與光能的相互轉(zhuǎn)化：白熾燈把電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，再把內(nèi)能轉(zhuǎn)化成—

能。太陽能熱水器是光能轉(zhuǎn)化為能。

3.能量的轉(zhuǎn)移

【想一想】你能列舉出能量轉(zhuǎn)移的事例嗎？

內(nèi)能的轉(zhuǎn)移機械能的轉(zhuǎn)移

【總結(jié)】能量可以從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體，也可以從物體的一部分—

到其他部分。例如，在熱傳遞過程中，內(nèi)能從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體或從物體

的高溫部分轉(zhuǎn)移到低溫部分，這些都屬于能量的轉(zhuǎn)移。漲潮時海水涌入水壩沖擊

水輪機轉(zhuǎn)動，屬于能的轉(zhuǎn)移。

4.正確理解能量的“轉(zhuǎn)化”和“轉(zhuǎn)移”

（1）能量的轉(zhuǎn)化：能的形式發(fā)生了改變。如：彎折鐵絲時，鐵絲的溫度升

高，內(nèi)能增加，機械能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能。在能量的轉(zhuǎn)化過程中，一種形式的能量—

了，肯定有其他形式的能量了。

（2）能量的轉(zhuǎn)移：能量的并沒有變化。如：用鍋燒水時內(nèi)能從高溫

的火轉(zhuǎn)移到低溫的水和鍋上。再如：流水推動水輪機轉(zhuǎn)動，水的機械能轉(zhuǎn)移到了

水輪機上。

【例題1】關(guān)于圖中四個事例的能量轉(zhuǎn)化，下列說法中不正確的是（)

【做一做】拋出彈性小球，觀察小球與地面碰撞時的運動情況。會發(fā)現(xiàn)掉在

地上的彈性小球越跳越低。為什么高度會逐漸降低？是否丟失了能量？減少的機

械能到哪去了？

【分析】在小球的運動過程中，由于和空氣間有阻力，小球克服空氣阻力做

功，一部分能逐漸轉(zhuǎn)化為能，機械能總量逐漸，最終機械能

全部轉(zhuǎn)化為能。

【根據(jù)上述活動歸納】

（1）能量守恒定律

能量既不會憑空消滅，也不會憑空產(chǎn)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式

或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的保持

不變。這就是能量守恒定律。

（2）能量守恒定律的普遍性

能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。大到天體，小到原

子核，無論是物理學的問題還是化學、生物學、地理學、天文學的問題，所有能

量轉(zhuǎn)化的過程，都遵守能量守恒定律。

根據(jù)能量守恒定律，在分析自然現(xiàn)象時，如果發(fā)現(xiàn)某種形式的能量減少，一

定能找到另一種形式的能量增加：反之，當某種形式的能量增大時，也一定可以

找到另一種形式的能量減少。

（3）運用能量守恒定律分析問題

從日常生活到科學研究、工程技術(shù)，這一規(guī)律都發(fā)揮著重要的作用。例如，

在行駛的汽車中，燃料的化學能通過燃燒轉(zhuǎn)化為燃氣的內(nèi)能，再通過熱機做功把

內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。在這個過程中，燃料的化學能一部分轉(zhuǎn)化為機械能，一部分

轉(zhuǎn)化成了熱機和周圍環(huán)境的內(nèi)能，但是總量保持不變。

燃料的化學能W小

汽車中的能量轉(zhuǎn)化情況一種設想中的永動

機

2.永動機

（1）永動機：有人曾設想制造一種不消耗任何能量和燃料，卻源源不斷對

外做功的機器，人們把這種機器叫o這種機器有可能制成嗎？

（2）分析永動機失敗的原因

如圖所示，高處的水具有一定的機械能W總，水向下流動時，對水輪機做功,

水輪機轉(zhuǎn)動，把低處的水抽到高處。由于水輪機轉(zhuǎn)動的各部件間存在摩擦，會有

部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能W內(nèi)能，只有一部分能量用來抽水做功W抽水。根據(jù)能量守恒

