第十八章

能源與可持續(xù)發(fā)展18.3能量轉(zhuǎn)化的基本規(guī)律（蘇科2024版）九年級(jí)下01教學(xué)目標(biāo)02新知導(dǎo)入03新知講解05典例分析06課堂練習(xí)04課堂小結(jié)（蘇科2024版）九年級(jí)上01教學(xué)目標(biāo)1.知道能量是可以轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的．2.知道能量守恒定律，并能用它來(lái)解釋有關(guān)簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題．3.初步了解能量轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)化的方向性．

02新知導(dǎo)入拉長(zhǎng)的橡皮筋你能說(shuō)出下面物體都具有什么形式的能量嗎？運(yùn)動(dòng)的足球食物

太陽(yáng)光03新知講解一、能量守恒定律1、來(lái)回迅速摩擦雙手。2、牛頓擺實(shí)驗(yàn)中，小球的能量發(fā)生了怎樣的轉(zhuǎn)化。觀察實(shí)驗(yàn)發(fā)生的現(xiàn)象，討論發(fā)生了哪些能量轉(zhuǎn)化？你還能舉出一些你認(rèn)為發(fā)生了能量轉(zhuǎn)化的例子嗎？請(qǐng)說(shuō)出你認(rèn)為發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化。03新知講解1.能量的轉(zhuǎn)化——一種形式能量轉(zhuǎn)化成為另一種形式的能量鉆木取火蒸汽機(jī)機(jī)械能→內(nèi)能機(jī)械能→電能內(nèi)能→機(jī)械能03新知講解光能轉(zhuǎn)化為電能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能植物吸收太陽(yáng)光進(jìn)行光合作用燃料燃燒時(shí)發(fā)熱光太陽(yáng)能電池03新知講解2.能量的轉(zhuǎn)移：

同一種能量從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者是從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，能量的形式并沒(méi)有發(fā)生變化。

白球撞擊彩球白球的動(dòng)能→彩球的動(dòng)能熱傳遞時(shí)轉(zhuǎn)移內(nèi)能熱水的內(nèi)能→手的內(nèi)能03新知講解

人類生活需要消耗大量能量，如果能生產(chǎn)出一種：不消耗任何能量，卻能永遠(yuǎn)地運(yùn)動(dòng)并對(duì)外做功的機(jī)器該有多好?（即“永動(dòng)機(jī)”）3.永動(dòng)機(jī)不可能實(shí)現(xiàn)03新知講解毛細(xì)永動(dòng)機(jī)棉紗

一種設(shè)想中的永動(dòng)機(jī)03新知講解

人們嘗試設(shè)計(jì)各種各樣的永動(dòng)機(jī)，卻都失敗了。一些科學(xué)家開(kāi)始思考并提出：永動(dòng)機(jī)設(shè)想破滅是否說(shuō)明自然界存在一條法則，它使我們不可能無(wú)中生有獲得能量？大量事實(shí)表明，能量既不會(huì)憑空消滅，也不會(huì)憑空產(chǎn)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持不變。這就是能量守恒定律能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。03新知講解對(duì)能量守恒定律的解析：1.能量不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失。2.能量會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式（能量轉(zhuǎn)化）；

能量會(huì)從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體（能量轉(zhuǎn)移）。3.在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持不變。能量守恒定律是19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)之一03新知講解二、能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化具有方向性1.能量轉(zhuǎn)移的方向性如圖所示，瀑布飛流而下，這是因?yàn)椋鹤匀粻顟B(tài)下水總是從高處流向低處.如圖所示，熱水中的冰塊逐漸熔化，這是因?yàn)椋鹤匀粻顟B(tài)下熱量總是從高溫物體傳遞到低溫物體.03新知講解瀑布中的水，它下落的過(guò)程，是自發(fā)的過(guò)程，水能否自發(fā)地從低處流往高處？一杯水靜置一段時(shí)間后，其中的一部分水自行從另一部分水中吸取熱量，沸騰成水蒸氣？另一部分水則內(nèi)能減少，凝結(jié)成冰？這可能嗎？能量的轉(zhuǎn)移是有方向的.03新知講解2.能量轉(zhuǎn)化的方向性電能可使電燈發(fā)光，同時(shí)產(chǎn)生內(nèi)能散失到空氣中，但這些內(nèi)能卻無(wú)法自動(dòng)轉(zhuǎn)化為電能。汽車剎車過(guò)程，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為地面、輪胎、空氣的內(nèi)能，這些內(nèi)能同樣無(wú)法自動(dòng)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能再來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車。03新知講解3.節(jié)約能源和更有效利用能源的原因

由于我們是在能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中利用能量的。而在這個(gè)過(guò)程中，總會(huì)有一部分能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能散失到周圍環(huán)境中，且無(wú)法自動(dòng)轉(zhuǎn)化為其他形式能量，很難或無(wú)法再利用。

所以可利用的能量只會(huì)減少，因此節(jié)能和更有效利用能源是急需解決的重要問(wèn)題。04課堂小結(jié)能量守恒定律能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體，而在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，總量保持不變。不同形式的能量可以發(fā)生轉(zhuǎn)化；同種形式的能量可以發(fā)生轉(zhuǎn)移.

