21.1能量的转化与守恒（课件）2025-2026学年九年级物理全册沪科版（2024）26页ppt

(共26张PPT)
幻灯片 1：封面
标题：21.1 能量的转化与守恒
副标题：探索自然界的基本规律
姓名：[你的名字]
日期：[具体日期]
幻灯片 2：课程导入
生活现象：我们的生活中充满了能量变化的现象 —— 电灯发光时电能变成了光能和热能，汽车行驶时燃料的化学能变成了机械能和热能，太阳能热水器将太阳能转化为水的内能…… 这些能量的变化遵循什么规律呢？
问题引导：能量在转化过程中会凭空产生或消失吗？不同形式的能量之间如何转化？是否存在一种普遍适用的规律来描述能量的变化？
学习目标：本节课我们将认识能量的多种形式，探究能量转化的过程，理解能量守恒定律的内容和意义，并了解其在生活和科技中的应用。
幻灯片 3：能量的多种形式
机械能：物体由于运动或位置而具有的能量，包括动能（物体运动所具有的能量，如行驶的汽车、飞行的小鸟）和势能（物体由于位置或形变而具有的能量，如高处的重物具有重力势能，被压缩的弹簧具有弹性势能）。
内能：物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和，也叫热能，与物体的温度、质量等有关，如热水具有内能，燃烧的火焰能传递内能。
电能：由电荷的定向移动产生的能量，是现代生活中应用最广泛的能量形式之一，如电池提供的电能、电网输送的电能。
化学能：物质发生化学反应时释放或吸收的能量，储存在物质的化学键中，如燃料（煤、石油、天然气）、食物、电池中都储存着化学能。
光能：光所具有的能量，如太阳光能、灯光能，可通过光合作用转化为化学能，或通过太阳能电池转化为电能。
其他形式：还包括核能（原子核发生变化时释放的能量）、声能（声音传播时携带的能量）等。
图片展示：展示不同能量形式对应的生活场景图片，帮助理解能量的多样性。
幻灯片 4：能量的转化 —— 生活中的实例分析
实例 1：火力发电
转化过程：燃料（煤、天然气）的化学能→燃烧释放内能→水受热变成水蒸气，内能转化为水蒸气的机械能→水蒸气推动汽轮机转动，机械能转化为发电机的机械能→发电机发电，机械能转化为电能。
能量流向：化学能→内能→机械能→电能。
实例 2：电动机工作
转化过程：电网或电池提供电能→电动机转动，电能转化为电动机的机械能→同时由于电动机线圈有电阻，部分电能转化为内能（电动机发热）。
能量流向：电能→机械能 + 内能。
实例 3：太阳能电池板
转化过程：太阳光的光能照射到太阳能电池板上→电池板将光能转化为电能→电能可直接使用或储存在蓄电池中（电能转化为化学能）。
能量流向：光能→电能→（储存时）化学能。
实例 4：食物消化与运动
转化过程：食物中的化学能被人体消化吸收→转化为人体的内能（维持体温）和机械能（用于运动、工作等）。
能量流向：化学能→内能 + 机械能。
幻灯片 5：能量转化的普遍性与方向性
普遍性：能量的转化是普遍存在的，自然界中的一切过程都伴随着能量的转化或转移。能量的转移是指能量从一个物体传递到另一个物体（如热传递），能量的转化是指能量从一种形式变成另一种形式（如电灯发光）。
方向性：能量的转化和转移具有方向性。例如，热量总是自发地从高温物体传递到低温物体，而不会自发地从低温物体传递到高温物体；电能可以通过电动机转化为机械能，但机械能很难全部转化为电能而不产生其他影响；燃料燃烧释放的化学能可以转化为内能，但内能很难全部转化为化学能储存起来。
实例说明：汽车行驶时，燃料的化学能转化为机械能和内能，但散失的内能无法自动转化为化学能再次供汽车使用；电灯发光时，电能转化为光能和内能，光能和内能也无法全部变回电能。
幻灯片 6：能量守恒定律的发现与内容
发现历程：19 世纪，多位科学家通过对热现象、电现象、机械运动等的研究，逐渐认识到能量的转化和守恒规律。德国物理学家迈尔、亥姆霍兹，英国物理学家焦耳等为能量守恒定律的建立做出了重要贡献，焦耳通过大量实验精确测量了热功当量，为定律的建立提供了实验基础。
定律内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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，也称为热力学第一定律。
公式表达：若一个系统初始的总能量为\(E_初\)，经过一系列转化或转移后，末态的总能量为\(E_末\)，则\(E_初=E_末\)。在能量转化过程中，各种形式能量的增加量等于减少量。
