文档文本内容
14.1 能量的转化与守恒 （导学案） 【学习目标】 1.认识自然界多种形式的能量，掌握能量转化、转移规律，理解能量守恒定律完整内涵，建立能量整体认 知。（物理观念） 2.通过生活、实验现象分析能量转化过程，区分能量转化与转移，运用守恒逻辑推理能量变化，构建能量 转化模型。（科学思维） 3.观察摩擦起电、手摇发电机、加热水等实验，识别能量形式变化，归纳能量转化特点，自主总结守恒规 律。（科学探究） 4.能用能量守恒解释生活、生产设备工作原理，认识永动机不可能实现，树立节约能源、合理利用能量的 环保意识。（科学态度与责任） 【学习重点】 识别常见能量形式；判断生活实例中的能量转化；能量守恒定律内容与理解。 【学习难点】 区分能量转化与能量转移；运用能量守恒定律解释现象；理解永动机无法制造的根本原因。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 能量的转化是指______从一种形式转化为______的过程，转化过程中能量的形式______发生改变。 2. 能量的转移是指能量从______转移到______，转移过程中能量的形式______发生改变。 3. 能量守恒定律的内容：能量既不会凭空______，也不会凭空______，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，能量的总量______。 4. 根据能量守恒定律，永动机______被制造成功（选填“能”“不能”），因为永动机违反了______。 【课堂探究】 探究一、能量的转化 1. 各种形式的能 2. 能量的转化与转移 （1）能量的转化 在一定条件下，能量可以从一种形式的能量转化为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。自然界 中各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。如图为能量转化示意图。 （2）能量的转移 能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。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，这属于能量的转移。 （3）转化与转移的区别 ①能量的转化是伴随着做功体现出来的，能量的形式发生了变化，一种形式的能量增加，一定有其他 形式的能量减少。 ②能量的转移过程中能量的形式没有发生变化。 ③能量的转化和转移具有方向性。 【典例1】抽水蓄能是一种安全可靠的储能方式。抽水蓄能电站在用电低谷时，利用电网中多余的电能把 水抽到高处储存起来，在用电高峰时把高处的水放下来发电供给用户使用。下列说法正确的是（ ） A．放水发电时，把电能转化成机械能 B．水从高处流下时，重力对水不做功 C．抽水蓄能时，水的重力势能增大 D．抽水蓄能时，水的机械能转化成电能 探究二、能量守恒定律 1. 能量守恒定律 （1）能量守恒定律内容：能量既不会消灭，也不会产生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一 个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。 （2）对能量守恒定律的理解 ①能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，无论是物理学问题还是 化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。 ②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。 （3）机械能守恒和能量守恒的区别与联系⚠️ 能量守恒是无条件的，机械能守恒有条件。机械能守恒的条件是在只有重力（或弹力）做功的情形 下，物体的重力势能（或弹性势能）和动能发生相互转化，没有其他形式的能转化为机械能，也没有机械 能转化为其他形式的能。 2. 永动机 （1）永动机：不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。 （2）永动机不可能实现。事实证明，能量在转化过程中只要有运动，摩擦就是不可避免的，从而产生热， 这样运动的能量就会减少，如果不补充能量，运动就会停止。永动机违背了能量守恒定律，是不可能研制成 功的。 【典例2】（25-26 九年级上·陕西延安·阶段检测）《天工开物》中记载有一种自动引水灌溉工具——“高 转筒车”（如图）。使用时下方转轮安装在河道中，流水驱动轮子转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河 里源源不断输送到上方农田中。下列说法正确的是（ ） A．该装置在运转过程中不需要消耗能量 B．水被输送到高处后重力势能增加 C．