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1.能量守恒定律
【学习目标】
知识与技能
1.了解各种不同形式的能，知道能量是一个重要的物理量.
2.理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散。
3.能用能量守恒的观点分析、解释实际问题.
过程与方法
通过对生活中能量转化的实例分析，理解能量守恒定律的确切含义
情感、态度与价值观
感知我们周围能源的耗散，树立节能意识。
【学习重点】 能量守恒定律的内容与应用
【学习难点】 对功能关系的理解及应用
【课 时】 1课时
1．能量守恒定律：
转化
转移
保持不变
(1)定律内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它
只 能 从 一种 形 式 ________ 为另一种形式， 或者从一个物体
_______ 到另一个物体，在转化或转移的过程中，能的总
量 .
(2)建立定律的两个重要事实：
永动机
联系 转化
①确认了__________的不可能性.
②各种自然现象中能量的相互________与________．
（ΔE增=ΔE减）
【小试身手】
1.指出下列物理现象中能量转化的情况：
(1)燃料在气缸内燃烧，气缸内气体推动活塞运动，
是_______能转化为_________能。
(2)给盛水的容器内的电阻丝通电，水温升高，是
_________能转化为_________能。
(3)汽车紧急制动后在地面上滑行直到静止的过程，
是_________能转化为_________能。
(4)跳伞运动员打开降落伞后，匀速下降阶段是
_________能转化为_________能。
内 机械
电 内
机械
机械
内
内
2．能源和能量耗散：
自动聚集起来
电能
(1)能量耗散：燃料燃烧时把自己的热量释放出去，就不会
再次_____________供人类重新利用；电池中的化学能转化为
______，它又通过灯泡转化成______和______，热和光被其他
物体吸收之后变成周围环境的______，我们无法把这些散失的
能量收集起来重新利用.
内能 光能
内能
(2)能源危机的含义：在能源的利用过程中，即在能量的转
化过程中，能量在数量上虽然没有______，但在可利用的品质
____了，从便于利用变成___________的了.
减少
降低 不便于利用
(3)能量转化的方向性与节约能源的必要性：能量的耗散反
映了能量转化的宏观过程具有____________，所以能源的利用
是有条件的，也是有代价的，尽管自然界的能量________，
但仍然有必要节约能源.
方向性
守恒
【小试身手】
2.关于能源开发和利用,下列说法正确的是 （ ）
A.因为能量是守恒的，所以不需要节约能源
B.能源利用的过程是一种形式的能向另一种形式的能转化的过程
C.能量的耗散反映了能量转化的宏观过程具有方向性
D.随着科技的发展，永动机是可以制成的
3．自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的（ ）
A．机械能守恒
B．能量正在消失
C．只有动能和重力势能相互转化
D．减少的机械能转化为内能，但总能量守恒
BC
D
〖问题1〗历史上曾有人设想制造一种不需要消耗任
何能源就可以不断做功的机器，即永动机，这样的
机器能不能制成？为什么？
什么是永动机
蒸汽机消耗煤炭，内燃机消耗汽油或柴油，电动机消耗电力
，有没有一种机器，它不消耗任何燃料或动力，却可以不停
地运转，源源不断的对外做功呢？这种机器被称为永动机。
据说很久很久以前，在印度有一个被地主压迫的可怜人，
他每天被迫干好多活，终于有一天， 这个可怜的年轻人厌
倦了这种生活，他就想 ：有没有一种机器可以代替我干活
呢? 它只干活不休息，也不需要什么能量 ，要是有的话就
太好了。
据说这个就是最早的关于永动机的想法 。这个思想的火
花在1200年前从印度出发， 传到了伊斯兰教世界,并传到
了西方。
大约在1570年，意大利有一位
教授叫泰斯尼尔斯，提出用磁石的
吸力可以实现永动机。他的设计如
图所示，A是一个磁石，铁球C受
磁石吸引可沿斜面滚上去，滚到上
