第十八章 三、能量转化的基本规律（教学课件）-2025-2026学年九年级物理下册（苏科版2024）

苏科版 九年级下册第十八章 能源与可持续发展 三、能量转化的基本规律0102030405CONTENTS 能量守恒定律 能量转移和转化的方向性1. 举例分析能量的转化或转移；2. 探究乒乓球自动“上滚”的奥秘；3. 掌握能量守恒定律的内容；4. 举例分析能量的转化和转移是有方向的；5. 明确本节重点：能量守恒定律以及能量的转化和转移的方向性原理。教学重点： 1.举例分析能量的转化或转移； 2.能量守恒定律； 3.能量的转化和转移的方向性。1.探究乒乓球自动“上滚”的奥秘；2.能量守恒定律的综合应用。教学难点：生活中，秋千摆得越来越低，男孩和秋千的机械能越来越少。减少的机械能去哪儿了？杯中的冰块在常温下能熔化成水，那么水能在此条件下自发的凝固成冰吗？PART ONE 能量守恒定律 我们是在能量转化或转移过程中利用能量的。以电能的产生和利用为例：燃烧煤、石油或天然气对水加热，产生高温蒸汽，主要是化学能转化为蒸汽的内能；高温蒸汽推动发电机发电，主要是内能转化为机械能，再转化为电能；电动机带动机械运转，主要是电能转化为机械能。 杯中的热水慢慢变凉；抱住热水袋，会感到双手暖和；晒太阳等。能量的转化能量的转移 历史上曾有人设想，如果能够设计出不需要消耗能量却能自动运转的机器该有多好!那样的话，所有的能源危机就不会发生了。这种想法能实现吗?议一议 用两支铅笔在水平桌面上搭成如图18-20所示的斜坡，将乒乓球放在斜坡的低处，松手后会看到乒乓球向斜坡高处滚动。此现象是否说明乒乓球可以自动从低处滚向高处?分别测量乒乓球在斜坡低处和高处时距离桌面的高度，你有什么发现?量一量不能h低＞h高试一试将两支铅笔平搭成斜坡，重做上述实验，乒乓球还会自动“上滚”吗?测量后你会发现，看似向上滚动的乒乓球，它的重心仍然是下降的，即它的重力势能减小，转化为乒乓球的动能，在这一过程中乒乓球的机械能并没有增加。生活中大量事实表明，某一能量的增加必然伴随着其他能量的减少。 历史上不少人都想设计不消耗能量，却能永远运动并对外做功的“永动机”,但无一例外均以失败告终。 科学家经过长时间的探索终于发现：任何一种形式的能量在转化成其他形式能量的过程中，总量保持不变。也就是说， 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其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，在转化或转移的过程中，总量保持不变。这就是能量守恒定律。 能量守恒定律是19世纪自然科学的三大发现之一，也是自然界最普遍、最重要的基本规律之一，恩格斯把它称作“伟大的运动基本定律”。 自然界的一切变化过程，小到微观粒子，大到宇宙天体，只要有能量的变化，都无一例外地遵循能量守恒定律。 18世纪末到19世纪初，随着对动力学研究的深入，人们已经初步形成了机械能转化和守恒的思想。同时，各种自然现象之间的联系相继被发现。摩擦生热实验把“热”和“功”,即物体内能的变化与机械运动联系起来；伏打电池发明后不久，电流的热效应、磁效应相继被发现；生物学领域证明了动物维持体温和生理活动的能量跟它所摄取食物的化学能有关。自然科学的这些成就，为建立能量守恒定律奠定了必要的基础。 19世纪中叶，德国医生迈尔从生理学的角度对能量进行了研究，最先阐述了能量转化和守恒的思想。英国物理学家焦耳在30多年的时间里，做了400多次实验，测定了热和功之间的当量关系(图18-21),为能量守恒定律的确立奠定了坚实的实验基础。德国物理学家亥姆霍兹最早在论文里对能量守恒定律作出了清晰、全面的论述。 还有一批科学家，彼此独立地进行研究，从不同角度 互相印证了这一伟大的定律。因此，能量守恒定律的建立是自然科学发展的必然结果，是对客观世界本质和规律的认识。PART TWO能量转移和转化的方向性既然能量是守恒的，不会凭空消失，那么,为什么会发生能源危机呢?这的确是个令人 困惑的问题。 观察以下日常生活中常见的现象： 如图18-22所示，瀑布飞流而下，这是因为自然状态下水总是从高处流向低处。如图18-23所示，热水中的冰块逐渐熔化，这是因为自然状态下热量总是从高温物体传递到低温物体。想一想 ， 以下情况会发生吗 ?房间里充满空气。突然，这些空气自行聚拢到某一个角落，如图18-24所示。