人教版九年级物理第十四章-第3节-能量的转化和守恒（拔高版）辅导教学案

第十四章第3节能量的转化和守恒

辅导科目物理年级九年级教材版本人教版

讲义类型拔高版（适用于考试得分率高于80%的学员）

1.知道各种形式的能是可以相互转化的。

教学目的2、知道各种能在转化的过程中，能量的总量是保持不变的。

3、能列举出日常生活中能量守恒的实例。

重点：各种形式的能的转化；能量守恒定律

重、难点

难点：区别能量转移和能量转化，并运用能量守恒定律分析具体问题

授课时长建议授课时长2小时

教学内容

【课程导入】

由能量守恒定律可以看出，转移、转化是能量运动的普遍形式。人类在利用能量方面所

从事的主要工作正是广泛地寻找其来源，有效地控制其去处，以达到驾驭它，利用它，让它

为人类造福的目的。那么人们是如何利用内能的呢？这一节我们就来讨论这个问题。热机的

效率是在以前学习机械效率的延伸，是进一步学习能量守恒定律的基础。本章是中考的内容，

其常考点是汽油机的工作原理、热值的计算、热机的效率及能量的转化，常以选择题、填空

题、计算题的形式出现。

【新知讲解】

※知识点一：能量转化与守恒

探究活动一：请大家自己动手完成教材P27《想想做做》中的小实验.根据现象思考，并试着

说说原因.

实验1：来回迅速摩擦双手；

现象是一手会发热一：说明机械能转化为内能。

实验2：黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好，放在阳光下；

现象是一一会儿温度计示数升高：说明太阳能转化为_内能________________0

实验3：将连在小电扇上的太阳能电池对着太阳光；

现象是一小电扇会转动起来__________；说明光能转化为一转化为电能再转化为机械

能。

实验4：用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦；

现象是_钢笔会发热，并同时吸引小纸片;说明机械能转化为电能及内能。

探究活动二：读p27页图14.3-1按要求试着补充能量转化的实例。

L自然界中有各种形式的能，包括机械能、内能、光能、化学能、电能、太阳能、核能等。

2.以上实验还说明各种形式的能子啊一定条件下，可以相互转化。

3.指出以下能的转化情况：

（1）电池是一种把其它形式的能转化成电能的装置。干电池是把化学能转化成电能-为神舟

号系列飞船在太空中飞行时提供电源的太阳能帆板则是将太阳能转化成电能，火箭发射升

空时，燃料燃烧的一内能转化为火箭的一机械一能.

（2）电风扇工作时，是将电转化为机械能:植物的光合作用过程是将光转化为化学能:水轮

机带动发电机发电是将机械能转化为电能；

（3）给手机的电池充电，是将电能转化为化学能;使用时是将电能转化为光能和声能。

探究活动三：讨论第28页“想想议议”.

L思考：（1）秋千停止用力机械能越来越少，减少的机械能哪里去了？

（2）掉在地上的小球会跳起，但是越跳越低，为什么？是否丢失了能量？

2.根据以上想想议议的讨论，提出能量守恒定律：

(1).能量守恒定律：能量既不会凭空产生一，也不会凭空灌失一，它只会从一一种形

式转化为另一种形式,或者从一个物体到另一个物体，而在转化和转移过程中，

能量的总量保持不变。

(2).能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一;是人类认识自然、利用自然、

保护自然的有力武器。

3.讨论：发现能量守恒定律以前，人们总是想制造出永动机，但无一例外都失败了，是什

么原因呢？

永动机不可制成的原因是因为违背能量守恒定律。

【精讲点拨】

1.自然界中的各种现象都是互相联系的，可以从能量的角度反映这种联系。

2.在能量守恒定律中，能量的“转化”是指：一种形式的能量转化成为另一种形式的能量，即

前后两种状态，能量的形式发生了变化，如“钻木取火”是机械能转化为内能；而能量的“转移”

是指：一个物体所具有的一种形式的能量，转移到另一个物体上后，能量的形式并没有发生

变化，如“热传递”就是一个物体具有的内能转移到另一个物体上，前后都是内能。

◎例题

【例11下列关于能量的说法中，正确的是()