能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化的基本規(guī)律能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化是有方向性的。經(jīng)轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移后，可利用的能量只會(huì)減少，因此節(jié)約能源和更有效地利用能源是人類需要解決的重要問(wèn)題.能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的方向性05典例分析例1．關(guān)于能量，下列說(shuō)法正確的是（）A．熱水袋取暖時(shí)，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能B．蓄電池充電時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C．電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能D．暖瓶塞跳起時(shí)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B05典例分析【答案】B【詳解】A．利用熱水袋取暖時(shí)，熱水袋溫度降低內(nèi)能減少，人體獲得熱量，所以是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，故A錯(cuò)誤；B．蓄電池充電時(shí)，消耗電能得到化學(xué)能，儲(chǔ)存起來(lái)，所以是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。故B正確；C．電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，消耗電能，得到機(jī)械能，所以是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。故C錯(cuò)誤；D．暖瓶塞跳起時(shí)，瓶?jī)?nèi)空氣的內(nèi)能減少，瓶塞獲得了機(jī)械能，所以是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故D錯(cuò)誤。故選B。05典例分析例2.如圖所示，滑板車在人的助力下前行且輪子會(huì)發(fā)光，車停下來(lái)輪子就不發(fā)光。從能量轉(zhuǎn)化的角度分析輪子發(fā)光原理正確的是（）A．機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為光能B．電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)化為光能C．機(jī)械能轉(zhuǎn)化為光能，再轉(zhuǎn)化為電能D．光能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)化為電能A【答案】A【解析】人運(yùn)動(dòng)時(shí)具有機(jī)械能，而輪子發(fā)光需要電能，所以滑板車發(fā)光的能量轉(zhuǎn)化是：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，電能再轉(zhuǎn)化為光能，故A正確、BCD錯(cuò)誤。05典例分析例3.我國(guó)的空間站可在外太空在軌運(yùn)行十年以上，空間站所需的能源主要來(lái)自大面積的可展收柔性電池板。為我們的航天員在空間站提供日常生活需要，電池板主要的能量轉(zhuǎn)化是（）A．太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能B．機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能C．化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D．電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能A【答案】A【解析】太陽(yáng)能電池板能直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，不能直接產(chǎn)生機(jī)械能與電能、不能直接使化學(xué)能與電能轉(zhuǎn)化，故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。05典例分析例4.如圖是十三世紀(jì)法國(guó)亨內(nèi)考設(shè)計(jì)的“魔輪”。輪子邊緣上通過(guò)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的鉸鏈等距安裝了12個(gè)相同的活動(dòng)短桿，桿端分別套上一個(gè)相同重球。他認(rèn)為由于右側(cè)重球距離轉(zhuǎn)軸較遠(yuǎn)，也即重力的

較大，轉(zhuǎn)輪會(huì)沿順時(shí)針?lè)较蛟睫D(zhuǎn)越快，其實(shí)根據(jù)

的原理，無(wú)需精確測(cè)量就能判定他的這一設(shè)想是不能實(shí)現(xiàn)的。力臂能量守恒定律05典例分析【答案】力臂

能量守恒定律【解析】由圖可知，轉(zhuǎn)輪相當(dāng)于輪軸，重球離軸越遠(yuǎn)，其輪半徑越大，即直當(dāng)于重力的力臂越大；根能量守恒定律可知，能量在相互轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能的總量保持不變，而轉(zhuǎn)輪在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，一定會(huì)克服摩擦和空氣阻力做功，一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，因此不可能出現(xiàn)“轉(zhuǎn)輪會(huì)沿順時(shí)針?lè)较蛟睫D(zhuǎn)越快”的情況，這違背了能量守恒定律。05典例分析例5．下列過(guò)程中，能量發(fā)生轉(zhuǎn)化的是______________，能量發(fā)生轉(zhuǎn)移的是_________________。（均填序號(hào)）①杯中的熱水慢慢變涼②飛馳而過(guò)的流星拖著一條發(fā)光的尾巴③水沸騰時(shí)，水壺蓋被向上頂起來(lái)④抱住熱水袋，會(huì)感到雙手暖和⑤在磨刀石上磨刀時(shí)，刀會(huì)變熱②③⑤①④05典例分析【詳解】[1][2]能量轉(zhuǎn)化是一種形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式的能量；能量轉(zhuǎn)移是能量從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，能量形式不變。①杯中的熱水慢慢變涼：熱水的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到空氣中，能量形式不變，是能量轉(zhuǎn)移。②飛馳而過(guò)的流星拖著一條發(fā)光的尾巴：流星與空氣摩擦，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能，是能量轉(zhuǎn)化。③水沸騰時(shí)，水壺蓋被向上頂起來(lái)：水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為壺蓋的機(jī)械能，是能量轉(zhuǎn)化。④抱住熱水袋，會(huì)感到雙手暖和：熱水袋的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到手上，能量形式不變，是能量轉(zhuǎn)移。⑤在磨刀石上磨刀，刀會(huì)變熱：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是能量轉(zhuǎn)化。所以能量發(fā)生轉(zhuǎn)化的是②③⑤，能量發(fā)生轉(zhuǎn)移的是①④。05典例分析例6．如圖是皮球落地后彈跳過(guò)程中，每隔相等時(shí)間曝光一次所拍攝的照片。A、B是同一高度的兩點(diǎn)，則A點(diǎn)的重力勢(shì)能_______B點(diǎn)的重力勢(shì)能（選填“大于”“小于”或“等于”）。皮球落地后彈跳過(guò)程中機(jī)械能_______（選填“守恒”或“不守恒”）。此過(guò)程中，各種形式的能量的總量_______（選填“增大”、“減小”或“不變”）。等于不守恒不變05典例分析【答案】

