文档文本内容
第1 节 能量的转化与守恒
课标要点
1. 认识自然界存在多种形式的能量，能识别常见能量之间的相互转化；
2. 准确说出能量转化实例，分清消耗、得到的能量形式；
3. 熟记能量守恒定律内容，理解定律两层核心含义；
4. 会用能量守恒定律解释永动机不可能实现的原因；
5. 能结合生活、热机实例分析能量转化与总量不变规律。
学习重难
点
重点：常见能量形式识别、能量转化判断；能量守恒定律内容与理解。
难点：复杂场景能量转化分析；理解能量转化过程中有能量损耗，但总能量不变；解释永动
机无法制成。
知识点
多种形式的能量
自然界中存在多种能量，常见分类：
1. 机械能：物体运动具有动能、被举高 / 发生形变具有势能；例：流动河水、运动汽车、拉伸弹簧
2. 内能：物体内分子动能与分子势能总和，一切物体都有内能；例：热水、高温燃气
3. 电能：电荷定向移动产生；例：电池、电网供电
第十四章
内能的利用
4. 光能：发光物体携带；例：太阳光、灯光
5. 化学能：储存在燃料、食物、电池中；例：汽油、煤炭、水果、干电池
6. 核能：原子核裂变、聚变释放的能量；例：核电站、太阳发光发热
随学随练
1．（25-26 九年级上·江苏无锡·阶段检测）某机器的能量流向如图所示，下列家用电器工作时，符合此能量
流向的是（ ）
A．电灯
B．电风扇
C．电视机
D．电热水壶
2．（25-26 九年级上·山西·阶段检测）图甲是太阳能照明风扇，图乙是太阳能照明风扇工作时的能量转化流
程图，白天安装在室外的太阳能电池板工作时，给蓄电池充电，将能量以化学能的形式储存，室内的照明
风扇工作时蓄电池给电动机和照明灯供电。对图乙方框中能量形式判断正确的是（ ）
A．①是“内能”
B．②是“电能”
C．③是“光能”
D．④是“机械能”
3．（25-26 九年级上·广东肇庆·期末）某学校运动会开幕式，3 架固定翼遥控飞机翱翔于学校上空。飞机携
带的电池给电机提供能量，电池储存的___________能转化为___________能输送给电机。表演结束后，关
闭电机，飞机在无动力状态下加速俯冲降落，此过程中飞机的机械能___________（选填“变大”、“不变”、“变
小”）。
知识点
能量的转化与转移
1. 能量转化（能量形式发生改变）
判断口诀：消耗 XX 能，得到 XX 能
2. 能量转移（能量形式不变）
只有热传递属于能量转移：高温物体内能转移到低温物体，始终是内能，形式不变。
随学随练
1．（25-26 九年级上·湖南郴州·阶段检测）下列有关能量转化和转移的实例中，属于能量转移的是（ ）
A．钻木取火
B．摩擦生热
C．光伏发电
D．烤火取暖
2．（25-26 八年级上·四川德阳·期中）利用能量的过程，就是能量_______或转化的过程。新疆的达坂城号
称“百里风区”，当地的民谣说：“达坂城，老风口，大风小风天天有，小风刮歪树，大风飞石头。”为了实现
中国2030 年前“碳达峰”，新疆的风力发电站可以将风能转化为_______，从而减少二氧化碳排放。
3．（25-26 九年级上·甘肃定西·阶段检测）如图是古人锻造铁器的几个过程，其中加热和淬火属于能量的
________，锻打属于能量的________（均选填“转移”或“转化”）
知识点
能量守恒定律（难点）
1. 定律完整内容
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，能量的总量保持不变。
2. 两层核心含义
（1）能量不会凭空产生 / 消失（无中生有、凭空消失都不可能）；
易错提醒：转化≠转移：形式变 = 转化；形式不变 = 转移。
（2）转化、转移全过程，所有能量加起来总和不变。
随学随练
1．（25-26 九年级上·河北沧州·期末）如图所示，是一位科学爱好者制作的“永动机”制作者声称该装置中不
存在热动力系统，只需轻轻拨动其中任意一只瓶子，这套装置就能转动起来，而且速度恒定，一直转动下
去。你认为这个装置___________（选填“能”或“不能”）一直转动，判断的依据是违背___________。
