21.1能量的转化与守恒--2025-2026学年沪科2024版物理九年级全册教学同步课件（30页PPT）

21.1能量的转化与守恒
第二十一章 能源、材料与社会
沪科版2024版物理九年级全册
21.1 能量的转化与守恒 教案
一、教学目标
（一）知识与技能目标
学生能够准确列举常见的能量形式，如机械能、内能、电能、化学能、光能等，并清晰描述其特点。
熟练分析各种生活、生产场景中能量的转化过程，理解能量可以从一种形式转化为另一种形式，从一个物体转移到另一个物体。
深刻理解能量守恒定律的内容，能够运用该定律解释自然现象和解决实际问题，并掌握能量守恒定律的表达式。
（二）过程与方法目标
通过观察实验、分析案例和小组讨论，培养学生的观察能力、分析归纳能力和逻辑思维能力。
引导学生经历从具体现象到抽象规律的探究过程，掌握科学探究的方法，提高学生运用物理知识解决实际问题的能力。
（三）情感态度与价值观目标
激发学生对能量相关物理知识的学习兴趣，感受物理与生活的紧密联系，培养学生对科学的热爱。
使学生树立正确的能量观和守恒意识，认识到能源利用与环境保护的重要性，增强社会责任感。
二、教学重难点
（一）教学重点
常见能量形式的识别与特点。
能量的转化过程分析。
能量守恒定律的理解与应用。
（二）教学难点
对能量守恒定律中 “守恒” 概念的深入理解，尤其是在复杂能量转化过程中能量总量保持不变的分析。
运用能量守恒定律解释一些看似能量 “消失” 或 “产生” 的现象。
三、教学方法
讲授法、实验演示法、案例分析法、小组讨论法
四、教学过程
（一）情境导入（5 分钟）
播放一段包含多种能量利用场景的视频，如汽车行驶、太阳能热水器加热水、水电站发电、手机充电与使用等。
提问引导：“在刚才的视频中，我们看到了各种各样的能量利用现象。汽车行驶需要消耗汽油的能量，太阳能热水器能把太阳能转化为水的内能，水电站可以将水的机械能转化为电能。那么，能量究竟有哪些形式？它们之间是如何转化的？在转化过程中又遵循着怎样的规律呢？今天我们就来学习‘能量的转化与守恒’。”
（二）新课讲授
1. 常见的能量形式（10 分钟）
理论讲解：
教师通过列举实例，依次讲解常见的能量形式：
机械能：包括动能和势能（重力势能和弹性势能）。以运动的汽车、高处的物体、拉伸的弹簧为例，说明动能与物体的质量和速度有关，重力势能与物体的质量和高度有关，弹性势能与物体的弹性形变程度有关。
内能：一切物体都具有内能，它与物体的温度、质量和状态等因素有关。以加热水时水的温度升高、物体摩擦生热为例进行讲解。
电能：介绍生活中各种用电设备，如电灯、电视、冰箱等，说明电能在现代生活中的广泛应用。
化学能：以燃料燃烧、食物在人体内消化为例，讲解物质发生化学反应时所释放或吸收的能量就是化学能。
光能：以太阳发光、灯光照明为例，说明光具有能量。
互动活动：
组织学生进行小组讨论，列举生活中其他具有不同能量形式的物体或现象，每个小组派代表进行分享，教师进行点评和补充。
2. 能量的转化（15 分钟）
实验演示：
实验一：演示滚摆实验。让滚摆上升和下降，引导学生观察滚摆的运动状态和高度变化，分析动能和重力势能之间的相互转化。
实验二：用酒精灯加热铜丝，然后用铜丝接触火柴，使火柴点燃。引导学生分析在这个过程中，酒精的化学能转化为内能，内能又通过热传递转移给铜丝，最终使火柴获得内能达到着火点而燃烧。
案例分析：
展示生活中的其他案例，如电风扇工作时电能转化为机械能；蓄电池充电时电能转化为化学能，放电时化学能转化为电能；植物的光合作用将光能转化为化学能等。教师引导学生分析每个案例中能量的转化过程，并进行总结归纳。
小组讨论：
提出问题：“请同学们思考，在我们的日常生活和生产中，还有哪些能量转化的例子？能量转化有什么特点？” 让学生分组讨论，然后每个小组汇报讨论结果，教师进行总结，得出能量可以从一种形式转化为另一种形式，也可以从一个物体转移到另一个物体的结论。
3. 能量守恒定律（15 分钟）
定律推导：
引导学生回顾前面所做的实验和分析的案例，思考在能量转化过程中，能量的总量是否发生变化。以滚摆实验为例，虽然滚摆最终会停止摆动，但在这个过程中，机械能并没有消失，而是由于摩擦等阻力转化为了内能，整个系统的能量总量是保持不变的。由此引出能量守恒定律的内容：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另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
表达式讲解：
介绍能量守恒定律的表达式：\(E_{初}=E_{末}\) ，其中\(E_{初}\)表示系统初始状态的总能量，\(E_{末}\)表示系统末状态的总能量。通过具体的例子，如一个物体从高处自由下落，分析其在初始位置的重力势能和在下落过程中动能与势能的变化，说明在忽略空气阻力的情况下，机械能守恒，即初始的重力势能等于末状态的动能与势能之和，进一步解释能量守恒定律表达式的含义。
应用实例：
展示一些生活中的实例，如汽车刹车时，动能转化为内能；水电站发电过程中，水的机械能转化为电能等，让学生运用能量守恒定律进行分析和解释。同时，提出一些看似能量不守恒的现象，如小球在水平面上滚动最终会停下来，引导学生分析能量的去向，加深对能量守恒定律的理解。
（三）课堂小结（5 分钟）
与学生一起回顾本节课所学内容，采用思维导图的形式在黑板上梳理知识框架：
常见的能量形式：机械能、内能、电能、化学能、光能等。
能量的转化：形式的转化与物体间的转移。
能量守恒定律：内容、表达式及应用。
强调能量守恒定律是自然界的基本规律之一，它在解决实际问题和科学研究中具有重要的指导意义。
（四）课堂练习（5 分钟）
下列现象中，属于内能转化为机械能的是（ ）
