第十四章第3节 能量的转换和守恒 教学课件 2022-2023学年人教版物理九年级上册(共37张PPT)

(共37张PPT)
第十四章 内能的利用
14.3 能量的转换和守恒
人教版·九年级上册
学习目标
1.了解能量及其存在形式。
2.知道能量的转移和转化，理解能量守恒定律。（难点）
3.能用能量守恒定律来分析生活现象。（重点）
2.能量守恒定律：能量不会凭空______，也不会凭空______，能量的转化过程中，能量的________。
预习检测
1.能量转化：自然界中的各种现象都是 ________的，能量转化是________的，在一定条件下，各种形式的能量是可以________的。
相互联系
普遍存在
相互转化
消失
产生
保持不变
请同学们自学课文，找出答案。
1.
走进新课
想一想：生活中有哪些能量可以转换成其他能量？
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走进新课
你知道地球上的能量来自哪里吗？
来自太阳辐射的能量：来自太阳的能量。包括直接来自太阳的能量（如太阳光热辐射能）和间接来自太阳的能量（如煤炭等）
来自地球内部的能量：一种是地球内部蕴藏的地热能，如地下热水、地下蒸汽、干热岩体；另一种是地壳内铀、钍等核燃料所蕴藏的原子核能。
天体引力能：月球和太阳等天体对地球的引力产生的能量，如潮汐能。
电灯泡工作后用手摸一下，会明显感觉到烫手，这是什么原因呢？
热传递
热传递的本质是内能的转移
知识点1
能量的转化
讨论与思考
掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低。这其中是什么原因呢？能量是怎样转化的呢？
重力势能
动能
小球在弹跳过程中受空气阻力的影响，能量有所损失，所以越跳越低。
实验与探讨
下面分组来完成实验，探究其中能量变化：
小组1：来回迅速摩擦双手。
小组2：黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下。
小组3：用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后再靠近细碎的制片。
动能转化为内能
太阳能转化为内能
动能转化为电能
在一定条件下，自然界中各种形式的能量都可以相互转化，并且这种转换是非常普遍的。
拉长的橡皮筋
运动的足球
太阳光
动能转为弹性势能
光能转为内能
内能转为动能
各种形式能量之间可以相互转化
例如：
电动机可以将电能转化成机械能
热水器可以将电能转化成内能
电解池可以将电能转化成化学能
电灯可以将电能转化成光能
钻木取火
水电站里水轮机带动发电机发电
电动机带动水泵把地下水送到地面
机械能转化为内能
机械能转化为电能
电能转化为机械能
尝试说出下列图片中有哪些能量转化
在分析能量的转移与转化的具体实例时,关键是明确过程前后的能量的形式。
常见的能量转化
拓展延伸
小练笔
空中悬停，质量不变，速度不变，动能和势能都没变
下列有关能量转化的表述中,正确的是( )
A．汽油机做功冲程中,机械能转化为内能
B．空中悬停的直升机的机械能不断增大
C．匀速上升的电梯中的人,他的机械能不变
D．电饭锅工作时电能转化为内能
D
知识点2
能量守恒定律
能量可以转化成其他形式的能量，例如荡秋千过程中，一部分机械能转化成了内能。
所以能量总量不会变，只会以一种形式转化成其他形式，或者从一个物体转移到其他物体。
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。
电能
内能（发动机发热）
机械能（扇叶旋转）
射击训练中，一支手枪扣动扳机后，没有击中靶子，那么子弹从弹夹到落陷土地中。请你说出以上过程中发生了哪些能量转化。
化学能
（弹药燃烧）
内能
（释放热能）
机械能
（推动子弹）
一株向日葵在阳光照射下会进行光合作用，那么在光合作用下又有哪些能量变化呢？
光能
（太阳辐射）
化学能
（葡萄糖）
拓展延伸
永动机
永动机是一种不需要外界输入能量或者只需要一个初始能量就可以永远做功的机器。在历史上，永动机一直被人们讨论和研究，但是，这种机械是不可能制造出来的，原因是违反能量守恒定律和热力学定律。热力学第一定律的表述方式之一就是：第一类永动机不可能实现。
脑洞大开
这个永动机有可能实现吗？
小练笔
热传递从高温物体向低温物体传递
关于能量转化与守恒的理解,下列说法中正确的是( )
A．凡是能量守恒的过程就一定会发生能量的转化
B．摩擦生热的过程是不可逆过程
C．空调机既能制热又能制冷,说明热传递不存在方向性
D．由于能量的转化过程符合能量守恒定律,所以不会发生能源危机
B
归纳总结
1.能量的转化：在一定条件下，各种形式的能都可以相互转化。
2.能量守恒定律：能量不会凭空消失，也不会凭空产生，只会从一个形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化过程中，能量的总量保持不变。
随堂练习
能量的转化
1.下列关于能量转化的说法,正确的是( )
A．图a中,风力发电将空气的动能转化为电能
B．图b中,拉开的弹弓将石子弹出的过程,弹性势能增大
C．图c中,“神舟五号”载人飞船成功返航,返回舱在减速着陆过程中机械能守恒
D．图d中,水平路面上疾驰的汽车,将重力势能转化为动能
A
走路就会发光，说明先有机械能，最后发光说明有光能
2.现在流行一款鞋,穿上它走路时,鞋会发光,站着不动就不会发光.则这款鞋发光的原理,从能量转化的角度分析正确的是( )
A．机械能转化为电能,再转化为光能
B．电能转化为机械能,再转化为光能
C．机械能转化为光能,再转化为电能
D．光能转化为机械能,再转化为电能
A
能量守恒定律
3.如图展示了一个极具想象力的设想,其大意是: 上面水池中的水流下来,冲击叶轮转动;叶轮带动打磨轮和水泵的轴转 动;人利用打磨轮打磨工件,同时,运转的水泵又把流到下面水池的水抽到上面的水池中……，只要一开始在上面水池中注满水,就能通过水的上下循环,使机器不停地工作.