2．（25-26 九年级上·广西南宁·期中）如图所示，科技馆展出的小型低碳化汽车顶部的巨型叶子实际上是一
个高效光电池。光电池把光能转换成___________能，能量转化过程中，能的总量___________（选填“增
加”“减少”或“保持不变”）。
3．（25-26 九年级上·广东佛山·期末）市场上出现了一种由玻璃纤维和碳纤维制成的“发热纸”，在其末端连
上电池后会发热，这种纸可用于面包、香肠等小食品包装，通电后能使食品香热可口，因而很受市民青睐。
“发热纸”使用时将______能转化为______能，此过程______（选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。
题型
辨识能量的转化与转移
判断依据
能量形式是否发生变化。若能量在过程中，能量的种类（形式）发生了改变，则为能量的转化；若能
教材延伸：永动机问题
（1）永动机设想：不消耗任何能量，却能源源不断对外做功的机器；
（2）无法制造的原因：违背能量守恒定律，机器对外做功必然消耗能量，能量不可能无限凭空产生。
特别提醒
能量转化过程中，总会有一部分能量以热量形式散失（损耗），但散失的内能依然属于总能量，总
能量不变。
量始终保持同一种形式，仅从一个物体转移到另一个物体，或从同一物体的一部分转移到另一部分，则为
能量的转移。
活学活用
1．（25-26 九年级上·山东青岛·阶段检测）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
2．下列现象中，只发生能的转移而不发生能的转化的是（ ）
A．夏天铁轨在室外被太阳晒热
B．体育考试时，抛出的实心球从高处落下
C．流星在高空中下落时，发出光和热
D．电流通过电热丝时，电热丝热得发红
题型
能量守恒定律
核心规律
1．永动机：不需要消耗能量就能持续对外做功的永动机，违背了能量守恒定律，永远不可能制成。
2．能量损耗：能量转化过程中，总会有一部分能量转化为内能散失到周围环境中，这部分能量仍然没有消
失，总能量仍然守恒，只是可被人类利用的能量减少了，因此节约能源非常有必要。
活学活用
3．（25-26 九年级上·四川绵阳·阶段检测）焚烧垃圾可以实现综合热利用。垃圾焚烧发电站对热值较高的废
弃物进行高温焚烧，产生的能量把水加热成高温蒸汽，推动汽轮机转动，再带动发电机发电。在这个过程
中，能量是从化学能转化为________，再转化为汽轮机的机械能，最后输出电能，输出的电能_______（选
填“大于”“小于”或“等于”）推动汽轮机转动的内能。
4．（25-26 九年级上·辽宁沈阳·期中）如图所示，轻轻推倒第一块小木板就会产生连锁反应，使最后一块大
木板被推倒。有人认为，实验说明了用很少的能量可以产生较多的能量。原因是后面更大木板倒下时的动
能有一部分是自身的重力势能转化来的，推倒最后一个大木板的能量是前面所有_________能的叠加，此过
程遵循________。
题型
永动机问题
核心规律
永动机：不需要消耗能量就能持续对外做功的永动机，违背了能量守恒定律，永远不可能制成。
活学活用
5．（2025·广东韶关·一模）《天工开物》记载“凡河滨有制筒车者，堰陂障流，绕于车下，激轮使转，挽水
入筒，一一倾于枧内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧。”如图甲，图乙为筒车简化图。其工作原理可理解
为把流水的________能转化为________能。筒车“昼夜不息”，________（选填“能”或“不能”）说明它就是永
动机。
6．（24-25 九年级上·湖北黄冈·阶段检测）如图是一位“发明家”设计的一种永动机。利用上水池的水使水轮
发电机发电，利用水发电时，__________转化为电能，然后，利用发电机发出的电能驱动抽水机把下水池
的水再抽回上水池。这样不断循环下去，就可以制成一个永动机。这个永动机_________（填“能”或“不能”）
持续运转，因为它违背了__________定律。
基础通关