幻灯片 7：能量守恒定律的意义
自然界的基本规律：能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，适用于任何物理过程和化学过程，从宏观的天体运动到微观的粒子相互作用，都遵循这一定律。
科学研究的指导思想：能量守恒定律为科学研究提供了重要的指导，它告诉我们任何试图制造 “永动机”（不需要消耗能量却能永远对外做功的机器）的尝试都是不可能实现的，因为这违背了能量守恒定律。
技术应用的基础：在工程技术中，能量守恒定律是分析能量转化过程、提高能量利用效率的重要依据。例如，在设计热机时，通过分析能量转化过程，找出能量损失的环节，从而改进设计，提高效率。
幻灯片 8：永动机的幻想与破灭
永动机的定义：永动机是指不需要外界输入能量，或者只需要一个初始能量就能永远对外做功的机器。历史上有许多人试图发明永动机，但都以失败告终。
第一类永动机：试图不消耗能量而永远对外做功，这直接违背了能量守恒定律，因为它要求能量凭空产生，所以不可能实现。例如，有人设计的 “轮式永动机”，认为轮子可以通过自身结构永远转动并对外做功，但实际上由于摩擦等阻力，轮子最终会停止转动。
启示意义：永动机的失败从反面证明了能量守恒定律的正确性，也告诉我们在科学研究和技术发明中，必须遵循自然界的基本规律，不能违背客观规律幻想创造奇迹。
幻灯片 9：能量守恒定律的应用
解释自然现象：利用能量守恒定律可以解释许多自然现象，如为什么瀑布的水从高处落下时速度会越来越快（重力势能转化为动能），为什么冬天搓手会感到暖和（机械能转化为内能）。
分析能量转化效率：在实际应用中，能量转化过程中总会有部分能量损失（如转化为内能散失），利用能量守恒定律可以计算能量转化效率。效率\(η=\frac{有用能量}{总能量}×100\%\)。例如，电动机的效率是机械能与消耗电能的比值，热机的效率是机械能与燃料完全燃烧释放化学能的比值。
优化能量利用：根据能量守恒定律，通过改进技术减少能量损失，提高能量利用效率。例如，采用保温材料减少热量损失，设计高效电机减少电能损耗，开发清洁能源提高能量转化效率。
幻灯片 10：能源危机与能量守恒的关系
能源危机的本质：能量守恒定律告诉我们能量总量不变，但这并不意味着能源取之不尽、用之不竭。能源危机的本质是可利用的高品质能量（如化石燃料的化学能、电能）在转化过程中不断变成难以利用的低品质能量（如内能散失到环境中），导致可利用的能源不断减少。
应对措施：虽然能量总量守恒，但我们需要节约能源、提高能源利用效率，开发新能源（如太阳能、风能、水能等可再生能源），实现能源的可持续利用。这些措施正是基于对能量转化规律的认识，通过减少能量损失和开发新的能量来源，缓解能源危机。
幻灯片 11：课堂练习
填空题：
能量的形式多种多样，如_____、_____、_____等（至少写出三种）。
能量守恒定律的内容是：能量既不会凭空_____，也不会凭空_____，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_____。
汽车行驶时，燃料的_____能转化为_____能和_____能，其中_____能是我们需要的有用能量。
选择题：
下列现象中，能量转化过程正确的是（ ）
A. 电烙铁工作时，电能转化为机械能 B. 发电机工作时，机械能转化为电能 C. 蓄电池充电时，化学能转化为电能 D. 电风扇工作时，机械能转化为电能
关于能量守恒定律，下列说法正确的是（ ）
A. 能量可以凭空产生 B. 能量可以凭空消失 C. 能量转化过程中总量保持不变 D. 只有机械能守恒
幻灯片 12：课堂小结
知识梳理：本节课我们认识了能量的多种形式（机械能、内能、电能、化学能等），分析了生活中能量转化的实例，了解了能量转化的普遍性和方向性，重点学习了能量守恒定律的内容、发现历程和重要意义，以及其在解释现象、提高效率等方面的应用。
核心要点：能量具有多种形式，且可以相互转化或转移；能量守恒定律是自然界的基本规律，能量既不会创生也不会消灭，总量保持不变；永动机不可能实现，我们应遵循能量规律，节约能源，提高利用效率。
幻灯片 13：课后作业
列举生活中 5 个能量转化的实例，说明能量从哪种形式转化为哪种形式。
