18.3能量转化的基本规律-课件--2025-2026学年（新教材）苏科版九年级物理下册（52页PPT）

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苏科版物理9年级下册培优精做课件18.3能量转化的基本规律第十八章能源与可持续发展授课教师：Home .班级：9年级（*）班.时间：.1.自然界中能量的转化和转移
（1）自然界中各种形式的能量之间是可以相互转化
（能量形式发生变化）的.
项目 能量的转化
内燃机的压缩冲程. 机械能转化为内能.
燃料燃烧. 化学能转化为内能.
内燃机的做功冲程. 内能转化为机械能.
电能转化为光能.
电熨斗通电发热. 电能转化为内能.
电风扇通电转动. 电能转化为机械能.
发电机发电. 机械能转化为电能.
（2）自然界中同一种形式的能量在物体间是可以转移
（能量位置发生变化，能量形式不发生变化）的.
项目 图片 能量的转移
用热水袋 取暖. 利用热传递改变物体的
内能，是内能在不同物
体间的转移.
（3）总结：自然界中的能量在不停地相互转移和转化，
我们是在能量转移或转化过程中利用能量的.如草通过光
合作用将太阳能转化为化学能并储存在体内，羊吃草并
获取草的能量，人或其他动物吃羊并获取羊的能量，人
通过吸收食物的能量来维持各项生命活动.
（4）能量转移和转化的实质
能量转移（热传递过程是能量的转移）的实质就是同一
种形式的能量在不同物体或同一物体的不同部分间的转
移.
能量转化（做功过程是能量的转化）的实质就是一种形
式的能量转化为其他形式的能量，转化前后能量的形式
是不同的.
2.探究乒乓球自动“上滚”的奥秘
图片引入 如图所示，将一只乒乓球放在一个斜坡的顶
端，放手后乒乓球会自动向斜坡低处滚动.
______________________________________________________
进行猜想 如图所示，将一只乒乓球放在一个斜坡的底
部，松手后乒乓球会不会自动向斜坡的高处
滚动？
__________________________________________________________
设计和进 行实验 （1）用两支铅笔在水平桌面上搭成如图所示
的斜坡，将乒乓球放在斜坡的低处，松手后
观察乒乓球的运动情况.
设计和进 行实验 ________________________________________________________________________________
（2）分别测量乒乓球在斜坡低处和高处时距
离桌面的高度.
（3）将两支铅笔平行放置搭成斜坡，重做上
述实验，观察松手后乒乓球的运动情况.
实验现象
实验分析 （1）乒乓球从低处自动滚向高处，看似向上
滚动的乒乓球，它的重心仍然是下降的，即
它的重力势能减小，转化为乒乓球的动能.
（2）乒乓球不会自动从低处向高处滚动.
实验结论 没有不消耗任何能量却能永远地运动并对外
做功的机器，即“永动机”是不可能制成的.该
实验告诉我们：不可能无中生有地获得能
量，即各种形式的能量在相互转化时遵循某
种基本规律.
1．下列关于能量转化、转移现象的说法正确的是(　　)
A．给蓄电池充电时，将化学能转化为电能
B．用热水袋取暖时，内能发生了转移
C．暖瓶塞跳起时，将机械能转化为内能
D．电风扇工作时，将机械能转化为电能
返回
B
2. 如图所示，某节能灯工作一段时间内所消耗的电能全部转化为光能和内能，这一过程描述的物理规律是(　　)
A．焦耳定律
B．欧姆定律
C．能量守恒定律
D．安培定则
【点拨】节能灯工作一段时间，消耗90 J电能，转化为30 J的光能和60 J的内能，这一过程中能量的总量不变，只是发生了能量的转化，描述的物理规律是能量守恒定律。故选C。
返回
【答案】 C
3.能量守恒定律
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，而在转化或转移的过程中，总量
保持不变.
理解 一种形式能量的增加，一定伴随着其他形式能量
的减少，且增加量和减少量相等.一个物体的能量
增加，一定伴随着其他物体的能量减少，且增加
量和减少量相等.
意义 （1）能量守恒定律是19世纪自然科学的三大发现
之一，也是自然界最普遍、最重要的基本规律之
一，恩格斯把它称作“伟大的运动基本定律”.（2）
自然界的一切变化过程，小到微观粒子，大到宇
宙天体，只要有能量的变化，都无一例外地遵循
能量守恒定律.
“永动机”不可能制成的原因：不消耗任何能量，
却能永远地运动下去的机器，就是所谓的“永动机”，结果
都失败了，因为“永动机”违反了能量守恒定律.