端的E处，从小洞B落下，经曲面
BFC返回，复又被磁石吸引，铁球
就可以沿螺旋途径连续运动下去。
永动机的梦想
永动机梦想的破灭
此外，人们还提出过利用轮子的惯性、细管子的毛细
作用、 电磁力、流水等获得有效动力的种种永动机设计
方案，但都无一例外地失败了!层出不穷的永动机设计方
案，都在科学的严格审查和实践的无情检验下一一失败
了。1775年，法国科学院宣布“本科学院以后不再审查
有关永动机的一切设计”。
〖问题1〗历史上曾有人设想制造一种不需要消耗任
何能源就可以不断做功的机器，即永动机，这样的
机器能不能制成？为什么？
结论：不能，因为这种“永动机”违反了能量
守恒定律。
〖问题2〗 如何理解能理守恒？
结论：能量守恒应从以下两方面去理解：
（1）某种形式的能减少，一定存在其它形式的能增
加，且减少量和增加量一定 相等；
（2）某个物体的能量减少，一定存在其它物体的
能量增加，且减少量和增加量一定相等。这也是我们
列能量守恒表达式时的两条基本思路。
〖问题3〗什么是能量耗散？能量耗散与能量守恒是
否矛盾，该怎样理解？
结论：热和光被其它物质吸收之后变成环境的内能，我们无法把这些
内能收集起来重新利用。这种现象叫做能量耗散。能量耗散表明，在
能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并没有减
少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用了。
能量耗散遵循能量守恒定律，但能量耗散是一种不可逆的过程，
对环境保护和能源开发都是一种衡量尺度和标准。能源的利用受方向
性的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的。
知识点1 对能量守恒定律的理解
[例1] 在某密闭隔热的房间内有一电冰箱，现
接通电源使电冰箱开始工作，并打开电冰箱的
门，则过一段时间后室内的温度将 ( )
A．降低 B．不变
C．升高 D．无法判断
C
对能量守恒定律的理解
(1)某种形式的能量减少，一定存在另一种形
式能量的增加，且减少量和增加量相等．
(2)某个物体的能量减少，一定存在别的物体
的能量增加，且减少量和增加量相等．
【总结】
变式训练1:下列说法正确的是 ( )
A．能源的利用过程，实质上是能的转化和传递的过程
B．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，
但照射到宇宙空间的能量都消失了
C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化
和守恒定律，因而是不可能的
D．有种“全自动”手表，不用上发条也不用任何形式
的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生
AC
知识点2 对“功是能量转化的量度”的理解
[例2] （B层）某人用手将原来静止在地面上，质量
为2 kg的物体竖直向上提起1 m，这时物体的速度
为1 m/s，则在这个过程中，下列说法正确的是（ ）
A．手对物体做功为21 J
B．机械能增加了21 J
C．合外力做功为21 J
D．物体重力势能增加了21
AB
【总结】
做功 能量的变化 关系
重力做功
弹力做功
合力做功
只有重（弹）力做功
除重（弹）力外其它
力做功
☞ 说明：若一对互为作用力反作用力的摩擦力做的总功，用来量度该过程系统
由于摩擦而减小的机械能，也就是系统增加的内能，即f d=Q（d为这两个物体
间相对移动的路程）。
重力势能 WG= -ΔE p
弹性势能 W弹= -ΔE p
动 能 W合=ΔEk
机械能不变 E末=E初
机械能 W外=ΔE
变式训练2：（B层）从5m高空由静止落下一质量为
1kg的物体，落地速度是8m/s，则在这个过程中（ ）
A．重力做功为50J
B．机械能守恒
C．合外力做功为32J
D．产生的内能为32J
AC
小 结一、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 能 从
一种 形 式转化为另一种形式， 或者从一个物体转移到另
一个物体，在转化或转移的过程中，能的总量保持不变.
