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第3节 能量的转化和守恒（导学案）
【学习目标】
1. 了解能量及其存在的多种形式。
2. 知道能量的转移和转化，能解释一些常见现象中的能量转化过程。
3. 理解能量守恒定律，有用能量守恒定律的观点分析物理现象的意识，体会能量守恒定律的普适性。
【学习重点】
理解能量守恒定律。
【学习难点】
理解能量守恒定律。
【自主预习】
阅读教材，完成以下问题：
1. 分析下列能量转化实例，完成下列填空：
（1）双手迅速摩擦： 能→ 能。
（2）黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好，放在阳光下： 太阳能→ 能。
（3）将连在小电扇上的太阳能电池对着阳光： 能→ 能。
（4）用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后再靠近细小的纸片： 能→ 能.
2. 能量的转化：各种不同形式的能量在一定条件下都可以相互 。用做功的方法改变内能，
实质上是 能和 能相互转化的过程。
3. 能量的转移：能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从物体的一部分 到其他部分。用
热传递的方法改变内能，实质上是 能从高温物体转移到低温物体的过程。
4. 能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，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 保持不变。这就是能量守恒定
律。
【合作探究】
探究一、能量的转化和转移
1. 自然界存在着各种不同形式的能量
【想一想】在八年级学过能量的概念，想一想，你知道的能量有哪些？
【总结】常见的一些能量有：
（1）机械能：机械能包括 能、 能和 能。
（2）内能：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的 ，叫做物体的内能。一切物
体都具有内能。（3）太阳能：太阳能是一种可再生能源。是指太阳的热辐射能，主要表现就是常说的太阳光线。在
现代一般用作发电或者为热水器提供能源。
（4）化学能：化学能是一种很隐蔽的能量，它不能直接用来做功，只有在发生化学变化的时候才可
以释放出来，变成内能或者其他形式的能量。
（5）电能：电能是指使用电以各种形式做功的能力。
（4）核能：核能也叫原子能。原子核结构发生变化放出的能量。通常指重核（如钚、铀等）裂变和
轻核（氘、氚等）聚变时所发出的巨大能量。
2. 能量的转化
【实验】完成下面一组小实验，根据器材准备情况，可以选其中的一个或二个。观察实验发生的现象，
讨论发生了哪些能量转化。
①来回迅速摩擦双手。
②黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下。
③将太阳电池连在小电扇上，并使它对着阳光。
④将钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后靠近细碎的纸片。
【分析总结】
①来回迅速摩擦双手。会发现双手 ， 能转化为 能。
②黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下。温度计的示数 ， 能转化为
能。
③将太阳电池连在小电扇上，并使它对着阳光。小电扇会 ， ______能转化
能， 能又转化为 能。
④将钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后靠近细碎的纸片。吸管会 ，并同时吸引细碎的纸片，
能转化为 能， 能又转化为 能。
（2）能量的转化
自然界中的各种现象都是互相联系的。科学家们经过长期探索，发现能量转化是非常普遍的，在一定
条件下，各种形式的能量是 相互转化的.
【思考】请你列举不同形式的能量相互转化的实例。
【分析总结】
①机械能与内能的相互转化：“钻木取火”是 能转化为 能；蒸汽机火车是 能转化为
能.
②电能与机械能的相互转化：水电站发电是 能转化为 能；电车是电能转化为机械能.
③电能与内能的相互转化：电水壶是 能转化为 能；地热发电是内能转化为电能.④电能与光能的相互转化：白炽灯是 能转化为 能；太阳能电池板是 能转化为
能.
⑤内能与光能的相互转化：白炽灯把电能转化成内能，再把内能转化成 能。太阳能热水器是
光能转化为 能.