1．（25-26 九年级上·河北唐山·期中）自然界中的各种现象都是互相联系的。能量的转化非常普遍，下列现
象中对应的能量转化不正确的是（ ）
A．太阳能电池：太阳能转化为电能
B．电暖气取暖：电能转化为内能
C．植物光合作用：光能转化为内能
D．木材燃烧：化学能转化为内能和光能
2．（25-26 九年级上·河南周口·期末）下列能量转化过程中，属于机械能转化为电能的是（ ）
A．电饭煲煮饭
B．电动机转动
C．风力发电
D．电灯发光
3．（25-26 九年级上·黑龙江佳木斯·期末）下列事例中，属于电能转化为机械能的是（ ）
A．运动员奔跑
B．电风扇工作
C．氢弹爆炸
D．内燃机做功冲程
4．（25-26 九年级上·广东佛山·期中）2024 年4 月30 日17 时46 分，神舟十七号载人飞船返回舱安全降落
在东风着陆场预定区域。下列关于该返回舱穿越大气层的说法中正确的是（ ）
A．返回舱与大气摩擦将机械能转化为内能
B．返回舱与大气摩擦将机械能转化为化学能
C．返回舱穿越大气层时内能保持不变
D．返回舱在此过程中通过热传递改变内能
5．（25-26 九年级上·湖南邵阳·期中）下列关于能量及其转化的说法中，正确的是（ ）
A．电风扇工作时，将机械能转化为电能
B．干电池对外供电时，将化学能转化为电能
C．汽油机压缩冲程是将内能转化为机械能
D．小球在地面弹跳时高度逐渐减小，说明能量是不守恒的
6．（25-26 九年级上·云南迪庆·期中）下列关于能量守恒和转化的说法正确的是（ ）
A．风力发电，是将电能转化为机械能
B．摩擦双手变热，说明内能可以转化为机械能
C．燃料燃烧时发热，化学能转化为内能
D．小球弹跳高度越来越低，说明能量总量减少
7．（25-26 九年级上·安徽滁州·期末）如图所示是我国传统的“走马灯”。点燃底部蜡烛，热空气上升驱动扇
叶转动，观众可以看到纸马运动起来。下列说法错误的是（ ）
A．蜡烛燃烧时化学能转化为内能
B．在能的转化和转移过程中，能的总量保持不变
C．热空气驱动扇叶转动时内能转化为机械能
D．扇叶不断地转动，说明能的总量不断在增加
8．（25-26 九年级上·河北石家庄·期末）如图为华为最新全球首发的三折叠屏手机，标志着华为在折叠屏市
场的又一次重大突破。其折叠屏主要是由____________材料制成的柔性发光二极管（选填。“导体”、“半导
体”或“超导体”），手机使用过程中，电池的能量转化是__________________。
9．（25-26 九年级上·云南昭通·期末）2024 年4 月30 日，全球最大的压缩空气储能项目在我国并网发电。
在用电低谷时段利用电网多余电能驱动压缩机压缩空气，使空气________增大；在用电高峰时段高压空气
被释放，膨胀对外做功，使膨胀机转动，将内能转化为________，带动发电机产生电能输送至电网（两空
均填能量形式）。
10．（25-26 九年级上·福建莆田·期末）如图为S1500 型浮空风力发电系统，其工作原理是利用氦气气囊提
供浮力升空，在1500 米左右的空中让高速气流流经环翼形通道，驱动轻量化发电机组工作，此过程是将
_______能转化为________能。
11．（25-26 九年级上·江苏淮安·期中）某轻轨车站的设计方案如图所示，进站和出站的轨道都与站台构成
一个缓坡，列车进站时，把___________转化成重力势能，使速度___________（选填“增大”“不变”或“减小”，
下同），能量转化的过程中，机械能___________。
12．（25-26 九年级上·山东聊城·期中）2025 年1 月，中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置
实现1 亿摄氏度高温下1066 秒的稳态运行。在核聚变过程中核能转化为内能，但内能却不能自发地转化为
核能。在能量转化和转移的过程中，能量的总量保持___________。
13．（25-26 九年级上·河南商丘·期末）垃圾分类回收是生态环保的需要，我国将生活垃圾焚烧用来发电，