(１)按要求填写表中空白.
(２)这个设想曾得到不少人的赞许,并把这个装置誉 为“永 动 机”.那么,这个装置真的能“永动”吗 为什么
物理现象(摘取原文) 物理知识
① 重力势能转化为动能
② 人们利用打磨轮打磨工件
上面的水池中的水流下来，冲击叶轮转动
机械能转化为内能
（2）不能；没有遵循能量守恒定律
粗糙斜面意味着肯定会有部分机械能转化为内能
4.一物体沿固定的粗糙斜面下滑,物体在下滑的过程中,可能的情况是( )
A．动能不变,势能减小,机械能变大
B．动能变大,势能减小,机械能不变
C．动能增大,势能减小,机械能变小
D．动能减小,势能增大,机械能减小
C
课堂小结
能量的转化
能量的形式多种多样，一定条件下能量能够相互转化
遵循
能量的总量不会改变
能量只会从一种形式转化到其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体
能量守恒定律
课后习题
1.如图所示的情景中,关于能量的说法正确的是( )
D
2.根据能量守恒定律,下列情形可能发生的是( )
A．随着科学技术不断发展和提高,永动机是可以制成的
B．两个斜面相对连接,小球从左斜面滚下后冲上右斜面
C．电水壶里的水沸腾后断电,水的沸腾却一直持续下去
D．出枪膛的子弹射穿木板后,以更快的速度继续运动
B
1. 一支向高空瞄准的步枪，扣动扳机后射出一颗子弹，子弹没有击中目标，最后下落陷在土地中。请你说出以上过程中发生了哪些能量转化。
动手动脑学物理
【答案】步枪内的火药燃烧，将化学能转化为内能；子弹从枪膛中射出的过程，部分内能转化为机械能。上升过程中动能转化为重力势能；下落过程中重力势能转化为动能；陷入土地中时，动能转化为内能。（在上升和下落的过程中，子弹克服空气阻力做功，将一部分机械能转化为内能。）
2.请从能量转化的角度具体说明以下效率的意义。
（1） 某太阳能电池工作的效率是16%
（2） 某电动机工作的效率是83%
（3） 某锂电池充电时的效率是99%
（4） 某柴油机工作的效率是35%
（5） 某电热水器工作的效率是87%
【答案】（1）该太阳能电池工作时，把太阳能的16%转化为电能；
（2）该电动机工作时，把其消耗的电能的83%转化为机械能；
（3）该锂电池充电时，把其消耗掉的电能的99%转化成了化学能；
（4）该柴油机工作时，把柴油燃烧所释放的能量的35%转化成了有用的机械能；
（5）该电热水器工作时，把其消耗掉的电能的87%转化为水的内能。
3.小华家使用的是天然气热水器，该热水器的铭牌标明了它的热效率，表示该热水器工作时，天然气完全燃烧所消耗的化学能，有多大比例转化为水的内能。小华尝试估测该热水器的热效率，以核对铭牌上的数值是否准确。他把家里自动洗衣机的“水量”设置为40 L，用热水器输出的热水注入洗衣机，当注入水的体积达到40 L时洗衣机便会自动停止注水。已知当时自来水的温度是15 ℃，热水器输出热水的温度为40 ℃，注水前天然气表的示数是2 365.89 m3,注水后变为2 366.05 m3,天然气的热值为3.2×107 J/m3。请你估测该热水器的热效率。
【答案】40 L水的质量m＝ρV＝1.0×103 kg/m3×0.04 m3＝40 kg，则水吸收的热量：Q吸＝cm（t－t0）＝4.2×103J/（kg·℃）×40 kg×（40 ℃－15 ℃）＝4.2×106 J。
天然气完全燃烧放出的热量：Q放＝Vq＝(2 366.05 m3－2 365.89 m3)×3.2×107 J/m3＝5.12×106 J。热水器的热效率：
η＝ ＝ ≈0.82＝82%。
4.释放化学能的过程不断地发生在你的体内。食物也是一种“燃料”，营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需的能量。这种过程没有火焰，但化学能同样可以转化为4.内能，因此人的体温保持在37 ℃左右。从能量守恒的角度说说，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。
【答案】食物的化学能除转化为内能外，还转化为机械能，使人体器官和人体肌肉运动。因为人体内还会产生微弱的生物电流，所以食物提供的化学能还可以转化为电能。食物的化学能还可以转化为人体本身的化学能，以脂肪的形式储存于体内。科学报告略。