14.1能量的转化和守恒 精品导学案（含解析）初中物理人教版（2024）九年级全一册

第二章·内能的利用
第一节·能量的转化和守恒
【课标要求】
了解能量及其存在的多种形式。
认识能量的转移和转化。能解释一些常见现象中的能量转化过程。
了解能量守恒定律。有用能量守恒定律的观点分析物理现象的意识，体会能量守恒定律的普适性。
【学习目标】
能量形式与转化认知
核心：认识能量的多样性及 “转移” 与 “转化” 的本质区别
关键：能量的多种形式（风能、内能、化学能等）；能量转移实例（如凹面镜加热水，内能从凹面镜转移到水）；能量转化实例（如电动机通电转动：电能→机械能；光合作用：光能→化学能；摩擦生热：机械能→内能）。
能量守恒定律理解
核心：掌握能量守恒定律的内容及普遍性。
关键：定律表述（能量既不凭空消灭也不产生，转化或转移时总量不变）；适用范围（从天体到原子核，涵盖物理、化学、生物等多领域）；“第一类永动机” 不可实现的原因（违背能量守恒定律）。
能量转化实例分析
核心：能分析生活中能量转化或转移的具体过程。
关键：陨石坠入大气层（机械能→内能）；太阳能电池板（光能→电能）；内燃机做功冲程（内能→机械能）；电灯发光（电能→光能 + 内能）；水沸腾冲开橡皮塞（内能→机械能）。
能量守恒的应用意识
核心：运用能量守恒定律解释现象、解决实际问题。
关键：解释 “试管口白气”（水蒸气内能减少，转化为塞子机械能，自身液化成小水珠）；计算能量转化效率（如燃料燃烧放热与有用功的比值）；树立 “能量总量不变” 的普遍观念，理解任何能量变化过程都遵循守恒定律。
【重难分析】
重点：
理解能量的转化和守恒定律。
难点：
运用能量的转化和守恒定律对具体的自然现象进行分析，说明能量是怎样转化的。
【知识预习】
阅读课本P20~23，思考以下问题
1.分析下列能量转化实例，完成下列填空：
（1）双手迅速摩擦：________能→________能。
（2）黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好，放在阳光下： 太阳能→________能。
（3）将连在小电扇上的太阳能电池对着阳光：________ 能→ ________ 能。
（4）用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后再靠近细小的纸片：______ 能→_______能。
答案：机械，内；内；光，电；机械，电；
2.能量的转化：各种形式的能量在一定条件下都可以相互_______。用做功的方法改变内能，实质上是_______能和________能相互转化的过程。
答案：转化，内，机械；
3.能量的转移：能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从物体的一部分________到其他部分。用热传递的方法改变内能，实质上是_______能从高温物体转移到低温物体的过程。
答案：转移，内；
4.能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，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______保持不变。这就是能量守恒定律。
答案：转化，转移，总量；
重点梳理，答疑解惑
1.能量的转化
（1）能量及其存在的形式：如果一个物体能对别的物体做功，我们就说这个物体具有能。自然界有多种形式的能量，如风能、内能、水能、电能、化学能、核能等。
（2）能量的转移与转化：能量可以从一个物体转移到另一个物体，如发生碰撞或热传递时；也可以从一种形式转化为另一种形式，如太阳能电池、发电机等。
2.能量守恒定律
（1）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）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，也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。
（3）“第一类永动机”永远不可能实现，因为它违背了能量守恒定律。
【试题练习】