A. 用锯子锯木头，锯条发热
B. 点燃爆竹，爆竹腾空而起
C. 给充电宝充电
D. 用热水泡脚，脚感觉暖和
根据能量守恒定律，以下说法正确的是（ ）
A. 能量在转化过程中会逐渐减少
B. 永动机可以永远工作下去
C. 任何形式的能量都可以无条件地相互转化
D. 能量在转化和转移过程中，总量保持不变
一个小球从高处落下，撞击地面后又弹起。请分析在这个过程中能量的转化情况，并说明能量守恒定律是如何体现的。
（五）布置作业
调查家庭中各种用电器的能量转化情况，制作一个能量转化表格，并分析哪些能量是被有效利用的，哪些能量被浪费了，写一篇 200 - 300 字的报告。
完成教材课后相关练习题，巩固本节课所学知识。
五、教学资源
实验器材：滚摆、酒精灯、铜丝、火柴、木块等。
多媒体课件：包含各种能量形式的图片、能量转化的动画演示、相关案例视频等。
六、教学反思
在教学过程中，通过实验和案例分析能有效帮助学生理解能量的转化与守恒。但对于能量守恒定律在复杂情境中的应用，部分学生可能仍存在困难。后续教学中，需加强对复杂问题的分析引导，设计更多针对性练习，确保学生熟练掌握知识。
这份教案围绕能量核心知识展开，注重理论与实践结合。你对教案中的实验设置、练习难度等方面若有不同想法，欢迎随时沟通，我会进一步优化。
5
课堂检测
4
新知讲解
6
变式训练
7
中考考法
8
小结梳理
学习目录
1
复习引入
2
新知讲解
3
典例讲解
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
知识点1 能量的转移与转化
1. ［2025·青岛市北区期末］自然界中的能量形式多种多样，
能量不但可以从一个物体转移到其他物体，而且可以从一种
形式转化为其他形式。关于能量的转化和转移，下列说法中
正确的是( )
B
A. 电动汽车充电时，将化学能转化为电能
B. 煤炭燃烧时，将化学能转化为内能
C. 摩擦起电是把电能转化为机械能
D. 电风扇工作时将机械能转化为电能
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2. 中华艺术“烙画”相传源于秦朝，即用火
烧铁杆（现代发展为电烙铁）在物体上熨出烙痕作画。电烙
铁通电升温的过程是能量的______过程，“画布”升温的过程
是能量的______过程。（均填“转化”或“转移”）
转化
转移
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知识点2 能量守恒定律
3. 如图是小球在地面弹跳的频闪照片，下列
说法中正确的是( )
B
A. 小球弹起的高度越来越小，说明小球在此过程中能量不守恒
B. 在小球运动的过程中，有一部分机械能转化成了内能
C. 根据能量守恒定律，在此过程中小球的能量总量保持不变
D. 此过程说明了能量守恒定律在一定条件下才能成立
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4.［2024·济南］自然界中，能量不但可以从一个物体转移到
其他物体，而且可以从一种形式转化为其他形式。例如泉城
广场荷花音乐喷泉利用电动机把水喷向空中时，电动机将
______转化为机械能和内能，此过程中能的总量__________
（填“逐渐增大”“保持不变”或“逐渐减小”）。
电能
保持不变
【点拨】电动机工作时消耗电能，将电能转化为机械能和内
能，此过程中能的总量保持不变。
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知识点3 能量转移和转化的方向
5. 各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发
生转化，且能量的转化是有方向的。下面几幅图按能量转化
的顺序排列正确的是( )
C
A. ①②③④ B. ②③④①
C. ④③①② D. ②①③④
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知识点4 能量转移和转化的效率
6. ［2025·济南市中区期中］从能量转化的角度，有关效率的意义的说
法错误的是( )
D
A. 某太阳能电池工作效率是16%，该电池能把16% 的太阳能转化为电能
B. 某电动机工作效率是83%，该电动机可以把83% 的电能转化为机械能
C. 某锂电池充电时效率是99%，该电池可以把99% 的电能转化为化学能
D. 某柴油机工作效率是35%，该柴油机可以把35% 的化学能转化为内能
?
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7. 在“碳达峰，碳中和”的政策指导下，我国的风力发电技术
得到了大力的推广。风力发电机发电时，风机叶片在风力的
推动下转动，然后带动发电机发电。输入风机的风能的功率
为3×106?W，发电机1?h输出电能约为960?kW?h 。若传动装
置和齿轮箱的能量损失不计，发电机的效率为80% ，则风机
的效率约为( )
?
B
A. 30% B. 40%
C. 50% D. 60%
?
【点拨】由题意知，风力发电机1?h 获得的机械能为
?
W机=W电η=960?kW?h80%=1.2×103?kW?h=1.2×103×3.6×106?J=4.32×109?J，1?h 风机产生的风能为
?
W风=P风t=3×106?W×3?600?s=1.08×1010?J ，则风机的
效率为η=W机W风×100%=4.32×109?J1.08×1010?J×100%=40% 。故选B。
?
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