14.1能量的转化与守恒 学案 人教版（2024）>九年级全册

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【学习目标】
1. 知道生活中各种各样的能量
2. 知道生活中能量转化的实例
3. 掌握能量守恒定律
4. 能用能量守恒定律分析生活中的对应现象
【自主学习】
一、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，发现能量转化非常普遍。在一定条件下各种形式的能量是可以相互转化的：摩擦生热，机械能转化为 ；水电站里水轮机带动发电机发电，机械能转化为 ；电动机带动水泵把水送到高处，电能转化为 ；植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为 ；燃料燃烧时发热，化学能转化为内能。
能量转化和转移的区别：（1）能量转化时能的形式发生了变化；（2）能量转移时能量的形式并没有发生变化。
二、能量守恒定律
大量事实表明，能量既不会凭空消失，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，能量的总量 。这就是能量守恒定律。
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，都遵循能量守恒定律。
不少人曾经设想制造一种不需要动力就可以源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫作 。
【例1】图是“风能——太阳能”路灯电路示意图，下列关于能量转化的说法正确的是（　　）
A．风力发电机：电能→机械能
B．太阳能电池：太阳能→电能
C．蓄电池充电：化学能→电能
D．路灯工作：电能→化学能
【例2】假如“能量只能转移不能相互转化”，则下列现象还能发生的是（　　）
A．钢铁在火炉中熔化
B．古人钻木取火
C．电动机通电转动
D．给手机充电
【例3】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
【例4】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
【例5】如图所示，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
【例6】科学家正在用“以声消声”的方法开发一种新的反噪声术。简单地说，就是用话筒将噪声收集起来传送到专门的电脑进行分析，根据分析结果通过喇叭发出新的噪声，它恰好能将原来噪声的振动抵消，从而达到消除和降低噪声的目的。你分析，这种“以声消声”的技术，能量 消失（填写“有”或“没有”）；如图展示的是冰壶竞赛，冰壶向前运动时，同队有两名队员手持毛刷，在冰壶运行的前方用力左右擦刷冰面，刷冰时，使冰层表面温度升高，让表面上的冰层熔化；冰层熔化后，大大减小了摩擦力，使冰壶溜进营垒或接近营垒。在这一过程中，发生的能量转化是 。
【例7】如图是汽油机的能量流向图，在能量的利用过程中，大量向外散失的能量不会自动再汇集回来，这说明能量的转化和转移具有 。同时能量在转化和转移过程中总量保持 。
例6图 例7图
【例8】《天工开物》中记载的“透火焙干”是造纸的一道工序，其做法是将刚生产出的湿纸张贴在烤火的墙上，如图所示。湿纸之间难以分开是因为分子间有 ；将湿纸“焙干”，燃料燃烧时将 能转化为内能。
【课后巩固】
1．4月24日17时17分，航天员陈冬、陈中瑞、王杰乘坐神舟二十号飞船奔向中国空间站，入轨约6.5小时后，采用自主快速交会对接模式对接天和核心舱，形成三船三舱组合体，与神舟十九号乘组“太空会师”。下列说法正确的是（ ）
A．火箭上升过程中相对于地面是静止的
B．火箭加速升空过程中机械能保持不变
C．火箭加速升空的过程中惯性逐渐变大
D．空间站的太阳能电池板工作时，将太阳能转化为电能
2．下列关于能量转移和转化的方向性的说法中，不正确的是（　　）
A．在自然界中不是所有能量都能利用
B．能量的利用是有条件的，也是有代价的
C．不同温度的物体发生热传递时，热量可以自发地从高温物体传到低温物体
D．汽车刹车时，车的动能转化为内能，这些内能可以收集起来，再作为车行驶的动力
3．2024年11月15日23时13分，搭载天舟八号货运飞船的长征七号遥九运载火箭，在我国文昌航天发射场点火发射，约10分钟后，发射取得圆满成功（如图）。下列说法正确的是（ ）