1.公路上使用的“风光互补”照明系统同时安装有风力发电机和太阳能电池板，如图所示。该系统可以将风力发电机或太阳能电池板提供的电能储存至蓄电池中，供路灯照明使用。下列说法正确的是( )
A.风力发电机将电能转化为机械能
B.太阳能电池板将电能转化为太阳能
C.蓄电池供电时将化学能转化为电能
D.路灯照明时将光能转化为电能
2.我国航天事业快速发展彰显了我国先进的科技水平。下列有关分析正确的是( )
A.我国空间站上的太阳能板将太阳能直接转化为机械能
B.我国天问一号在火星减速降落时，重力势能减小动能增大
C.嫦娥探测器静止在月球表面时，受力平衡
D.飞船返回舱在穿过大气层时与大气摩擦，能量总和会逐渐减小
3.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
4.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
5.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
6.如图所示是东北人冬季最爱吃的铁锅炖，下列说法正确的是( )
A.铁锅将温度传给大饼子
B.吃到热的菜烫嘴，是因为菜含有的热量多
C.有热量不断散失到空气中，这一过程不遵守能量守恒定律
D.炖菜的过程是利用热传递的方式使其内能增大的
7.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
答案以及解析
1.答案：C
解析：风力发电机是将机械能转化为电能，故A错误；
太阳能电池板工作时将太阳能转化为电能，故B错误；
蓄电池对外供电时相当于电源，将储存的化学能转化为电能，故C正确；
路灯工作时消耗电能，获取光能，是将电能转化为光能，故D错误。
故选C。
2.答案：C
解析：A.我国空间站上的太阳能板将太阳能直接转化为电能，供用电器使用，故A错误；
B.我国天问一号在火星减速降落时，天问一号的质量不变，速度减小，高度降低，动能减小，重力势能减小，故B错误；
C.嫦娥探测器静止在月球表面时，嫦娥探测器处于平衡状态，受力平衡，故C正确；
D.飞船返回舱在穿过大气层时与大气摩擦，由能量守恒得，能量总和不变，故D错误。
故选C。
3.答案：B
解析：A.燃料燃烧时，将化学能转化为内能，属于能量的转化，故A不符合题意；
B.用热水袋取暖，是热传递过程，内能从热水袋转移到其它物体上，属于能量的转移，故B符合题意；
C.钻木取火，是克服摩擦做功，将机械能转化为内能，属于能量的转化，故C不符合题意；
D.电动机带动水泵把地下水送到地面，电动机工作时将电能转化为机械能，属于能量的转化，故D不符合题意。
故选B。
4.答案：B
解析：A.太阳能电池发电是太阳能转化为电能，故A不符合题意；
B.泥石流冲垮房屋主要是力对物体做功，属于机械能的转移，没有典型的能量转化，故B符合题意；
C.电风扇通电吹风是电能转化为机械能，故C不符合题意；
D.雷击引发森林火灾是电能转化为内能，故D不符合题意。
故选B。
5.答案：C
解析：A.光热电站并不是直接将光能转化为电能，而是先将太阳能通过熔盐吸热转化为内能，再通过加热水产生蒸汽推动汽轮机转化为机械能，最后转化为电能，故A错误；
B.太阳能是可再生能源，因为太阳的能量在人类时间尺度上是取之不尽、用之不竭的，故B错误；
C.熔盐吸收阳光的能量是通过热传递实现的，其内能因此增加，故C正确；
D.根据能量守恒定律，能量在转移和转化过程中总量保持不变，故D错误。
故选C。
6.答案：D
解析：A.铁锅将热量传给大饼子，使大饼的内能增大，温度升高，故A错误；
B.吃到热的菜烫嘴，是因为菜的温度高。热量是过程量，不能说含有的热量的多少，故B错误；
C.有热量不断散失到空气中，但是能量保持不变，则这一过程仍然遵守能量守恒定律，故C错误；
D.炖菜的过程食物吸收热量，内能增大，是利用热传递的方式使其内能增大的，故D正确。
故选D。
7.答案：A
解析：A.钢铁在火炉中熔化并没有能量的转化，只是热能的转移。因此，这个现象在假设条件下仍然能发生，故A符合题意；
B.古人钻木取火时，机械能转化为热能，涉及到了能量的转化，与假设条件相违背，故B不符合题意；
C.电动机通电转动时，电能转化为机械能，涉及到了能量的转化，与假设条件相违背，故C不符合题意；
D.手机充电时，电能转化为化学能，涉及到了能量的转化，与假设条件相违背，故D不符合题意。
故选A。