11.1能量守恒定律 &11.2 能量转化的方向性和效率 课件 (共28张PPT)2023-2024学年初中物理教科版九年级下册

(共28张PPT)
第十一章 物理学与能源技术
第1节 能量守恒定律
第2节 能量转化的方向性和效率
我们身边的许多物体都存在能量，物体的能量并不是一直不变的，在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转移或转化的。
1.知道各种形式的能量是可以相互转化的，能解释一些常见现象中的能量转化问题。
2.掌握能量守恒定律，并利用能量守恒定律解释“永动机”无法实现的原因。
3.知道能量的转化和转移有一定的方向性。
4.了解能量转化效率η=
任务一
能的转移与转化
拉长的橡皮筋
活动1：同学们交流讨论说出图中的物体各具有什么形式的能量吗？
山巅的危石
运动的足球
西藏羊八井地热池
食 物
太阳光
重力势能
动能
化学能
弹性势能
内能
太阳能
活动2：做一做下面两个小实验，观察发生的实验现象，讨论发生了哪些能量转化？
实验1：快速摩擦双手，手感觉发热
实验2：塑料梳子与头发摩擦，再靠近纸片，梳子吸纸片。
实验1：机械能转化为内能
实验2：机械能转化为电能
活动3：不同形式的能量可以相互转化，交流合作完成下图中能量转化的实例。
蒸汽机
摩擦生热
太阳能电池
电 灯
电热器
发电机
电动机
充电机
电 池
光合作用
燃料燃烧
太阳能热水器
高温物体发光
吸热化学反应
放热化学反应
火药爆炸
加压使化学平衡移动
地热发电
纳米层次上实现将光能转化为机械能
手摇发电机
活动4：生活中不仅会发生能量的转化，还存在能量的转移。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。
②水的机械能转移到了水车上，能量的形式没有变化。
①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。
问题：小组交流讨论，说说哪些现象发生了能量转移？
活动小结
1.自然界存在多种形式的能量。
2.不同形式的能之间，在一定条件下可以相互转化。
3.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。
任务二
能量守恒定律
活动：生活中我们发现停止用力，秋千会越摆越低，掉落的弹性小球会跳起，但是越跳越低。
大量的实验表明，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。这就是能量守恒定律。
问题1：分析活动现象，解释产生这些现象的原因。并说说你对能量守恒定律的理解。
（1）它们的高度降低，说明机械能减少了，但能量并没有丢失，实际上是通过做功把一部分机械能转化为了内能。
（2）①能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，所有能量转化的过程，都服从能量守恒定律。
②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。
问题2：不少人曾设想制造一种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。然而，从没有一种永动机成功过。从能量守恒的角度说明它为什么不能一直工作下去？
要使机器持续不断地做功，就要消耗能量把低处的水抽到高处，而做机械运动的各部件间有摩擦，会有部分机械能转化为内能，一部分能量用来对外做功抽水，使流下的水不能全部抽回.违背能量守恒定律的永动机是永远不能制成的。
能量守恒定律使人们认识到：
任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永动机。
活动小结
1.能量守恒定律：能量既不能创造，也不会消失；当能量从一个物体转移到其他物体或从一种形式转化为其他形式时，总量不变。
2.由能量守恒定律可知，“永动机”是不可能制造出来的。
任务三
能量转化的方向性
在寒冷的冬天同学们手捧热水袋时，手和身体变热，热水袋的热水温度会降低。在这种内能转移的过程中，内能总是自动地从高温物体向低温物体转移。
活动：自主学习课本P43页内容，交流问题。
问题1：试着分析以下过程能否实现,以及实现过程中的能量转化情况。
(1)一杯水静置一段时间后,其中的一部分水自行从另一部分水中吸取热量,沸腾成水蒸气,另一部分水则内能减少,凝结成冰.