A.洗衣机工作时是将机械能转化为电能

B.电水壶工作时是将内能转化为电能

C.用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明内能可以转移

D.能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少

【答案】C

【解析】A选项中，洗衣机工作时，消耗电能，产生机械能，故是将电能转化为机械能的过

程，故A错误;

B选项中，电水壶工作时消耗电能，产生内能，故是将电能转化为内能的过程，故B错误；

C选项中，用热水泡脚，内能从热水传递到脚，身体的内能会增加，会感觉暖和，说明内能

可以转移，故C正确；

D选项中，根据能量守恒知，能量在转化和转移的过程中，能量的总量会保持不变，故D错

误。

【例2】如图所示，在试管内装适量水，用橡胶塞塞住管口，将水加热至沸腾一段时间后，

橡胶塞被推出，管口出现大量“白气此实验中，主要是通过做功改变物体内能的过程是（）

A.试管变热的过程B.水变热的过程

C.水变成水蒸气的过程D.水蒸气推出橡胶塞的同时变成“白气”的过程

【答案】D

【解析】A选项中，试管变热，是试管从火吸收热量，内能增加，是通过热传递改变物体的

内能，故A错；

B选项中，水变热，是水吸收热量、内能增大，是通过热传递改变物体的内能，故B错；

C选项中，水吸热，温度升高，汽化成水蒸气，是通过热传递改变物体的内能，故C错；

D选项中，水蒸气推出橡胶塞的同时变成“白气”的过程，是水蒸气膨胀做功，将水蒸气的内

能转化为橡胶塞的机械能，是通过做功改变物体的内能。

□练习

1、专业蹦床运动逐渐进入大众生活，下列对蹦床运动的表述错误的是（）

¥

/

A.下落到蹦床前运动员的重力势能转化为动能

B.运动员下降到最低点时，蹦床的弹性势能最大

C.运动员想弹得更高，就要在蹦床上发力，消耗体能

D.若运动员不发力，会一直运动下去，因为能量是守恒的

【答案】D

【解析】A、下落到蹦床前运动员的质量不变，高度降低，速度变大，故重力势能减少，动

能增加，是重力势能转化为动能。故A正确；

B、运动员下降到最低点时，蹦床的形变程度最大，所以弹性势能最大。故B正确；

C、运动员在运动过程中需要克服空气阻力做功，一部分机械能会转化为人的内能，所以越

跳越低。想弹得更高，就要增加蹦床的弹性势能，而蹦床的弹性势能是通过消耗人体的能量

来获得的。故C正确；

D、从整个系统来说能力是守恒的。但运动员在运动过程中需要克服空气阻力做功，一部分

机械能会转化为人的内能，所以若运动员不发力，不会一直运动下去。故D错误。故选：Do

2、我们的生产与生活总离不开能量及其转化。下列说法正确的是（）

A.提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心

B.全自动洗衣机工作时.电能全部转化为机械能

C.吊装码头上，只要货物受到的合力为0,它的能量就不变

D.用燃气灶烧水，只要调大火力，燃气灶的加热效率就提高

【答案】A

【解析】A,正确。B,电能转化为机械能和内能。C,货物所受合外力为0的，可能处

于匀速直线上升或静止状态，当匀速上升时，能量增加。D,加大火力，机械效率不会

增加，还可能降低。

§知识小结

【课堂检测】

1.如图所示是内燃机的能量流向图，则热机效率5）等于（）

E,

A--TA-XIQQ%

B.星半曳X10。%

E1+Eq+Eq

C.-1~-X100%

E

D.-^?X100%

2.2009年4月15日零时16分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭，成功将

第二颗北斗导航卫星送入预定轨道。“长征三号丙”运载火箭采用液态氢做为火箭的燃料，

原因是液态氢具有（）

A.较大的比热容B.较低的沸点

C.较大的热值D.较高的凝固点

3.某种巧克力的营养成分表上标有“每100g能量2360J”，该标识的含义与以下哪个物理量的

含义类似（）

A.热量B.热值C.内能D.比热容

4.烧开同样一壶水，不计热量散失，完全燃烧的干木材与完全燃烧的无烟煤质量不同，但是

干木材和无烟煤（）

A.放热相等B.比热容相同

C.具有相同的内能D.燃烧时间相等

