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能量的转化与能量守恒
第三节
第二十章 能源与能量守恒
（沪粤版）九年级
下
01
课标解读
02
学习目标
03
激趣导入
04
新知探究
05
观察思考
06
想一想
07
分析讨论
11
作业布置
10
课堂小结
09
练习与应用
08
拓展延伸
课标解读
1.了解能量及其存在的不同形式。能描述不同形式的能量和生产生活的联系。
2.通过实验，认识能量可以从一个物体转移到其他物体，不同形式的能量可以相互转化。
3.知道能量守恒定律。列举日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析问题的意识。
4. 列举能量转化和转移具有方向性的常见实例。
学习目标
1.科学观念：明确能量的多种形式，区分能量转移与转化，理解能量守恒定律及转化方向性；
2．科学思维：通过分析教材实例，提升能量变化的判断能力，能解释永动机失败原因；
3．科学探究：完成教材“能量转移”“能量转化”活动，深化对能量规律的认知；
4．科学态度与责任：感受古代科技智慧与现代能量利用成就，树立节能意识。
重点：
区分能量的转移与转化，认识能量转化的方向性，理解能量守恒定律的内涵。
难点：
准确判断生活中能量的转移与转化类型，会解释永动机失败的原因。
学习目标
激趣导入
古人说天道是减损有余的，来补给不足的。这其实和物理学的能量的转化与能量守恒不谋而合。今天就让我们用科学的眼睛，看看物理世界的“平衡之道。”
《道德经》云：“天之道，损有余而补不足……”
新知探究
一、能量的转移与转化
1.自然界中能量的形式
在以前我们学习过内能、机械能、电能、电磁能、化学能等，另外还有太阳能、生物能、地热能、潮汐能、核能等新型能源。
人们发现，自然界中的能量不仅可以从一个物体转移到其他物体，而且在一定条件下，形式不同的能量之间还可以相互转化。
2.能量的转移：指的是能量的传递，能量从一种物体转移到另一种物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，能量形式不变。
观察思考
活动1：如图是一些能量转移的实例，你能说出各例中是什么能量发生了转移吗？
（a）用热水袋取暖
图中热水袋中水的内能转移到了人身上，是_______发生了转移。
内能
（b）一个球下降，另一个球上升
图中绿球的重力势能转移到了蓝球上，是__________发生了转移。
重力势能
观察思考
发电站产生的电能通过输电线送到用户，是_________发生了转移。
（c）发电站产生的电能通过输电线送到用户
电能
观察思考
想一想
你还能列举哪些能量转移的例子？
水波振动时中心部分水面的振动能量就不断向四周转移。
打台球时，白球撞击彩球，白球的动能转移到了彩球上。
铁锤敲击铁钉时，铁锤的能量就转移到了铁钉上。
3.能量的转化
一种形式的能量变成另一种形式的能量的过程，能量形式改变。
活动2：（1）如图是一些能量转化的实例，你能说出各例中能量是如何转化的吗？
观察思考
手机充电时，______转化成__________。
电能
化学能
电池放电时，_________转化成_______。
化学能
电能
观察思考
（2）如图所示的核电站工作流程示意图中，核反应堆工作时，铀核裂变释放的______能转化成蒸汽的______能；然后将高温高压的蒸汽通入涡轮机中，驱动涡轮机转动，使蒸汽的_______能转化成涡轮机的_______能；并带动发电机，使________能转化成______能。
核电站工作流程示意图
控制棒
核反应堆
水泥外壳
发电机
变压器
蒸汽驱动涡轮机旋转，使发电机发电
冷却塔
凝汽室
水受热变成蒸汽
核
内
内
电
机械
机械
观察思考
想一想
你还能列举一些在生活和生产中关于机械能、内能、电能间相互转化的实例吗
机械能转化为内能：冬天搓手取暖，通过摩擦生热，机械能转化为内能；
机械能转化为电能：水力发电机发电，水流的机械能转化为电能；
内能转化为机械能：蒸汽机工作，内能转化为机械能；
内能转化为电能：火力发电，内能转化为电能；
电能转化为机械能：电动机转动，电能转化为机械能；
电能转化为内能：电暖器发热，电能转化为内能。
新知探究
视频：能量的转化
分析讨论
二、能量守恒定律
思考：如图电动机在工作时耗了哪些能量？是否都转化成了机械能？还转化成哪些形式的能量？如果把转化后的所有能量加起来，与消耗的电能有什么关系？
电动机提升物体的示意图
参考答案：
（1）电动机在工作时耗了电能。
（2）没有全部转化为机械能。
（3）除转化为提升物体的机械能外，还转化为电动机发热的内能。
（4）转化后的所有能量加起来，与消耗的电能总量相等。
分析讨论
新知探究
1.能量守恒定律
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到其他物体，或者从一种形式转化为其他形式。能量在转移和转化过程中，总量保持不变。这就是能量守恒定律。