• 表达式： ΔE增=ΔE减
二、做功和能量转化的关系
做功 能量的变化 关系
重力做功 重力势能 WG= -ΔEp
弹力做功 弹性势能 W弹= -ΔEp
合力做功 动能 W合=ΔEk
只有重（弹）力做功 机械能不变 E末=E初
除重（弹）力外其它
力做功
机械能 W外=ΔE
能量守恒定律
我们生活在一个复杂而多变的世界中，物质、能量、信
息是构成世界的基本要素。能量无处不在，能量转化无时不
有。那么：
⑴常见的能量有那些形式呢？
⑵能量的转化是如何实现的？
⑶能量转化遵循什么规律呢？
⑷能量会被永久地利用吗？
能量形式 涵 义 实 例
机械能
机械能是与物体的运动或位置的
高度、形变相关的能量，表现为
动能和势能。
流动的河水、被拉开
的弓、声音等
内能
内能是组成物体的分子的无规则
运动所具有的动能和势能的总和
一切由分子构成的物
质
电能 电能是与电有关的能量
电器设备所消耗的的
能量都是电能
电磁能
电磁能是以各种各样的电磁波的
形式传播的能量
可见光、紫外线、微
波和红外线等
核能
核能是一种储存在原子核内部的
能量，原子核发生核反应时，会
释放出巨大的能量
核潜艇、核电站、核
武器等
化学能
化学能是指储存在化合物的化学
键里的能量
巧克力、燃料等都储
存有化学能
1.汽艇在海上行驶——化学能转化为机械能
2.用电照明——电能转化为光能（电磁能）
3.篝火燃烧——化学能转化为内能和光能
4.原子弹爆炸——核能转化为机械能
仔细观察下面的图片，说明它们具有那种形式的能？涉及
哪些形式能量之间的转化？
二.能量之间的转化
不同形式的能量之间的转化
我们所消耗的能量，无论是食物还是电，大部分是太
阳能辐射到地球后转化而来的。
6
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能量守恒定律
能量守恒定律
对于能我们并不陌生，在以前的教学中，我们学
习过内能、机械 能、电能、电磁能 等，在化学的学
习中，我们还学习了化学能，从生活中我们还了解
核能。
一、多种形式的能量
电闪雷鸣
地动山摇
高山流水
重力势能
动
能
内能
化学能
电能
化学能
1、燃料的燃烧是一种化学变化，燃烧时产生
的光和热就来源于燃料储存的化学能。
2、食物也具有化学能，人们的生活、工作所消
耗的能量就来源于食物里储存的化学能
核能
地球上的能量主要来自太阳
碰撞时物体之间会发生能量的转移
二、能量的转化与转移
1、能量可以从一个物体转移到另一个物体
①机械能从一个物体转移到另一个物体的实例
②电能从一个物体转移到另一个物体的实例，
③内能从一个物体转移到另一个物体的实例
能量转化
机械能转化为电能
太阳能转化为化学能
化学能转化为机械能
电能转化为光能
化学能转化为内能
太阳能转化为电能
2、各种形式的能之间可以相互转化
• 锯木头，锯条发热
• 气体膨胀做功，温度降低
• 水轮机带动发电机发电
• 电动机带动水泵转动
• 电流通过灯丝使灯丝发光
• 煤燃烧
• 光合作用
• 核电站发电
• 压缩气体做功
• 给蓄电池充电
• 木材燃烧
• 手摇发电机发电使灯泡发光 （机械能 电能 内能光能）
（化学能 内能）
（电能 化学能）
（机械能 内能）
（核能 内能机械能 电能）
（光能 化学能）
（化学能 内能）
（电能 内能 光能）
（电能 机械能）
（机械能 电能）
（内能 机械能）
（机械能 内能）
掉在地上的弹性小球为什么越跳越低?