5.现代的火箭使用液态氢作为燃料，主要是因为液态氢具有（）

A.较大的热值B.较大的比热容

C.较高的凝固点D.较低的沸点

6.已知天然气的热值为4.4xl（）7j/kg,20g天然气完全燃烧放出的热量为J.用天然气

将一壶水烧开，水壶中水的温度升高的过程中，水的内能（选填“减小”、“不变”

或“增大”），壶口上方的水蒸气液化成“白气”的过程中（选填“吸收”或“放出”）热

量。

7.实验室有2kg酒精，测得其热值是3.0xl（）7j/kg,从中取0.5kg酒精完全燃烧放出的热量是

J,剩下的酒精热值是J/kgo

8.鹅卵石、猛砂、石英砂、活性炭均为过滤材料，为了比较活性炭和石英砂对泥水的过滤效

果，小东选用了两个相同的下端带有漏水小孔的透明柱形容器甲和乙，在甲容器放入过滤

材料如图1所示。

（1）乙容器中应该如何放置过滤材料？请在图1乙中画出放置过滤材料的示意图。

（2）过滤水的质量为1kg,初温（如图12所示）为℃；若6xl（T3m3的天然气完全

燃烧，放出热量为J；这些热量被过滤水完全吸收（还没沸腾），水升高的温度

是ro

己知：天然气热值为3.5x为7J/H?；c*=4.2xlO3J/（kg-℃）

9.下列能量形式与运动形式对应正确的是（）

A.汽车的运动-机械能B.空气的运动一内能

C.分子的运动一电能D.原子的运动一核能

10.下列关于热和能的说法正确的是（）

A.燃料燃烧过程中，内能转化为化学能

B.热机做功过程中，内能转化为机械能

C.燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多

D.热机的效率越高，做功越快

11.关于能量及能量之间的转化，下列说法正确的是（）

A.火山具有内能，冰山不具有内能

B.火箭在加速上升时，机械能保持不变

C.坠落的陨石在空中划过一道亮光时，内能转化为机械能

D.拦河大坝使水位升高，增加了水的重力势能

12.关于能量的转化与转移，下列说法错误的是（）

A.植物进行光合作用，是将光能转化为化学能

B.燃料燃烧，是将化学能转化为内能

C.能量在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变

D.热量无论如何都无法从温度低的物体转移到温度高的物体

13.下列关于能量的转化和守恒的说法中错误的是（）

A.“既要马儿跑得好，又要马儿不吃草”违背了能量守恒定律

B.人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生

C.发电机发电时，将机械能转化为电能

D.酒精燃烧时，将化学能转化为内能

14.下列事例中，能表示能量转化或转移具有“方向性”的事例是（）

A.电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能

B.热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温

物体

C.动能可以和重力势能相互转化

D.电能可以转化为内能，内能也可以部分地转化为电能

15.我国某地区采用风力发电，风力发电机组主要由风机叶片和发电机组成。下表给出了在

不同风速下某风机获得的能量:

对表格进行分析，你发现该风机1s内获得的能量E与风速v的定量关系式是E=o

如表给出了在不同风速下某风机获得的能量

平均风速（m/s）5101520

Is内获得的能量（xlO4J）182764

16.汽车刹车动能转化为地面、轮胎、空气的能，无法再次转化为机械能，开动汽车

等事实说明，能量的转移和转化具有。

17.如图所示为一种人们设想的永动机，它高处的水流下时将能转化为动能，冲击叶

片，叶片转动又带动抽水机将水抽到高处，从而循环工作，这种不消耗能量又不断对外做

功的“永动机”是（选填“能够”或“不能够”）水远工作下去的，它违背了定

律，抽水机在工作过程中，有部分机械能会转化为，机械能总量减少。

叶论

【答案】

1.D；2.C；3.B；4.A；5.A；6.8.8xlQ5；增大;放出;7.1.5xlQ7；3.QX1Q7；8.26；

2.1X1Q5；50；9.A；10.B；11.D；12.D；13.B；14.B；14.80v3；16.内；

性；17.重力势;不能够;能量守恒定律;内能;