流水驱动轮子转动时不存在能量的转化 D．该机械不符合能量转化和守恒定律 【归纳整理】 第1 节 能量的转化与守恒 【课堂练习】 1．（25-26 九年级上·广东广州·期末）十五届全运会“深海之火”采集时，利用光伏发电装置获得电能，经 特种电缆传至海底，由电火花发生器远程引燃可燃冰获得绿色“源火”，问关于上述过程能量转化情况说法 正确的是（ ） A．光伏发电过程中，电能直接转化为化学能 B．电能点燃可燃冰的过程，是机械能转化为内能 C．可燃冰燃烧时，其储存的化学能主要转化为内能和光能 D．在这个过程中能量的总量增加 2．（25-26 九年级上·四川南充·期末）随着可持续发展理念的深入人心，绿色能源和智慧城市建设成为人 们关注的焦点，如图是“风光互补”的景观照明灯。它的最上端是一台风力发电机，灯柱上配有太阳能电池 板，底部蓄电池可以储存电能，下列对景观照明灯储能和照明时的能量转化说法正确的是（ ） A．风力发电机将电能转化成机械能 B．太阳能电池板能把太阳能全部转化成电能 C．蓄电池放电时，将电能转化成化学能 D．在能的转化和转移过程中，能量的总量保持不变 3．（25-26 九年级上·河北邢台·期末）对下列实例的能量转化描述错误 ．．的是（ ） A．路灯——电能转化为光能 B．煤炭燃烧——化学能转化为内能 C．太阳能电池板——太阳能转化为电能 D．蓄电池放电——电能转化为化学能 4．如图所示是不同形式的能量的相互转化图，下列说法不正确的是（ ） A．序号①的实例可以是“炙手可热” B．序号④的实例可以是电动机带动水泵把水送到高处 C．序号③的实例可以是植物吸收太阳光进行光合作用 D．序号②的实例可以是将塑料尺在头发上摩擦后带电 5．（23-24 九年级上·湖北黄石·期末）自然界的能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从一种形 式转化为其他形式。如图所示的事例中，能量的形式发生了转移的是 （ ） ①图甲：高温的电炉丝使周围的空气温度上升 ②图乙：流星从夜空快速滑过发出耀眼的光亮 ③图丙：试管中高温水蒸气弹出管口的橡胶塞 ④图丁：涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机转动 A．①② B．②③ C．①④ D．②④ 6．有人设想的“永动机”如图所示。下列对该装置开始转动后的分析正确的是（ ） A．装置所具有的机械能始终不变 B．如果没有能量补充，装置最终会停下来 C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去 D．装置中小球的动能和重力势能不会相互转化 7．（2025·江苏苏州·一模）如图所示，敦煌盐塔式光热电站将太阳光会聚到熔盐吸热塔，阳光的能量被熔 盐吸收，熔盐带着这些能量到达厂房，将水加热成水蒸气推动汽轮机发电，下列说法正确的是（ ） A．盐塔式光热电站实现了光电转化，将光能直接转化为电能 B．太阳能是不可再生能源 C．熔盐通过热传递的方式改变内能 D．能量在转移和转化过程中总量不断减少 8．（25-26 九年级上·江苏南京·期末）在南京的长江江面上，无人机化身“外卖小哥”，载着美食划破长 空，能稳稳降落到匀速航行中的货船船头。当无人机载着美食起飞时，蓄电池的______能转化为电能；美 食随着无人机在空中斜向下匀速直线运动时，美食的动能______，重力势能______。 9．（25-26 九年级上·河南·期末）6 月5 日，国产大飞机C919 加注了我国自主研发的生物航煤，成功完成 试飞任务。生物航煤燃烧时将化学能转化为内能，但内能不能自发地转化为化学能，说明能量的转化具有 ________性。在能量转化和转移的过程中，能量的总量________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 10．（25-26 九年级上·广西南宁·期末）南宁某小区实施移动充电机器人试点项目。如图所示，新能源汽车 充电时，主要将______能转化为化学能，充电过程中______（选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。 11．如图所示是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动带动抽水器从低处将水抽 到高处，从而循环工作。问： (1)水在实际下落的过程中，机械能会减少吗？ (2)这种永动机能不能一直工作下去？ (3)什么定律可以支持你的观点？ 【课后反思】 通过本节课的学习，我们认识到能量守恒定律是自然界最普遍、最根本的定律之一，能帮助我们理解各 种能量转化过程的规律，从能量视角分析自然现象的内在逻辑。 反思：是否混淆了能量“转化”和“转移”的概念？是否误将能量消耗过程中总能量的减少当成了能量凭空 消失？是否能正确辨别永动机违背物理规律的根本原因？是否会利用能量转化与守恒的知识分析实际生产 生活中的能量变化过程？