3. 能量的转移
【想一想】你能列举出能量转移的事例吗？
【总结】能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从物体的一部分 到其他部分。例如，
在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体或从物体的高温部分转移到低温部分，这些都属于能量
的转移。涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机转动，属于 能的转移。
内能的转移 机械能的转移
4. 正确理解能量的“转化”和“转移”
（1）能量的转化：能的形式发生了改变。如：弯折铁丝时，铁丝的温度升高，内能增加，机械能转
化成了内能。在能量的转化过程中，一种形式的能量 了，肯定有其他形式的能量 了（增
加/减少）。
（2）能量的转移：能量的 并没有变化。如：用锅烧水时内能从高温的火转移到低温的水和
锅上。再如：流水推动水轮机转动，水的机械能转移到了水轮机上。
【例题1】关于图中四个事例的能量转化，下列说法中不正确的是
A．甲图中原始人类“钻木取火”，把内能转化为机械能
B．乙图中水轮机带动发电机发电，把水能转化为电能
C．丙图中行驶的高速电动列车，把电能转化为机械能
D．丁图中楼顶的太阳能热水器，把太阳能转化为内能
【例题2】下列实例中没有发生能量转化的是（ ）
A． 太阳能电池发电 B． 泥石流冲垮房屋
C． 电风扇通电吹风 D． 雷击引发森林火灾探究二、能量守恒定律
1. 能量守恒定律
【想一想】荡秋千时，若停止用力，秋千会越来越低。为什么高度会逐渐降低？是否丢失了能量？减少
的机械能到哪去了？
【分析】在秋千的运动过程中，秋千和空气间有阻力，绳索间存在摩擦力，秋千要克服这些阻力做功，
一部分 能逐渐转化为 能，机械能总量逐渐 ，最终机械能为零，全部转化为
能.
秋千的摆动幅度 弹性小球在地面
越来越小 弹跳的频闪照片
【做一做】抛出弹性小球，观察小球与地面碰撞时的运动情况。会发现掉在地上的弹性小球越跳越低。
为什么高度会逐渐降低？是否丢失了能量？减少的机械能到哪去了？
【分析】在小球的运动过程中，由于和空气间有阻力，小球克服空气阻力做功，一部分 能逐
渐转化为 能，机械能总量逐渐 ，最终机械能全部转化为 能。
【根据上述活动归纳】
（1）能量守恒定律
能量既不会凭空消灭，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 保持不变。这就是能量守恒定律。
（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，都遵守能量守恒定律。
根据能量守恒定律，在分析自然现象时，如果发现某种形式的能量减少，一定能找到另一种形式的能量
增加；反之，当某种形式的能量增大时，也一定可以找到另一种形式的能量减少。
（3）运用能量守恒定律分析问题
从日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要的作用。例如，在行驶的汽车中，燃料的化
学能通过燃烧转化为燃气的内能，再通过热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，一部分转化成了热机和周围环境的内能，但是总量保持不变。
燃料的化学能W =_________________
总
2. 永动机
有人曾设想制造一种不消耗任何能量和燃料，却源源不断对外做功的机器，人们把这种机器叫
。这种机器有可能制成吗？
如图所示，高处的水具有一定的机械能W ，水向下流动时，对水轮机做功，水轮机转动，把低处的水
总
抽到高处。由于水轮机转动的各部件间存在摩擦，会有部分机械能转化为内能W ，只有一部分能量用来
内能
抽水做功W 。根据能量守恒定律可知： W = ，最后抽水的能量 （小于/大于）原
抽水 总
来水的总能量，使流下的水不能全部抽回。
由能量守恒定律知： 制成永动机（可以/不可以）。
【例题3】（多选题）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后，以更快的速度继续前进
B．水壶里的水沸腾了，停止加热，壶中的水不能继续沸腾
C．一个从距地面5米高的位置自由掉落的小球，落地后，将弹到距离地面8米高的位置
D．两个对接的斜面，小球从一个斜面滚下后，继续滚上另一个斜面
【例题4】关于能量守恒定律，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的过程
C．摩擦生热是创造了热，并不符合能量守恒定律
D．按照能量守恒定律，宇宙中能量的总量永远不会增减
【精讲点拨】
1．不同形式的能量间的相互转化反映了自然界中的各种现象都是互相联系的。
2. 在能量守恒定律中，能量的“转化”是指：一种形式的能量转化成为另一种形式的能量，即前后
两种状态，能量的形式发生了变化，如“钻木取火”是机械能转化为内能；而能量的“转移”是指：一个
物体所具有的一种形式的能量，转移到另一个物体上后，能量的形式并没有发生变化，如“热传递”就是一个物体具有的内能转移到另一个物体上，前后都是内能。
【归纳整理】
①各种形式的能量：机械能、内能、电能、光能等.