【课堂总结】

【家庭作业】

1.如图所示试管中装有水，用带玻璃管的胶塞塞住，在玻璃管口处放一个纸做的小叶轮，加

热试管使水沸腾后，小叶轮转动，下列说法正确的是（）

A.小叶轮的转动是热传递的结果

B.小叶轮的转动是内能转化为机械能

C.小叶轮的转动是机械能转化为内能

D.内燃机中的压缩冲程与此相同

2.汽油机工作时的热损失情况是：汽缸散热损失30%,废气带走35%,机械摩擦损耗10%,

则完全燃烧2g汽油（热值为4.6xlO7J/kg）获得的机械能是（）

A.2.76x104JB.3.22x104J

C.0.92x104JD.2.3X104J

3.汽油机吸气冲程吸入气缸内的物质是（）

A.柴油B.汽油和空气

C.汽油D.空气

4.下列现象中，属于内能转化为机械能的是（）

A.用打气筒打气，气筒壁发热

B.锯木头时，锯条发热

C.用电熨斗烫衣服，电熨斗发热

D.被点燃的冲天炮腾空而起

5.以下机械属于热机的是（）

A.火箭发动机B.发电机

C.滑轮组D.洗衣机

6.一颗数十吨的陨石落向地球，在加速下落的过程中，陨石与大气剧烈摩擦而燃烧，犹如一

颗火球扑向地面.陨石下落过程中，其能量的变化情况是（）

A.动能增加、内能增加B.动能增加、内能减小

C.动能减小、内能增加D.动能减小、内能减小

7.如图，给试管里的水加热，水沸腾后，水蒸气推动橡皮塞冲程试管口，这个过程与四冲程

汽油机的哪一个冲程中的能量转化是相同的（）

A.吸气冲程B.压缩冲程

C.做功冲程D.排气冲程

变式：

8.近年以来，安宁河谷地区大力发展风力发电，风力发电的过程中涉及到的能量转化说法正

确的是（）

A.太阳能转化为电能B.电能转化为风能

C.水能转化为电能D.风能转化为电能

9.把一乒乓球压入盛有水的烧杯底部（如图所示），松手后，乒乓球上升至水面最后漂浮在水面

上.乒乓球在上升的过程中，它的机械能不断增加.下列关于乒乓球机械能来源的说法中正

确的是（）

A.是由水的内能转化来的

B.是由水的重力势能转化来的

C.是由乒乓球的内能转化来的

D.是由乒乓球的化学能转化来的

10.目前，大连地区电能的主要来源是火力发电.关于火力发电过程中的能量转化，下列说法

正确的是（）

A.化学能—内能一动能一电能

B.化学能一内能一机械能一电能

C.内能一机械能T电能

D.化学能一内能一电能

11.在进行如图所示的实验或有关装置工作时，能量转化情况相同的是（）

A.丙和丁B.甲和丙

C.甲和乙D.乙和丁

12.如图所示，国产“和谐号”动车进站前的减速过程分两个阶段进行：第一阶段采用“再生刹车”

技术，在这期间关闭动力，列车依靠惯性前行并带动发电机发电，速度从250km/h减至90

km/h；第二阶段采用传统的“机械刹车”，速度从90km/h不断减小直至停下来.国产“和谐

号”动车在进站前减速的整个过程中，发生的能量转化情况主要是（）

A.第一阶段：动能转化为电能；第二阶段：动能转化为内能

B.第一阶段：电能转化为动能；第二阶段：动能转化为内能

C.第一阶段：动能转化为电能；第二阶段：内能转化为动能

D.第一阶段：电能转化为动能；第二阶段：内能转化为动能

13.按如图所示装置进行实验，把试管中的水加热至沸腾，试管上方的小叶轮会转动起来，此

过程中能量的转化与热机工作中的冲程能量的转化相同.