1、一杯放在桌上的热水冷却，此过程有能的转化
吗？热水的热能消失了吗？
2、电风扇工作时，消耗的电能与电动机获得的机械
能相等吗？那其余的电能哪里去了？
分析思考
你能告诉我小球的机械能哪儿去了吗？
能量守恒定律
•一种能增加，总伴随着另一种形式能减少或者另一
物体转移而来。
•该定律是大量实验事实得出，是人们对自然现象长
期观察和研究的科学总结。
•是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，是人们
认识自然和改造自然的重要科学依据。
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。
我国有句俗语：“既要马儿跑，又要马儿不吃
草。”你认为这可能吗？为什么？
无法实现的“永动机“
1.“永动机“：不消耗任何能量和燃料，却源源不
断对外做功的机器。
2.违背能量守恒定律，永远造不成
永动机
永动机
练习1、指出下列现象中能量的转化或转移情况：
(1)植物的光合作用；
(2)雨天时发生雷电；
(3)人在跑步时，身体发热出汗。
(4)手摇发电机发电使灯泡发光；
(5)风吹动帆船前进。
光能转化为化学能
电能变为声能和光能
化学能转化为内能
机械能转化为电能，电能又转化为内能、光能
机械能的转移
2、牛顿第一运动定律是在______的基础上,经过
_________ 而得出的; 能的转化与守恒定律是在人们大
量_________的基础上得出归纳总结出来的一个普遍适
用的规律。
实验
概括、推理
事实证明
练习一
1、冰块沿地面滑动，往往会逐渐融化，在这一过程中
是 能转化为 能。
2、原子弹、氢弹爆炸时释放的能量来
于 。
3、白天，太阳能热水器中的水的温度升高，水的
内能 （填“减少” “不变”或“增加”），
这是通过 的方法改变了它的内能。
机械 内
原子核反应
增加
热传递
1、在各种形式的能量的相互转化的过程中，下列说
法中正确的是 （ ）
A、机械能一定守恒
B、各种形式的能量都守恒
C、各种形式的能的总量一定守恒
D、只有机械能转化为内能
2、植物进行光合作用的过程，是 （ ）
A、光能转化为化学能 B、内能转化为化学能
C、化学能转化为光能 D、光能转化为内能
C
A
11.2 能量转化的方向性和效率
一、能量转化的方向性
• 如同水总是自发地从高处往低处流，能量的流向
也并不是随意的。
这些情形可能吗
• 一杯水静置一段时间后，其中的一部分水自行从
另一部分水中吸取热量，沸腾成水蒸气?另一部
分水则内能减少，凝结成冰?
这些情形可能吗
• 枯萎的花儿，自发从空气中吸取能量和水分，重
焕青春？
这些情形可能吗
• 坡底的巨石从周围环境中获取能量，滚向坡顶？
这些情形可能吗
• 汽车从北京开到天津，掉转车头，可以不再消耗
新的燃料，从空气、尾气中吸取能量，返回北京
？
一、能量转化的方向性
• 能量转化具有 ；
• 如果某个过程涉及了热量，能量的转化（和转移就
将是“覆水难收”，无法自发地沿 发生，
除非我们耗费额外的能量提供帮助；
方向性
反方向
一、能量转化的方向性
• 为什么能量是守恒的，我们仍然要节约能源呢？
（1）我们对能量的利用，无法避免涉及热量的
与 ；
（2）每一次能量的利用，都会减少这个世界上可利
用、便于利用的能量的 。
生成 转移
总量
二、能量转化中的效率
• 在实际工作和生活中，人们把一种能量转化为另
一种能量总是为了某种目的：
• 用燃气灶烧水，目的是为了把水烧热或烧开；
• 使用电梯是为了把人或物体提高到一定的高度；
二、能量转化中的效率
• 这些愿望能实现吗：
• 烧水时将天然气燃烧产生的热量完全传递给水壶
中的水？
• 使用电梯时每消耗1度的电能完全转化成人或物
体的势能？
• 骑自行车时我们消耗的每一分体能全部转化自行
车的人的动能？
不能
不能
不能
二、能量转化中的效率
• 所有能量利用的过程中，能量损耗不可避免，如
烧水过程中，有一定比例的热量会散发到大气、
壶体中；
二、能量转化中的效率
• 输入能量：天然气完全燃烧释放出的化学能（电
流通过用电器所做的功）；
• 输出有效能量：水吸收的那部分能量（用来做有
用功的能量）；
• 输出无效能量：散发到大气、壶体中的那部分能
量（电器自身吸收的热量）；
• 输入能量=输出有效能量+输出无效能量
二、能量转化中的效率
• 能量转化效率=输出有效能量/输入能量，
• 即η=w有/w总；
• 任何情况下，η
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