查阅资料，了解某一种新能源（如太阳能、风能）的能量转化过程，计算其大致的能量转化效率，并分析提高效率的方法。
为什么说能量守恒定律并不意味着能源可以无限使用？结合生活实际谈谈你的理解。
幻灯片 14：结束页
总结语：能量的转化与守恒定律揭示了自然界能量变化的本质规律，它告诉我们能量既不会凭空产生也不会凭空消失，只会在不同形式和物体间转化转移。这一规律不仅是物理学的重要基础，也指导着我们合理利用能源。
环保启示：在能源日益紧张的今天，希望同学们能树立节能意识，理解能量转化的规律，为节约能源、保护环境贡献自己的力量，让能量在合理转化中更好地服务于人类社会。
2024沪科版物理九年级全册
21.1能量的转化与守恒
第二十一章 能源、材料与社会
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
探索新知
一、多种形式的能量
1.能量的表现形式
2.自然界的能量类别
机械能、电磁能、内能、化学能、核能等
　　木材燃烧时产生光和热就来源于木材里储存的化学能。人体运动所消耗的能量都来源于食物里储存的化学能。
①化学能:
　　发生化学反应时，由于物质的分子结构变化而产生的能量。
②核能
　　由于核反应，物质的原子核结构发生变化而产生的能量。
核电站的原理
秦山核电站
我国第一颗原子弹爆炸
你能说出下列物体所具有的能量吗？
二、能量的转移与转化
1.各种形式的能量是可以相互转化的
内能
电能
机械能
火力发电机
电　炉
电动机
风力发电机
摩擦生热
蒸汽机
内能转化成电能　
电能转化成内能
电能转化成机械能
机械能转化成电能　
2.地球上的大多数能量都来源于太阳
光合作用不仅产生氧气，同时生成葡萄糖　
太阳能是地球上的主要能源
太阳能发电　
生命中的能量转换　
实验探讨
实验探究:能量的转化
A.实验设计
B.实验结论
　　①重物下落，重物的重力势能转化为重物的动能；电机将动能转化为电能；电能通过导线传输到灯泡，灯泡发光发热，灯泡将电能转化为光能和内能；电机转动一段时间后会发热，电动机还将电能转化为内能。
先释放重物
重力势能
动能
电能
光能
内能
　　②电机转动，电池中的化学能转化为电能；电能通过导线传送给电机，电机转动将电能转化为动能；转轴的转动将重物提起，重物上升过程中将获得动能和重力势能；电机转动一段时间后还会发热，则电机还将电能转化为内能。
将灯泡转换为电池供电
化学能
电能
动能
重力势能
内能
三、能量守恒定律
1.能量守恒定律
大量的研究表明：自然界的能量是守恒的。
　　能量既不会消灭，也不会创生，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，而能的总量保持不变。
能量守恒定律
　　想一想：玩具小丑在跳动过程中，能量是如何转化的？它遵守能量守恒定律吗？
2.“永动机”是不存在的
在这个设计中，金属球被顶端的磁铁沿斜坡吸上去，当球到上方时，就由洞中掉下，然后回到原先斜坡的底部，这样一直重复运动。但实际上，即使不考虑斜面的摩擦力，这个方案也是不可行的，因为如果磁铁的磁性强到可以将球吸上去，就不可能再让球掉下来。
一种永动机的设计模型
绿色能源－氢能
2
3
4
5
6
7
8
1
9
1．[2024·福建中考]洗衣机底部加装减震垫，可减弱洗衣时产生的震动，这是利用减震垫的(　　)
A．磁性 B．弹性
C．导电性 D．导热性
B
2．[2024·常州中考]西安交通大学研究团队研制出一种新型陶瓷材料，弹性好、韧性好(不易断裂)、绝缘性好、隔热性好、耐高温。这种材料不宜用来制作(　　)
A．沙发垫 B．电工手套
C．消防服 D．炒菜锅
D
2
3
4
5
6
7
8
1
9
3．[2024·苏州中考]我国大力发展绿色清洁能源，减少碳排放保护环境，以下属于碳排放限制的是(　　)
A
2
3
4
5
6
7
8
1
9
4. (新情境题　2025·厦门二检)2024年政府工作报告中提出，要大力发展新能源和可再生能源，推进清洁能源的利用。下列能源中，可以用图中阴影部分表示的是(　　)
A．潮汐能 B．石油
C．天然气 D．核能
A
2
3
4
5
6
7
8
1
9
5．地球上的绝大部分能量都直接或者间接来自太阳能，但是也有部分能量与太阳能无关。下列能量中都与太阳能无关的是(　　)
A．核能；潮汐能
B．天然气；风能
C．水能；化石能源
D．地热能；水能
A
2
3
4
5
6
7
8
1
9
方法点拨：
谢谢观看！