4.能量守恒定律的应用
（1）应用能量守恒定律分析物理过程
物理现象 现象分析
在滚摆实验中， 将滚摆在一个较 高的位置释放， 滚摆在整个运动过程中除了
动能和势能的相互转化，滚
摆和空气之间、
物理现象 现象分析
发现滚摆每次上 升的高度逐渐减小. 绳子和轴之间都会因为克服
摩擦力使一部分机械能转化
为内能，因而滚摆每次上升
的高度都会减小.
物理现象 现象分析
小球在整个运动过程中除了
动能和势能的相互转化，小
球和空气之间、小球和轨道
之间都会因为克服摩擦力使
一部分机械能转化为内能，
因而小球最终停下来.
物理现象 现象分析
在跑道上滑行的 飞机最后静止. 滑行的飞机由于克服摩擦力
做功，把机械能转化为内
能，散失到周围环境中，但
能量的总量不变.
（2）自然界中的能量守恒
能量守恒定律是我们认识自然的重要依据，它可以使我
们进一步了解自然界中各种现象之间的联系.
太阳能的转化：①太阳光照射到地球上，把地面、空气、
水面晒热，这个过程中太阳能转化为土壤、空气、水的
内能;②变热的空气上升，使空气流动从而形成风，太阳
能转化为空气的机械能;③水的温度升高，蒸发出的水蒸
气上升到空中形成云，以雨、雪等形式落下来，通过江、
河流入海洋，太阳能又转化成水的机械能;④太阳能的一
部分被绿色植物吸收，绿色植物通过光合作用生成各种
有机物，太阳能又转化成植物的化学能;⑤植物作为食物
被动物吃掉，植物的化学能又转化为动物的化学能;⑥人
以动、植物为食，从中获得维持生命活动的能量，古代
的植物、动物在地质变迁中转化成煤、石油、天然气，
它们成为我们现代工农业生产和生活的主要能源;⑦在水
力发电站和火力发电站里，水的机械能和煤的化学能又
转化成电能，在生活和生产中，电能又通过各种用电器
转化成机械能、内能、光能等.
机械能守恒和能量守恒的区别
（1）机械能守恒需要满足一定的条件,能量守恒不需要条
件.机械能守恒的条件是只存在着动能和势能之间的转化.
若还有其他形式的能量参与转化过程，则机械能的总量
发生改变,机械能不再守恒,例如，木块沿斜面下滑过程中
克服摩擦力做功，木块的机械能的总量将减少,损失的机
械能转化为了内能.但能量守恒定律的成立是无条件的,它
适用于一切变化过程.
（2）机械能守恒是能量守恒的特殊情况.机械能守恒时,
能量只在势能和动能之间转化,总能量一定是守恒的.
1.自然界中事物发展的方向性
自然界中很多事物的发展过程是有方向性的.植物的生长
发育过程总是按照“生根 发芽 开花 结果”这样的方
向进行，而不可能反向.在汽车制动过程中，汽车的动能
转化为地面、轮胎、空气的内能，这些内能无法自动地
转化为机械能再用来驱动汽车.
2.能量的转移和转化具有方向性
内容 说明
方向性 能量可以相互转化 和转移，在转化和 转移的过程中能量 的总量不变，除此 以外，能量的转化 和转移是有方向的. 在能量转化或转移的过程中
总会有一部分能量转化成内
能散失到周围环境中，这些
能量虽然还在自然界中，但
无法自动转化为其他形式的
能量，因而不能再利用.
3.对能量转移和转化的方向性的理解
内容 说明
能量转 移的方 向性 热量只能自发地（不需要任何外界干预，或不
需要满足任何条件）从高温物体转移到低温物
体，而不可能自发地从低温物体转移到高温物
体.但如果有外界适当的干预，
内容 说明
能量转 移的方 向性 或满足一定的条件，热量便可从低温物体转移
到高温物体.例如，空调通电做功可以将热量从
低温的室内移至高温的室外.
内容 说明
能量转 化的方 向性 能量转化的方向性是指内能和其他形式的能量
（如电能、机械能等）的相互转化具有方向
性，其他形式的能量可以无条件（自发）地转
化为内能，而内能不可以无条件地转化为其他
形式的能量.内能并非不可能转化为其他形式的
能量，而是必须满足一定的条件.如热机就可以
实现这样的转化.
（1）能量转移和转化的方向性告诉我们，在利
用能源的过程中，有用的能量会越来越少.
（2）所谓“自发过程”，是指在自然条件下，不需要施加
任何外力就能发生的过程.