2.对能量守恒定律的理解
（1）普遍性：能量守恒定律是自然界最普遍、最根本的定律之一。大至宇宙天体，小到原子世界，都服从这一定律。
（2）定律的成立是无条件的。
新知探究
3.永动机：指不消耗任何能量、只靠自身就能永远对外做功、永远不停运转的机器。
(a）亨内考的“永动机” (b）列奥那多的“永动机”
想一想
你能分析制作“永动机”失败的原因吗？
参考答案：这两种“永动机”都是不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功，它们都违背了物理学基本规律——能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。
机器对外做功必须消耗能量，不存在“无中生有”的能量，因此这类永动机无法制成。
新知探究
“永动机”分两类：
第一类永动机：不用燃料、不耗电、不输入任何能量，却能永远输出动力。失败的根本原因是违反了能量守恒定律
第二类永动机：想从空气、海水、环境里无限吸热并全部转化为功，不产生其他变化。失败的根本原因是违反热力学第二定律：热量不可能自发地、完全地变成有用功，一定会有损耗（散热、摩擦等），效率永远达不到100%，更不可能无限做功。
拓展延伸
三、能量在转移过程中的方向性
1.能量的转移与转化具有方向性。
新知探究
内能自动从高温的热水袋转移到低温的人体，不会自动从人体转移回热水袋；
热水袋取暖
新知探究
烧开水
煤或天然气的化学能转化为水的内能，水冷却时，减少的内能无法自动复原为煤或天然气的化学能；
新知探究
汽车行驶
汽油的化学能转化为机械能和内能，损耗的内能无法自动用来再次开动汽车。
新知探究
摩擦可以生热，机械能可以方便地转化为内能，但却不能反方向使热（内能）全部变成机械能。
实验探究
（1）大量事实表明，能量的转化和转移过程是有方向性的。
荡秋千的运动中，由于摩擦的存在，一部分机械能会转化为内能，而这部分内能不可能自发地再转化为机械能。
（2）能量的转化和转移过程是有方向性的理解
①内能可以自发地从高温物体转移到低温物体，而不能自发地由低温物体转移到高温物体；
②其他形式的能可以自发地转化为内能，而内能不能自发地转化为其他形式的能。
实验探究
2.节约能源
（1）意义
能量的转化和转移过程是有方向性的。多数能源消耗后不能再生，用一点少一点；转化过程中总有相当一部分能量不能被有效利用，成为“无用能量”，因此节约能源、提高能源利用率是当务之急。
（2）措施
采用新技术、新设备，改进工艺流程，减少能的转化次数，充分利用余热，用高效节能的新产品代替高耗低效的旧产品等。
新知探究
新知探究
河北丰宁抽水蓄能电站是世界上规模最大的抽水蓄能电站
抽水蓄能电站
信息浏览
抽水蓄能发电站利用电网上用不完的电驱使水泵将低处的水抽
到高处，这样电能就转化为水的势能储存起来。到了白天用电高峰，抽水蓄能发电站再把高处的水放下来，推动水轮机发电，将电送回电网。
水车
新知探究
STSE
1.阅读课文叙述一下水车的工作原理。
2.龙骨水车在东汉时已有使用，至今已有1800余年历史，体现我国古代劳动人民的智慧，大大提高了生产效率。
水车
1.有关能量的转移、转化和利用，下列说法正确的是（ ）
A．电烤炉取暖，是电能转移到人体
B．钻木取火，是内能转化为机械能
C．中医提倡的热水泡脚，是通过热传递的方式增大脚部的内能
D．用嘴对着手哈气取暖，主要是通过做功的方式增大手的内能
练习与应用
C
2.有关能量的转移、转化和利用，下列说法正确的是（ ）
A．电烤炉取暖，是电能转移到人体
B．钻木取火，是内能转化为机械能
C．中医提倡的热水泡脚，是通过热传递的方式增大脚部的内能
D．机械能和电能可以相互转化，所以能量转化没有方向性
练习与应用
C
练习与应用
3.下列关于能量的转化和守恒的说法，正确的是（ ）
A．因为能量是守恒的，所以不存在能源危机
B．人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生
C．任何制造永动机的设想，无论它看上去多么巧妙，都是一种徒劳
D．轻绳一端固定在天花板上，另一端连接一重物在竖直面内来回摆动许多次后总会停下来，说明这个过程中的能量不守恒
C
1.不同形式的能量可以发生转化；同种形式的能量可以发生转移。
2.能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到其他物体，或者从一种形式转化为其他形式。能量在转移和转化过程中，总量保持不变。这就是能量守恒定律。
3.内能可以自发地从高温物体转移到低温物体，而不能自发地由低温物体转移到高温物体；
4.其他形式的能可以自发地转化为内能，而内能不能自发地转化为其他形式的能。
课堂小结
作业布置
1.完成课后巩固练习
2.预习下一节内容。
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