②能量的转化：由一种形式转化为另一种形式的能.
能量的
③能量的转移：能量的形式不变，能量由一个物体转移
转化和
守恒 到其他物体，或从物体的一部分转移到其他部分.
④能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，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另一个物体，而在转化和转移的过程
中，能量的总量保持不变.
⑤永动机的失败：是因为违背了能量守恒定律.
【课堂练习】
1. 下列能量转化或转移的情景中，属于能量转移的是（ ）
A．燃料燃烧时放热 B．脚放在热水中取暖
C．来回搓手取暖 D．给手机充电时，手机发烫
2. （多选题）下列关于能量转化的效率理解正确的是（ ）
A．某柴油机工作效率是35%，该柴油机工作时可以把35%的化学能转化为机械能
B．某太阳能电池的光电转换效率是20%，该电池可以把20%的太阳能转化为电能
C．某电动车行驶的效率是80%，该电动车行驶时可以把80%的内能转化为机械能
D．某电热水器工作的效率是87%，该热水器工作时把87%的电能转化为水的内能
3．能量是与物体运动有关的物理量，不同的运动形态对应着不同的能量形式。下列四种能量形式中
与其它三种能量形式不同的是（ ）
A．运动场上奔跑的运动员具有的能量
B．剧烈运动的空气形成的龙卷风具有的能量
C．快速行驶的汽车具有的能量
D．核电站为我们的生活和生产提供的能量
4. 如图1所示为中国03式远火弹道导弹发射时的情景。发射后导弹加速升空，机械能______（“变
小”、“不变”或“变大”）。导弹引爆后会产生极大的破坏力，引爆时______能被释放出来，转化为内
能、光能等，这一过程能量的总量______（填“变小”、“不变”或“变大”）。图1 图2
5. 如图2所示，工人使用冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下不断地冲击墙壁，冲击钻在工作过程
中，其能量转化关系是（ ）
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
6. 如图3所示是一种新型照明灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板，“腰挎”照明灯，
“脚踩”蓄电池。下列说法中不正确的是（ ）
A．蓄电池白天是将化学能转化为电能
B．照明灯晚上工作时将电能主要转化为光能
C．小风扇利用风力发电时，是将机械能转化为电能
D．太阳能电池板工作时是将太阳能转化为电能
图3 图4
7. 如图4所示，是设想中的“永动机”，它通过高处的水从A口流出时，水流冲击叶片转动，叶片的
转动带动B处的砂轮转动，打磨刀片，同时带动C处的抽水器工作，将低处的水抽到高处从D口流出，从
而循环工作。该“永动机”工作过程中，下列说法正确的是（ ）
A．水流冲击叶片转动，把机械能转化为内能
B．砂轮打磨刀片时，刀片和砂轮的温度都升高，说明“永动机”工作时制造了能量
C．相同时间内，A、D两口流出水的质量相等
D．这款“永动机”违背了能量守恒定律
8. 下列描述正确的是（ ）A．对热机而言，燃料燃烧释放的能量大部分用来做有用功
B．对甲图而言问号表示的是热机克服摩擦所带走的能量
C．汽油机中压缩冲程存在着化学能转化为内能的过程
D．图乙和图丙的能量转化情况不相同
【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？