A．火箭点火升空过程中的能量转化主要是内能转机械能
B．火箭的发射过程中，燃料若不完全燃烧，推力不受影响
C．火箭使用液氧煤油作为燃料，主要是因为液氧煤油的热量大
D．火箭的外壳与大气摩擦生热是创造了能量，不遵循能量守恒定律
4．如图是古人锻造铁器的过程，下列说法正确的是（　　）
A．加热铁的阶段，铁熔化需要放热
B．锻打过程中，铁块含有的热量增加
C．淬火时铁的内能减少，温度降低
D．加热和淬火时都是将内能转化为机械能
5．如图是新型“光导纤维照明系统”，让太阳光先通过可过滤部分紫外线的玻璃球罩，再通过透镜将光会聚到光导纤维里，将太阳光导入室内不同的地方，此系统具有安全性能高、不带电、能使植物进行光合作用的特点。以下说法正确的是（　　）
A．聚光透镜能对光线进行会聚，这种透镜一定不能成像
B．光通过光导纤维时，在其内部发生的是折射现象
C．紫外线光照强度越大，对人体越有利
D．植物光合作用将太阳能转化为化学能贮存在植物体内
6．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
7．如图所示实验是蒸汽机工作原理图。对这个原理图中的情境，下列解释错误的是（　　）
A．燃料的化学能转化为水的内能
B．整个过程中能量是守恒的
C．水蒸气把塞子冲出去是内能转化为机械能
D．白雾是水蒸气做功后内能增大形成的
8．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
9．2021年9月30日9时47分，世界首个非补燃压缩空气储能电站——江苏金坛压缩空气储能向国家电网发出第一度电。该技术是用电网过剩或非峰值电能将空气压缩至高压状态，并储存至地下盐穴；在高峰用电时，再将压缩空气加以释放做功发电。储能过程的能量转化是（　　）
A．电能转化为机械能再转化为化学能
B．电能转化为机械能再转化为内能
C．电能转化转内能再转化为化学能
D．机械能转化为电能再转化为机械能
10．如图所示，图甲是古代的水磨，流水冲击水轮，水轮转动从而碾谷、磨面等；图乙是现代的水电站，流水冲击水轮，带动发电机发电。下列说法错误的是（ ）
A．图甲是利用了水的机械能，所以能量直接消失
B．图乙中的拦河大坝，起到了提高水重力势能的效果
C．流水冲击水轮的过程中，流水速度减小，所以其动能减小
D．流水通过水轮后，其机械能减小
11．下列能量转化或转移的情景中，属于能量转移的是（　　）
A．燃料燃烧时发热
B．用热水袋取暖
C．钻木取火
D．电动机带动水泵把地下水送到地面
12．我国太原卫星发射中心成功将搭载“谷神星一号”运载火箭的“天启星座”33-36星送入预定轨道。如图是其中一颗卫星入轨后绕地球飞行的简化图。下列关于该卫星运行时的说法正确的是（ ）
A．相对于地球是静止的
B．受到了平衡力的作用
C．具有的惯性消失了
D．遵循能量守恒定律
13．如图所示的情景中，下列说法正确的是（　　）
A．甲图中用煤气烧水，水温越高，水含有的热量越多
B．乙图中水蒸气将瓶塞顶出，是通过热传递的方式改变瓶塞的内能
C．丙图中压缩空气，硝化棉燃烧，此过程能量的转化与汽油机的压缩冲程相同
D．丁图中的水轮机能一直转动下去，该装置可以创造动能
14．国之重器彰显华夏科技实力，下列关于能量转化的说法正确的是（　　）
A．三峡水电站工作时，将机械能转化为电能
B．国产大飞机C919飞行时，燃料的化学能全部转化为飞机的机械能
C．火箭搭载宇宙飞船加速升空时，飞船的重力势能变小
D．“奋斗者”的锂电池为推进器供电时，化学能转化为内能
15．如图是一种太阳能背包，背包面上有一太阳能电池板，书包里有一蓄电池，可以给手机、小风扇等电子产品供电。下列关于该背包的说法不正确的是（ ）
A．太阳能电池板将太阳能转化为电能
B．给蓄电池充电将内能转化为化学能
C．蓄电池放电时将化学能转化为电能
D．小风扇工作时将电能转化为机械能
16．如图所示是物理课本中的一些插图，下列分析中正确的是（　　）
A．甲图中热气球升空，原因是气球内气体被加热膨胀后密度大于外界气体的密度
B．乙图中温度计升高相同的示数反映了水和食用油吸收了相同的热量
C．因图中掉在地上的弹性小球会弹起，但越弹越低，说明这一过程中能量不守恒
D．丁图中紧压的两块铅柱下面吊一个重物不能把它们拉开，说明分子间存在引力
17．《天工开物》中记载“凡炒诸麻菜籽，宜铸平底锅，投子仁于内，翻拌最勤”，如题图，被翻炒的“麻菜籽”温度逐渐升高，内能 （选填“增加”或“减少”），“麻菜籽”香味四溢，这是 现象，且温度越 （选填“高”或“低”），香味越浓。