定律可知：W總二,最后抽水的能量（選填“小于”或“大于”）

原來高處的水的總能量，使流下的水不能全部抽回。

由能量守恒定律知：無法制成永動機，因為違背了0

【例題3】根據(jù)能量守恒定律，以下情形可能發(fā)生的是（）

A.孤島上被人們遺忘的一只機械表，默默地走了幾十年

B.電水壺里的水沸騰了，給該電水壺斷電，水的沸騰卻永遠不會停止

C.出膛的子彈射穿木板，以更快的速度繼續(xù)前進

D.兩個斜面相對接，小球從左斜面滾下后，繼續(xù)沖上右斜面

【例題4】關(guān)于能量守恒定律，下列說法正確的是（）

A.能量守恒定律只適用于機械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化

B.能量守恒定律只適用于能量轉(zhuǎn)化的過程

C.摩擦生熱是創(chuàng)造了熱，并不符合能量守恒定律

D.按照能量守恒定律，宇宙中能量的總量永遠不會增減

3.《科學世界》一一對熱的本質(zhì)的認識過程

熱是種常見的現(xiàn)象。熱是什么？

【閱讀課本第23頁，回答3個問題】

熱質(zhì)說的主要內(nèi)容是什么？焦耳的主要觀點是什么？熱量的本質(zhì)是什么？

【歸納總結(jié)】

（1）熱是一種特殊的運動形式。17世紀以后，根據(jù)摩擦生熱的現(xiàn)象，不少

物理學家都認為熱是一種特殊的運動形式，但是這種看法由于缺乏精確的實驗證

據(jù)，還不能形成科學的理論。

（2）熱質(zhì)說：熱質(zhì)說將熱看成一種沒有或不可稱量的流質(zhì)一一熱質(zhì)，

認為熱質(zhì)不生不滅，存在于一切物體之中，物體的冷熱程度，取決于其中所含熱

質(zhì)的多少。到了18世紀，熱質(zhì)說由于能夠解釋某些實驗結(jié)果，因而在當時獲得

了承認。熱質(zhì)說對摩擦生熱的解釋是，摩擦并沒有改變熱質(zhì)的總量，但物質(zhì)在摩

擦時比熱容降低了，因此摩擦可以使物體的溫度升高。

（3）焦耳的觀點

1799年，英國化學家戴維做了更加嚴格的實驗，有力地打擊了熱質(zhì)說。此后,

科學家進一步研究了熱和功的關(guān)系，特別是英國物理學家焦耳做了大量實驗，定

量地研究了熱和功的關(guān)系，證明做了多少機械功，就有多少機械能轉(zhuǎn)化成與—

相關(guān)的能量。焦耳的工作表明熱不是一種特殊的物質(zhì)，同時為能量守恒定律奠定

了基礎(chǔ)c

（4）熱量的本質(zhì)

能量守恒定律的建立，徹底否定了熱質(zhì)說，同時為分子動理論的發(fā)展開辟了

道路。人們認識到：宏觀的熱現(xiàn)象原來是物體內(nèi)部大量分子的無規(guī)則運動的表現(xiàn),

物體內(nèi)部的能量就是前面講過的能。熱量不表示物質(zhì)所含“熱質(zhì)”的多少,

而表示在熱傳遞過程中傳遞的的多少。

【精講點撥】

1.不同形式的能量間的相互轉(zhuǎn)化反映了自然界中的各種現(xiàn)象都是互相聯(lián)系

的。

2.在能量守恒定律中，能量的“轉(zhuǎn)化”是指：一種形式的能量轉(zhuǎn)化成為另

一種形式的能量，即前后兩種狀態(tài)，能量的形式發(fā)生了變化，如“鉆木取火”是

機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；而能量的“轉(zhuǎn)移”是指：一個物體所具有的一種形式的能量,

轉(zhuǎn)移到另一個物體上后，能量的形式并沒有發(fā)生變化，如“熱傳遞”就是一個物

體具有的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到另一個物體上，前后都是內(nèi)能。

【課堂總結(jié)】

.

能等

、光

、電能

、內(nèi)能

械能

量：機

式的能

各種形

L

能.

式的

種形

另一

化為

式轉(zhuǎn)

種形

由一

化：

的轉(zhuǎn)

能量

能一②

吊

移

體轉(zhuǎn)

個物

由一

能量

變，

形式不

能量的

轉(zhuǎn)移：

能量的

的-?

轉(zhuǎn)

分.

他部

到其

轉(zhuǎn)移

部分

的一

物體

或從

物體，

到其他

化_

與

只會

生，它

憑空產(chǎn)

也不會

消滅，

會憑空

量既不

：能

恒定律

能量守

守-?

恒

體，

一個物

移到另

物體轉(zhuǎn)

從一個

，或者

他形式

化為其

形式轉(zhuǎn)

從一種

變.

持不

量保

的總

能量

程中，

移的過

化和轉(zhuǎn)

而在轉(zhuǎn)

.

定律

守恒

能量

背了

為違

是因

失?。?/p>

動機的

一⑤永

】

練習

【課堂

）

（

移的是

能量轉(zhuǎn)

屬于

中，

情景

移的

或轉(zhuǎn)

轉(zhuǎn)化

能量

下列

1.

取暖

熱水中

腳放在

B.

熱

燒時放

燃料燃

A.

發(fā)燙

，手機

電時

機充

給手