不仅能快速处理垃圾，还能输出电能。垃圾在燃烧过程中把______能转化为______能，此过程中能量的总
量______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
14．（25-26 九年级上·湖北宜昌·期末）“永动机”是指不需要输入能量就能永不停息地对外做功的机器，历
史上许多人经历了大量制作永动机失败的教训后，逐渐总结出________定律。如图是一款叫“饮水鸟”的玩具，
放一杯水在其前方，它就可以长时间重复“低头喝水、恢复直立”的过程。“饮水鸟”________（选填“能”或“不
能”）永远重复饮水的动作。
素养提升
15．（25-26 九年级上·陕西咸阳·期末）如图甲是某型号可充电台灯风扇，图乙是台灯风扇经历充电和工作
时的主要能量流向图。下列说法错误
．．的是（ ）
A．图乙中a、b 均为电能
B．图乙中c 为光能和内能
C．电池在充电时相当于用电器
D．能量转化过程中，能量的总量不断减少
16．（25-26 九年级上·山东青岛·期末）枪虾的大螯猛地合上时，能挤出速度很大的水柱，水柱产生的微小
气泡在破裂瞬间会产生高温并发出很大的声音，还会发出一道极短的光。在这个过程中，没有涉及的能量
转化是（ ）
A．机械能转化为声能
B．机械能转化为内能
C．光能转化为化学能
D．机械能转化为光能
17．（25-26 九年级上·山东青岛·阶段检测）如图甲所示为游乐园中过山车运行的情景，图乙是用小球和轨
道模拟过山车某段运行过程的示意图，小球从A 点由静止释放，沿轨道先后经过B、C、D 三点，最后到达
E 点时小球的速度为零。已知B、D 两点的高度相等，下列说法正确的是（ ）
A．小球在B 点的机械能等于其在D 点的机械能
B．小球在整个运动过程中将部分机械能转化为内能
C．小球从A 点运动到C 点的过程中，内能转化为机械能
D．小球从A 点运动到E 点的过程中，机械能保持不变
18．（24-25 九年级上·江苏宿迁·阶段检测）如图所示是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中①
和②为楔块，③和④为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中，有
以下说法：
A．缓冲器的机械能守恒
B．摩擦力做功消耗机械能
C．垫板的动能全部转化为内能
D．弹簧的弹性势能全部转化为动能
从上面选项中选择正确说法 ___________，然后解释该结构工作的原理 ___________。
19．（25-26 九年级上·新疆乌鲁木齐·期末）在一代代中国航天人的不懈努力下，实现了多项航天技术突破，
使我国成为航天强国。
(1)部分火箭发动机采用偏二甲肼作为燃料，主要是因为其____（选填“热值”或“比热容”）大，这意味着在完
全燃烧相同质量的燃料时能释放更____（选填“多”或“少”）的热量。燃料燃烧过程中将燃料的____能转化为
内能，从而产生巨大推力。
(2)空间站搭载的太阳翼可灵活展开，增大受光面积，以提高太阳能转化为电能的____（选填“功率”或“效
率”），这个能量转化过程与____（选填“风力发电”或“光伏发电”）的能量转化原理相同。太阳翼每平方米每
小时接收太阳能可以使质量为50kg 的水温度升高20 C
° ，则太阳翼每平方米每小时接收的太阳能为____J。不
计能量的损失[水的比热容为
3
4.2 10 J / kg
C
´
×°
]
20．（25-26 九年级上·广东广州·期末）某小组在“动手动脑学物理”活动中，查阅资料、制作模型如下。
(1)图a 是我国传统的“走马灯”，点燃底部蜡烛，将化学能主要转化成内能；空气受热上升驱动扇叶转动，带
动纸片小人转动，内能转化为___________能。这一能量转化过程与四冲程汽油机的___________冲程相似；
(2)图b 是简易热机模型，向易拉罐内注入半罐水，将其放在支架上，笔的尖端对准风扇的___________（选