18．《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。”，如题图甲，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。
19．抽水蓄能电站的基本结构如图所示，当电网上的电能不足时，打开大坝使原来抽到高处上水库的水再流回下水库。水流从上水库流向下水库的过程中 能主要转化为 能，并利用水流的 能推动蓄能机组转动，带动发电机工作。
20．要实现中国2030年前“碳达峰”的目标，需大力发展风力发电，如图所示，风力发电站将 转化为 。
18题图 19题图 20题图
21．目前我县正在兴建的孤山水电站，针对大坝涉及的物理知识，回答：水电站是利用 转化为 能的原理。如果是你负责建设水电站选址，从能量转换角度你将选择如图所示的地址 （选填“甲”或“乙”）。

22．我国在能源的合理开发与利用方面，取得了瞩目的成就。2023年4月12日，电动汽车越来越普及，许多电动汽车安装了能量回收装置，其中一种能量回收方式是踩下制动踏板时，将 能转化为电能，再将电能转化为
能储存在蓄电池里。
23．小明书桌上摆放了一个有趣的科学玩具——牛顿摆，如图。当最左边的小球撞击紧密排列的另外四个球后，最右边的小球向右摆动；当最右边的小球撞击后，最左边的小球向左摆……，小明发现随着时间的推移两侧小球摆动的幅度越来越小，最后全部静止。上述现象中，能量是不是逐渐消失了？
说说你的由 。

24．神舟腾空载梦行，万众期待共云飞。2024年10月30日，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约10分钟后，神舟十九号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，航天员乘组状态良好，发射取得圆满成功。综合上述材料，回答下列题。
火箭上升时，发动机将燃料燃烧释放的 能转化为飞船的 能。“神舟十九号”进入预定轨道主要依靠太阳能帆板将 能转化 能供飞船工作。
1．将小球水平抛出，其部分运动轨迹如图甲所示，小球在运动过程中经过A、B两点，在这两点的动能和重力势能的关系如图乙所示，若A 、B 两点为图甲中“①、②、③”点中的某两点，则B点可能是其中的 （选填“①”、“②”或“③”）点；整个能量 转化的过程中，能的总量 （选填“守恒”或“不守恒”）。
2．再生制动技术可将车辆制动时的动能（EK）转化为电能储存，提升能效。某款汽车在平直公路上进行测试时，关闭发动机后，开启和关闭再生制动器两种情况下，动能（EK）随汽车通过路程（s）的图像如图12所示。请完成下列问题：(1)请从物理学角度结合图像分析使用再生制动器的优点有哪些？（列出两条即可）
(2)①、②中哪一条是开启再生制动系统后的图线？请说明你的理由。
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。试卷第1页，共3页
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【参考答案】
一、能量的转化：内能 电能 机械能 化学能
二、能量守恒定律：转化 转移 保持不变 永动机
【例1】B 【例2】A 【例3】C 【例4】B 【例5】D 【例6】没有 机械能转化为内能
【例7】方向性 不变 【例8】引力 化学
课后巩固
基础练习
1. D 2. D 3. A 4. C 5. D 6. C 7. D 8. B 9. B 10. A 11. B 12. D 13. C 14. A 15. B 16. D
17. 增加 扩散 高
18. 动 机械 不能
19. 重力势 动 动
20. 风能 电能
21. 机械 电 乙
22. 机械 化学
23. 不是 小球在空气中运动以及和其它小球碰撞过程中，部分机械能转化成了小球与空气的内能，导致小球的机械能不断变小，因而摆动的幅度会越来越小。
24. 内 机械 太阳 电
能力提升
1. ① 守恒
2. (1)节能、制动距离短（其他答案合理即可得分）
(1)“①”为开启再生制动后的图线，因为启动再生制动系统后，部分能量转化为电能储存起来，导致克服摩擦做功减少，制动距离变短。
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