典例1 [苏州模拟] 电动汽车在行驶时，电能主要转
化为________；而电动机产生的热量很难回收，这是因
为能量的转化和转移是具有________的.有人认为汽车在
行驶过程中，可以使发电机发电，从而永远运动下去，
这种说法违背了__________定律.
机械能
方向性
能量守恒
3. 用两支铅笔在水平桌面上搭成如图所示的斜坡，将乒乓球放在斜坡的低处，松手后球向高处滚动。关于此过程能量转化，说法正确的是(　　)
A．乒乓球的重力势能一直增加
B．乒乓球的动能一直减小
C．乒乓球滚动过程中，机械能总量不变
D．乒乓球滚动过程中，遵循能量守恒定律
返回
D
4．如图所示的是牛顿摆球。当左边的小球撞击后静止时，右边的小球向右摆动；当右边的小球撞击后静止时，左边的小球向左摆动。左边的小球在撞击过程中把自己的______能转移到右边的小球上；经过较长时间就会发现，小球摆动的幅度会越来越小，
到最后会静止下来，这说明小球的
________能减少了，转化为________能。
在转化和转移的过程中，能量的总量________。
机械
机械
内
不变
返回
5. 有这样一个假想，如图所示，烧杯里水的内能自发集中到水的上层，使得上层水沸腾、下层水结冰；此假想的能量转移过程________(填“违反”或
“不违反”)能量守恒定律，但因为能
量的转化和转移是________(填“有”
或“无”)方向性的，所以不可能发生
此现象。
不违反
有
返回
6．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(　　)
A．①②③④
B．②③④①
C．④③①②
D．②①③④
C
返回
7．如图所示，材质均匀的弧形轨道固定在水平面上，将小球置于轨道的顶端A点，小球此时具有的机械能为100 J。让小球从A点由静止开始滚动，到右侧所能达到的最高位置B点时，具有的机械能为80 J，随即小球向左侧滚动，当滚动到左侧所能达到的最高位置时，此过程中小球克服摩擦力做的功
可能是(不计空气阻力)(　　)
A．10 J B．20 J C．60 J D．70 J
【点拨】由题意可知，小球在与轨道摩擦的过程中，其机械能转化为内能。不计空气阻力，小球从A点到达B点时，机械能从100 J减小为80 J，减少了20 J，而从B点再到达左侧所能达到的最高位置时，其通过轨道的长度要比第一次短，所以机械能减少的能量应该小于20 J，故此过程中小球克服摩擦力做的功可能是10 J。
返回
【答案】 A
8. 人类文明，一脉相传。从古代的高转筒车，到今天的水电站，都是人类对水能的开发与利用。图甲是高转筒车，下方转轮安装在河道中，流水驱动轮子转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断输送到上方农田中；图乙是水力
发电的原理，流水冲
击水轮机，带动发
电机发电。
下列说法正确的是(　　)
A．图甲是一台“永动机”
B．图甲中竹筒将水从河道中输送到上方农田中，增加了水的内能
C．高转筒车和水电站在工作过程中，能量的总量保持不变
D．图乙中流水冲击水轮机，带动发电机发电，减少的水能等于发电机产生的电能
返回
C
9．根据能量转化与守恒定律，在与外界没有热传递的条件下，物体内能的增加量与外界对物体做功多少相等。为了验证此规律，某兴趣小组设计了如图所示的实验：
在容器里装一定质量的水，中间装上带有叶片的转轴，转轴上绕上绳子，绳子另一端通过滑轮与一重物相连；当重物下降时，绳子拉动转轴转动，带动叶片旋转，使容器里的水温度升高，结合水的比热容计算出水增加的内能，以此验证水的内能增加量与重物的重力做功多少是否相等。
(1)为了完成此实验，除已提供测质量的电子天平外，还需要的测量工具有：________、________。
(2)兴趣小组在实验过程中发现，水内能的增加量小于重物做功的大小，请写出造成这种现象的一种原因：____________________。
刻度尺
温度计
滑轮与绳之间存在摩擦
(3)改进实验后，获得了如下表所示数据，规律得到验证。
实验序号 重物质量(kg) 重物下降高度(m) 水升高温度(℃)
1 20 5 0.5
2 20 10 1.0
3 20 15 1.5
实验序号 重物质量(kg) 重物下降高度(m) 水升高温度(℃)
4 10 10 0.5
5 30 10 1.0
6 40 10 1.5
若使容器内相同质量水的温度升高2.5 ℃，则25 kg的重物需下降________m。
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(4)若已知容器中水的质量是0.2 kg，计算第二次实验中，当重物下降，重物的重力做功转化为水增加的内能的效率。[g取10 N/kg，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
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