一杯水的内能自发集中到这杯水的上层，使上面的水剧烈地沸腾，而下面的水却结成了冰，如图18-25所示。原来，自然界中自发的过程都是有方向的，或者说能量的转化和转移是有方向的。这两幅图所示的情况并不违反能量守恒定律，但均不可能发生，这是为什么呢? 例如，电灯发光时，有一部分电能转化为内能散失到空气中，但这些内能却无法自动地转化为电能。又如，在汽车制动过程中，它的动能转化为地面、轮胎、空气的内能，这些内能同样无法自动地转化为机械能再用来驱动汽车。 我们是在能量转化或转移过程中利用能量的，而在这个过程中，总会有一部分能量转化成内能散失到周围的环境中，无法自动转化为其他形式的能量，因而不能再利用。也就是说，经转化后，可利用的能量只会减少。因此，节约能源并且更有效地利用能源是人类迫切需要解决的重要问题。 能量守恒定律以及能量转移和转化的方向性原理，将我们对自然界各种现象和各个学科领域的认识联系起来，是人类从事生产活动和社会活动所必须遵守的基本准则之一。1 ．下列现象中，没有发生能量转化的是 ( )A ．锯木头时，锯条发热 B ．点燃的爆竹腾空而起C ．手摸热水袋感到暖和 D ．手冷时搓手取暖C2 ．下列情境中属于能量转移的是 ( ) A ．用热水袋取暖 B ．钻木取火C ．燃料燃烧时释放热量 D ．正在工作的电风扇A3 ．下列过程中，能量发生转化的是 ，能量发生转移的是 。（均填序号）①杯中的热水慢慢变凉②飞驰而过的流星拖着一条发光的尾巴③水沸腾时，水壶盖被向上顶起来④抱住热水袋，会感到双手暖和⑤在磨刀石上磨刀时，刀会变热②③⑤①④4 ．能量是与物体运动有关的物理量，生活中很多现象中存在能量的转化：(1)电灯发光时，将电能转化为光能和 能；(2)手机充电时，将电能转化为手机电池的 能；(3)张家界极限荒野求生挑战中钻木取火比赛时，将 能转化为内能.内化学机械5 ．关于能量和能源，下列说法正确的是 ( )A ．能量在转化和转移过程中，其总量保持不变B ．能量在转化和转移过程中，其总量会不断减少C ．能量在转化和转移过程中，其总量会不断增加D ．能量的转化和转移没有方向性A 6 ．下列关于能量转移和转化有方向性的描述中，正确的是 ( )A ．机械能可以转化为内能， 内能不可以转化为机械能B ．热可以自发地由低温物体传向高温物体C ．内能不可能全部转化成机械能，而不产生其他影响D ． 自然界的一切物理过程都是不可逆的C 7．上图是某科技馆的一台“永动机” ，由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片。轻杆进入热水后因叶片伸展“划水”而转动，离开热水后叶片形状迅速复原，该过程水的内能转化为该“永动机”的 ；没有能量的补充该“永动机” （选填“能”或“不能”）一直运转下去。机械能不能8．如图，轻轻碰倒第一块木板就会产生连锁反应，使其余木板依次倒下。木板在倒下时，其 能会减小，并转化为动能，撞击到第二块木板，由于能量的传递以及每块站立的木板都具有重力势能，其机械能就会比前面的木板的大，整个过程 （选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。 重力势 遵循 1．有人设计出如图所示的“永动机” ，认为小球的重力势能和动能之间会不断地相互转化，从而实现“永动”，但机器在工作的过程中，有部分机械能会转化为 ，机械能会逐渐减少，这种“永动机”并没有永远工作下去，原因是它违背了 定律。内能 能量守恒 2 ．关于能量及其转化，下列说法中正确的是 ( )A ．既然能量是守恒的，那么能源危机就是不存在的B ．利用水库的水发电，再用这些电把水抽回水库，这样发电机和抽水机就会永远不停地运转下去C ． 自发的能量转化和转移具有方向性，即自发的能量转化和转移过程是不可逆的D ．荡秋千时，秋千的摆动幅度会逐渐减小最后停下来，说明这个过程的能量不守恒C 3．麻省理工学院的研究团队将直径为 3nm 的特殊发光颗粒植入豆瓣菜叶子，随后把叶子置于完全黑暗、无额外能量输入的环境中，叶子发出了微弱的光且亮度逐渐降低，下列关于该过程能量转化的说法正确的是 ( )A ．叶子的化学能直接全部转化为光能B ．特殊颗粒的核能转化为光能C ．叶子的机械能转化为光能D ．叶子的化学能转化为光能，且有能量损耗D 感谢观看THANK YOU FOR WATCHING