21.1 能量的转化与守恒 课件（内嵌视频） 2025-2026学年物理沪科版九年级全一册

第十四章内能的利用火能驱散寒冷和黑暗，带来温暖和光明。摩擦生火使人第一次支配了一种自然力量，而蒸汽机的发明则给人类带来了巨大的动力。热机是怎样将内能转化成我们需要的能量的?学习完这一章，你就会清楚了。将内能转化成机械能的各种热机广泛使用在汽车，火车，轮船，飞机和火箭上。教学目标1.了解多种形式的能量，认识能量的转化和转移，知道能量守恒定律，能用能量守恒的观点解释生活中常见的现象。2.经历对能量转化和转移现象分析的过程，提高归纳和概括能力。3.通过列举日常生活中能量守恒的实例，提高收集信息，获取证据，表达观点的能力。4.认识到能量守恒定律的重要性和普遍性，体会科学认识是在不断发展的，养成努力探索，不断思考的学习习惯和遵循客观规律的科学态度。第1节能量的转化与守恒通过前面的学习，我们已经发现可以通过做功将其他形式的能量转化为内能。生活中的风能，太阳能，电能，水能，化学能等，也可以相互转化吗?问题能量的转化想想做做完成下面一组小实验。1.来回迅速摩擦双手2.用黑塑料袋盛些水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下。4.将塑料笔杆在头发或毛衣上摩擦后靠近细碎的纸屑。3.将太阳能电池连在小电扇上，并使太阳能电池对着阳光。5.饮料瓶中部打一个孔，里面喷入酒精，瓶口盖上一个塑料杯，用点火器点火。6.取一个瘪而不漏气的乒乓球，放入热水杯中。观察上述实验中的现象，讨论发生了哪些能量转化。7.把一个“钻天猴”绑在一个用纸叠成的飞机上，点燃“钻天猴”。1.来回迅速摩擦双手。双手变热机械能转化为内能2.用黑塑料袋盛些水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下。水变热光能转化为内能4.将塑料笔杆在头发或毛衣上摩擦后靠近细碎的纸屑。3.将太阳能电池连在小电扇上，并使太阳能电池对着阳光。光能转化为电能，再转化为机械能小电扇转起来机械能转化为电能碎纸屑被吸起来5.饮料瓶中部打一个孔，里面喷入酒精，瓶口盖上一个塑料杯，用点火器点火。塑料杯向上飞起化学能转化为内能，内能再转化为机械能6.取一个瘪而不漏气的乒乓球，放入热水杯中。乒乓球鼓起来内能转化为机械能7.把一个“钻天猴”绑在一个用纸叠成的飞机上，点燃“钻天猴”。你还能指出一些事实，说明力现象与热现象有联系，力现象与电现象有联系，电现象与热现象有联系吗?最好把现象演示给大家。化学能转化为内能，内能再转化为机械能飞机飞上天空力现象与热现象有联系的例子1.用锯子锯木头，锯子和木头都变热。2.热水瓶里装开水，盖上软木塞，水蒸气顶起软木塞。力现象与电现象有联系的例子1.用手摇动发电机的轮子，小灯泡就亮起来。2.给小电动机通电，小电动机就转起来。电现象与热现象有联系的例子1.给电热壶通电，水变热。2.给电熨斗通电，电熨斗变热。3.给电烙铁通电，电烙铁变热。自然界中的各种现象都是互相联系的。科学家经过长期探索，发现能量转化非常普遍。在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的：摩擦生热，机械能转化为内能水电站里水轮机带动发电机发电，机械能转化为电能电动机带动水泵把水送到高处，电能转化为机械能植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能燃料燃烧时发热，化学能转化为内能左图中给出了两个实例，请你来补充一些吧。蓄电池给电灯供电，化学能转化为电能给蓄电池充电，电能转化为化学能液化石油气从罐里喷出，内能转化为机械能萤火虫发光，化学能转化为光能加热高锰酸钾制取氧气，内能转化为化学能热电偶利用温差发电，内能转化为电能铁锤敲击石头，石头冒火星，机械能转化为光能太阳帆利用太阳光的光压进行宇宙航行，光能转化为机械能人造卫星的太阳能电池板，把光能转化为电能熔化的铁水发光，内能转化为光能晒水桶把水晒热，光能转化为内能把摔炮摔地上爆炸，机械能转化为化学能角马奔跑，化学能转化为机械能萤火虫光合作用烧红的铁块发光太阳能热水器摩擦生热水蒸气顶起壶盖摩擦燧石产生火花光发动机水电站电动机电解水干电池热电偶发电器硅光电池二氧化氮聚合火箭发射碳酸钙高温分解燃料燃烧放热讨论秋千和小球在运动中的能量转化。为什么它们到达的高度会逐渐降低?是否丢失了能量?能量守恒定律想想议议停止用力，摆动的秋千会越摆越低；掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低.你认为减少的机械能到哪里去了?在秋千和小球的运动中，看似能量减少了，其实是在运动过程中，有一部分机械能转化成了内能。大量事实表明：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。这就是能量守恒定律(lawofconservationofenergy)。