等于

不守恒

不變【詳解】[1]A、B兩點(diǎn)高度相同，皮球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中質(zhì)量不變，所以A、B兩點(diǎn)的重力勢(shì)能相等。[2]由圖示知，皮球落地后彈起的高度越來(lái)越小，可知機(jī)械能在減小，即皮球落地后彈跳過(guò)程中機(jī)械能不守恒。[3]在這個(gè)過(guò)程中，皮球的機(jī)械能減小，是因?yàn)闄C(jī)械能轉(zhuǎn)化為其它形式的能，由能量守恒定律可知，能量不會(huì)憑空消失，只是轉(zhuǎn)化成了其他形式的能，所以各種形式能量的總量不變。06課堂練習(xí)1、關(guān)于能量和能源，下列說(shuō)法中正確的是(

)A．能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程中，其總量有可能增加B．能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程中，其總量會(huì)不斷減少C．能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程中總量保持不變，故節(jié)約能源沒(méi)有必要D．能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性，且現(xiàn)有可利用的能源有限，故必須節(jié)約能源D06課堂練習(xí)隨堂練習(xí)2、下列說(shuō)法中正確的是(

)A．將放置在房間內(nèi)的冰箱門(mén)打開(kāi)，讓冰箱工作，可以降低房間內(nèi)的溫度B．空調(diào)工作時(shí)，耗電功率一般比制冷功率小，是違背能量守恒定律的C．能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性D.能量的總量是守恒的，所以無(wú)須節(jié)約能源C06課堂練習(xí)3、能量守恒是自然界的基本規(guī)律之一，下列能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中，屬于內(nèi)能的轉(zhuǎn)移的是（）A．用電燈照明B．光合作用C．用暖水袋取暖D．天然氣的燃燒C06課堂練習(xí)4、下列說(shuō)法中正確的是（）A．冬天對(duì)著手哈氣，手變暖是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．用酒精燈給水加熱，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．高速行駛的汽車爆胎是很危險(xiǎn)的，從能量角度來(lái)看，是機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化D．滑冰時(shí)冰刀與冰之間相互摩擦，出現(xiàn)一道痕跡，是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C06課堂練習(xí)5、關(guān)于能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A．電池充電，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B．暖瓶塞被熱氣沖開(kāi)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．電動(dòng)機(jī)工作，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D．摩擦生熱，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B06課堂練習(xí)6．下列幾個(gè)例子中，屬于機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是（）A．火箭點(diǎn)燃時(shí)，升空而起B(yǎng)．給燒杯加熱，使杯內(nèi)水的溫度升高C．冬天，人站在陽(yáng)光下感到暖和D．用錘敲石頭，石頭和錘都要發(fā)熱D06課堂練習(xí)7.在觀察滾擺的運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)歷幾次上、下來(lái)回后，它能夠上升的高度逐漸減?。铝嘘P(guān)于此現(xiàn)象的解釋正確的(

)A．這說(shuō)明滾擺運(yùn)動(dòng)時(shí)能量是不守恒的B．因?yàn)槟Σ炼胁糠謾C(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．因?yàn)槟Σ炼共糠謾C(jī)械能消失D．這說(shuō)明并不是任何情況下能量都是定恒的B06課堂練習(xí)8．下列關(guān)于能量的轉(zhuǎn)化和守恒的說(shuō)法正確的是（）A．能量守恒定律只適用于機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化B．按照能量守恒定律，永動(dòng)機(jī)是不存在的C．能量在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，總量會(huì)減少D．機(jī)械能和電能可以相互轉(zhuǎn)化，所以能量轉(zhuǎn)化沒(méi)有方向性B06課堂練習(xí)9．2025年1月，中國(guó)“人造太陽(yáng)”——全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)1億攝氏度高溫下1066秒的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。在核聚變過(guò)程中核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為核能。說(shuō)明能量的轉(zhuǎn)化具有______性；在能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持_______。