14.喷气式发动机有两种，需要用大气中的氧气来助燃的是发动机，自带燃料

和氧化剂的是发动机，它工作时不需要空气，可以在大气层外工作，能够用来

发射人造卫星和宇宙飞船.

15.内燃机是用燃料燃烧的内能来做功的.图甲中问号部分的能量是表示热量.如图

所示的设计是上面水箱里的水冲到叶轮上，带动水泵旋转把下面水箱的水又抽到上面水箱中，

从而实现了能量的转化和守恒.这样的设计实现（填“能”或“不能”）.

16.比较不同燃料的热值实验：

(1)为保证实验结论的可靠，小王同学在实验中应保持水的质量、、以及两个烧杯等

都应相同.

(2)实验数据记录如下表，根据表中数据，估算出燃料2的热值是J/kg.

燃料加热前水温C燃料燃尽时水温。C燃料的热值J/kg

115352.4X107

21525?

⑶通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏(大/小)，出现这样情况的主要原因是

________________________________________________________________________.(写出一

点)

17.如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同.燃料的质量相等，烧杯内的液体质量和初

温也相同.

⑴比较不同物质吸热升温的特点，应选择两图进行实验.如果质量和初始温度

均相同的人两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图丁所示，由图可以看出，

液体的温度升高得较慢，液体的比热容较大.

(2)比较不同燃料的热值，应选择两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量的多少

是通过______________来反映的(选填“温度计示数”或“加热时间”).

若想利用上述装置估测燃料的热值，那么还需要补充的测量仪器是,利用此实验

方法计算出的热值将比真实值___________.

18.在比较不同燃料热值的实验中，小明利用图示两套完全相同的实验装置，分别在燃烧皿中

放入质量相同的酒精和碎纸片，同时点燃后对质量和初温相等的水加热，记录燃烧相同时间

水升高的温度加.

(1)小明设计的方案存在明显的缺陷，请你帮他指出来.答：,理由是：.

(2)小华针对小明方案中的缺陷进行修改.简要写出修改后正确的实验方案.答：.

(3)小华按正确方法进行实验，发现用酒精作为燃料的水升高的温度△力是用纸作为燃料水升

高的温度加2的2倍.由此，她能否得出“酒精的热值是碎纸片的2倍”的结论.答:(能

/不能)；简要说明理由_______________.

I「温度计

碑纸片

乙

19.国际航空运输协会希望能在2050年实现飞行器的碳排放量为零，瑞士“阳光动力号”太阳能

飞机（如图）在这方面作出了大胆的尝试.该飞机的机翼承载200m2的光伏电池面板，太阳辐

射功率约为1.44xl（）6j/（m2.h）（太阳辐射功率是指1h内辐射到1m2面积上的太阳能）请解答:

（1）若飞机每天接受光照的时间为10h,光伏电池面板每天接收的太阳能E为多少焦？

（2）用光伏电池面板每天接收的太阳能替代航空燃油，每月（按30天）可节约航空燃油多少千

克？（假设航空燃油完全燃烧，航空燃油的热值4=4.32x1071/^）

20.一辆汽车牵引力是4000N,行驶10km,消耗3kg的汽油，这辆车的效率是多少？（汽油

的热值是4.6xl（）7j/kg）

21.下表是某品牌小轿车的一些技术参数.其中排气量是指发动机气缸的工作容积，一般情况

下，发动机的排气量越大，功率越大.空燃比是指气缸内空气和燃油的质量比.汽油的热值

表示每千克汽油完全燃烧放出的热量.该发动机以最大功率工作时，气缸内汽油和空气的混

合密度为1.35kg/m3lmin内高温高压的燃气推动活塞做功2600次.请你计算发动机在最大

功率工作时，

车型某品牌小轿车

(1)1min内做的有用功排气量1.8L

(2)做一次功消耗汽油的质量最大功率75kW