填“扇叶”“中心”），点燃酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。这台热机模型的工作物质是___________
（选填“水蒸气”“空气与酒精的混合物”）；
(3)图c 枪虾的大螯猛地合上时，能挤出速度很大的水柱，水柱产生的微小气泡在破裂瞬间会产生高温并发
出很大的声音，还会发出一道极短的光。在这个过程中，机械能转化为___________能、___________能和
声能。
21．（25-26 九年级上·全国·单元测试）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？
22．（25-26 九年级上·山西运城·阶段检测）小明在一个视频中看到了一个“永动机”模型，如图所示。这个“永
动机”通过安放在转轮上一系列可动的悬臂实现永动，即左右两侧相同高度的小球，右侧的动力臂大于左侧
的阻力臂，进而驱动“魔轮”不停地顺时针转动。请你用所学过的能量相关的知识解释视频中“永动机”模型不
可能实现的原因。
迁移创新
23．（25-26 九年级上·山西吕梁·期末）阅读短文，回答问题。
压缩空气储能
如图甲是我国建设的全球最大压缩空气储能项目并网发电，这是我国新型储能技术应用的一个里程碑。
该项目的工作原理如图乙所示，用电低谷时段，将电网多余的电能通过空气压缩机把空气压缩到地下盐穴
中（地下盐层中的洞穴）；用电高峰时段，将储存在盐穴中的高压空气释放，驱动空气膨胀机转动，连接
发电机发电。
该工程就像一个“超级充电宝”，储存1000J 电能最终能放出720J 的电能，能够保障超过20 万户家庭用电需
求并减少二氧化碳排放。
(1)空气压缩机把_______能转化为________能；
(2)换热器是将热流体的部分内能转移给冷流体的装置，常温高压空气在“换热器2”处_______（选填“吸热”或
“放热”）；
(3)要增加项目储存的能量，请从工程建设角度思考，提出一条建议：________。
24．（25-26 九年级上·北京通州·期中）阅读短文，回答问题。
热功当量
在焦耳生活的时代，人们普遍相信热是一种没有质量的“热质流体”。但焦耳却提出了一个大胆的猜想：“热”
其实是能量的一种形式，可以与“功”互相转化。为了验证这个想法，他设计了一系列巧妙的实验。最经典的
是“桨叶搅拌”实验。在一个绝热的容器里装水，用下落的重物通过绳索带动桨叶转动使水的温度升高。他精
确测量重物的质量和下落的高度，计算出重力对重物做的功(
)
W
mgh
=
；同时测量水的质量和温度变化，根
据水的比热容，计算出水吸收的热量Q，然后用Q
W
=
找到热量与功的对应关系。当时热量的单位用的是“卡”
（热量单位“卡路里”，简称“卡”），功的单位是“J”。为了确保结论的普适性，他还用鲸鱼油、水银等液体代
替水测量热量与功的关系，得到了比较相近的结果，即产生一定量的热，总是需要消耗固定比例的功。焦
耳经过400 多次实验，并不断修正实验结果，最终确定了热与功的重要关系：1 卡的热量约等于4.18 焦耳
的功。这一关系后来被称为“热功当量”，它像一座桥梁，把“热”和“功”这两个看似独立的概念统一了起来。
焦耳的工作为物理学最基本的定律之一“能量守恒定律”的最终确立奠定了坚实的实验基础。
(1)在焦耳提出猜想“热是能量的一种形式”之前，人们普遍认为热是一种___________。
(2)“桨叶搅拌”实验中，带动桨叶转动的能量来自于（ ）（选项唯一）
A．水的内能
B．绝热容器的内能
C．重物的重力势能
D．电能
(3)“桨叶搅拌”实验中，水吸收热量的多少是通过公式___________来计算的。
(4)卡路里是焦耳时代热量的单位，科学家把1g 的水温度升高1℃需要吸收的热量值定义为1 卡（符号为
cal）。那时常见的单位还有“大卡（符号为kcal）”，1kcal=1000cal。若粗略地将热量和功的关系表示为1cal=4.2J，
把水的比热容[
3
4.2 10 J / kg
C
c
=
´
×°
水
中“J”换算成“cal”，则水的比热容还可以表示为c
=
水
___________。