不少人曾经设想制造一种不需要动力就可以源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫作永动机。然而，在科学技术发展的历史上，从来没有一种永动机成功过。能量守恒定律的发现，使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能造出永动机。能量守恒定律是自然界最普遍，最重要的基本定律之一。大到天体，小到原子核，无论是物理学的问题还是化学，生物学，地理学，天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵循能量守恒定律。从日常生活到科学研究，工程技术，这一定律都发挥着重要的作用。例如，在行驶的燃油汽车中，燃料的化学能通过燃烧转化为燃气的内能，再通过发动机做功把内能转化为机械能。在这个过程中，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，能量的总量不变。右图是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，使叶片转动来对外做功，同时带动抽水机将水从低处抽到高处，从而循环工作。你能不能从能量守恒的角度说明它为什么不能一直工作下去?想想议议热是一种常见的现象。热是什么?科学世界对热的本质的认识过程热质说将热看成一种没有质量或不可称量的流质热质，认为热质不生不灭，存在于一切物体之中，物体的冷热程度，取决于其中所含热质的多少。到了18世纪，热质说由于能够解释某些实验结果，因而在当时获得了承认。热质说对摩擦生热的解释是，摩擦并没有改变热质的总量，但物质在摩擦时比热容降低了，因此摩擦可以使物体的温度升高。17世纪以后，根据摩擦生热的现象，不少物理学家都认为热是一种特殊的运动形式，但是这种看法由于缺乏精确的实验证据，还不能形成科学的理论。1798年，英国物理学家伦福德发现钻孔钻下的金属屑具有极高的温度，甚至可以使水沸腾。伦福德认为，由摩擦所生的热，来源似乎是无穷无尽的，要用热质说解释摩擦生热现象，钻下的金属屑的比热容要改变很大才行。于是他设计并做了一系列实验，发现钻下的金属屑的比热容在摩擦时并没有降低。根据实验结果，伦福德断言热质说不足为信，应当把热看成一种运动形式。热质说的统治地位开始动摇了。此后，科学家进一步研究了热和做功的关系，特别是英国物理学家焦耳做了大量实验，定量地研究了热和功的关系，证明做了多少机械功，就有多少机械能转化成与热相关的能量。焦耳的工作表明热不是一种特殊的物质，同时为建立能量守恒定律奠定了基础。1799年，英国化学家戴维做了更加严格的实验，有力地打击了热质说。能量守恒定律的建立，彻底否定了热质说，同时为分子动理论的发展开辟了道路。人们认识到：宏观的热现象原来是物体内部大量分子的无规则运动的表现，物体内部的能量就是前面讲过的内能。热量不表示物质所含"热质"的多少，而表示在热传递过程中传递的能量的多少。小结能量的转化与守恒能量的转化实例摩擦生热水蒸气顶起暖水瓶的软木塞流水冲击水轮发电机发电电动机通电转动热电偶发电器发电电热壶烧水电解硫酸铜蓄电池放电植物进行光合作用萤火虫发光能量守恒定律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。1.用水发电时，水从高处流下冲击水轮机，水轮机转动并带动发电机发电。在这个过程中发生了哪些能量转化?练习与应用水流从高处流下，水的重力势能转化为动能；水流冲击水轮机，水轮机转动并带动发电机发电，机械能转化为电能。2.右图展示的是"风光互补"景观照明灯。它的最上端是一台风力发电机，灯柱上还配有太阳能电池板，底部的蓄电池可以储存电能。请说明这种景观照明灯在储能和照明时有哪些能量转化。储能时，光能和风能转化为电能，再转化为化学能；照明时，化学能转化为电能，再转化为光能。3.下左图是运动员在2022年北京冬奥会自由式滑雪大跳台训练的情景。运动员从60m高的跳台上的A点自由滑下，从B点冲出。如下图所示。运动员在空中能否达到与A点高度相同的C点?为什么?不能。运动员在从A点到B点的过程中，由于摩擦和空气阻力，部分机械能转化为内能；从B点冲出后，由于空气阻力，也有部分机械能转化为内能，运动员的机械能减少，不能达到与A点高度相同的C点。4.食物(右图)也是一种"燃料"，葡萄糖等营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞生命活动所需的能量。这种过程没有火焰，但化学能同样可以转化为内能。从能量守恒的角度看，食物提供的化学能还转化为哪些能量?人体摄入的能量(营养师常称之为热量)过多或过少，都有损于健康。对于正在长身体的初中学生，每天应该摄入多少能量?应该如何调整饮食?查阅资料，进行调查，写一篇科学报告，并与同学交流。人能进行机械运动，所以食物提供的化学能还可以转化为人