这是不可能的，温度高的那部分水不可能从温度低的部分吸收热量。
在热传递的过程中，内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反。
电冰箱制冷要消耗电能
1.能量转移的方向性
在热传递的过程中,内能总是自发地从高温物体转移到低温物体.如果要使内能从低温物体转移到高温物体，就需要消耗其他形式的能量。
例如，电冰箱、空调就需要消耗电能。
空调制冷制冷要消耗电能
(2)枯萎的花儿，自发从空气中吸取能量和水分，重焕青春
这是不可能的。因为被其他物质吸收后变为周围环境的内能,枯萎的花儿无法把这些内能收集起来重新利用。
(3)坡底的巨石从周围环境中获取能量，滚向坡顶
机械能可以全部转化为内能，而内能不可全部转化为机械能而不引起其他变化！
2．能量转化的方向性
研究表明，如果某个过程中涉及了热量,能量的转化（和转移）就将是“覆水难收”,这些机械能、内能无法再转化回可以被利用的能源.
(4)汽车从北京开到天津，掉转车头,可以不再消耗新的燃料,从空气、尾气中吸取能量，返回北京.
小结：通过以上的分析很明显这些过程都是不可能实现的，我们在现实生活中也从未看到这样的现象发生过。自然界中许多自发的过程都是有方向的，或者说能量的转化和转移也是有方向的。
问题2：既然能量是守恒的，不可能消灭，为什么我们还要节约能源？
能量转化和转移的方向性
（1）机械能可以全部转化为内能，而内能不可能全部转化为机械能而不引起其他变化。
（2）内能总是自发地从高温物体向低温物体转移，而不会自发地由低温物体向高温物体转移
任务四
能量转化中的效率
活动1：交流讨论以下愿望能实现吗？
(2)使用电梯时,希望每消耗1千瓦时的电能完全转化成人或物体的势能。
(1)烧水时,希望将天然气燃烧产生的热量完全传递给水壶中的水.
(3)骑自行车时希望我们消耗的每一分体能全部转化自行车的人的动能？
生活经验告诉我们，这些愿望都不可能发生。在所有的能量利用过程中，能量损耗不可避免 。
活动2：阅读课本P44页内容，了解能量转化效率。
以天燃气烧一壶水为例：
(1)输入能量:把天然气完全燃烧释放出的化学能称为输入能量.
(3)输出无效能量:把散发到大气、壶体中的那部分能量称为输出无效能量。
(2)输出有效能量:水吸收的那部分能量称为输出有效能量.
输入能量=输出有效能量+输出无效能量
为了进一步描述这些过程，人们定义了能量的转化效率。
①在所有的能量利用过程中，能量损耗不可能避免，因此存在以下关系：输入能量总大于输出无效能量，任何情况下，η都小于1。
②在所有的能量利用的过程中，都有以上的关系。
提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心，是可持续发展的重要措施之一。
能量转化效率η=
1.如图所示的四幅图中，仅发生能量转移的是（ ）
A
往饮料中加冰块
B. 煤气炉将冷水烧热
C. 卫星绕地球飞行
D. 钻木取火
2.如图所示，用酒精灯加热试管里的水，产生的水蒸气将试管塞冲向空中，在这个过程中，能量转化的顺序为(　　)
A．内能→机械能→化学能
B．化学能→内能→机械能
C．机械能→内能→化学能
D．内能→化学能→机械能
B
3.自由运动的滚摆，每次上升的高度逐渐减小，下列说法正确的是 （ ）
A、机械能守恒
B、能量正在消失
C、只存在动能和重力势能的相互转化
D、减少的那部分机械能转化为内能，但总的能量守恒
D
4.下列关于能量的转化和守恒的说法中错误的是（ ）
A.高山上滚下的石块越来越快，说明重力势能转化为动能
B.酒精燃烧时，将化学能转化为内能
C.发电机发电时，将机械能转化为电能
D.人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生
D
总结：请画出本节内容的思维导图
能量守恒定律
能的转移与转化
能量的利用
区分能量的转移与转化
能量守恒定律
内容
“永动机”是不可能制造出来的。
能量转移和转化的方向性
能量转化中的效率
能量转化的方向性