資源簡介

(共35張PPT)
14.1能量的轉化與守恒
第十四章 內能的利用
人教版2024版物理九年級全冊【精做課件】
授課教師：********
班 級：********
時 間：********
14.1 能量的轉化與守恒 教案
一、教學目標
（一）知識與技能目標
全面列舉生活中常見的能量形式，如機械能（動能、勢能）、內能、電能、化學能、光能、核能等，并能準確闡述各種能量形式的特點，通過實例說明不同能量形式的具體表現。
熟練描述各種能量之間相互轉化的過程，能分析常見生活現象中能量轉化的方式，如摩擦生熱是機械能轉化為內能，電燈發光是電能轉化為光能和內能，電池充電是電能轉化為化學能等。
深刻理解能量守恒定律的內容，能夠準確表述在任何情況下，能量不會憑空產生，也不會憑空消失，只會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。
學會運用能量守恒定律分析簡單的物理過程，解釋一些實際生活中的能量現象，判斷能量轉化或轉移過程是否符合能量守恒定律，能夠計算在某些特定過程中能量的轉化或轉移量。
（二）過程與方法目標
通過觀察實驗（如滾擺實驗、手搖發電機發電實驗、化學能轉化為內能的實驗等），顯著提高學生的觀察能力和實驗操作能力，培養學生從實驗現象中分析和歸納能量轉化規律的能力。
借助對生活中各種能量轉化現象的討論和分析，有效培養學生的邏輯思維能力和知識遷移能力，使學生學會從具體事例中抽象出能量轉化與守恒的一般規律。
在運用能量守恒定律解決實際問題的過程中，切實提升學生分析問題和解決問題的能力，培養學生運用科學知識解釋自然現象和解決實際問題的意識。
（三）情感態度與價值觀目標
充分激發學生對能量轉化與守恒現象的探究興趣，培養學生對物理學科的熱愛之情，增強學生學習物理的主動性和積極性。
通過小組合作進行實驗探究和問題討論，有力增強學生的團隊合作意識和交流能力，讓學生體會到合作學習的樂趣與價值。
引導學生關注生活中的能量問題，深刻認識物理知識與生活實際的緊密聯系，培養學生節約能源、合理利用能源的意識，樹立可持續發展的觀念。
二、教學重難點
（一）教學重點
理解不同形式的能量及其相互轉化的方式，能夠識別和分析生活中常見的能量轉化現象，如機械能與內能的轉化、電能與其他形式能的轉化等。
掌握能量守恒定律的內容，理解能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，能夠運用能量守恒定律對具體的能量轉化或轉移過程進行分析和解釋，判斷能量轉化過程是否合理。
學會用能量守恒的觀點分析生活和生產中的能量問題，如能量的利用效率、能源的開發和利用等，培養學生運用物理知識解決實際問題的能力。
（二）教學難點
從微觀角度理解能量轉化的本質，如內能與其他形式能量轉化時分子運動狀態的變化，以及在復雜的能量轉化過程中，準確分析能量的具體轉化路徑和各種能量形式之間的定量關系。
深刻理解能量守恒定律的普遍性和絕對性，能夠在看似違背能量守恒的現象中，通過深入分析找到隱藏的能量轉化或轉移途徑，從而驗證能量守恒定律的正確性。例如，在考慮能量損失的情況下，解釋一些實際能量轉化過程中能量的去向，理解能量的總量仍然保持不變。
培養學生運用能量守恒定律解決實際問題的思維方式，引導學生將能量守恒定律與具體的物理情境相結合，建立正確的物理模型，分析和解決復雜的能量問題，提高學生綜合運用知識的能力。
三、教學方法
講授法、實驗探究法、討論法、案例分析法、多媒體輔助教學法
四、教學過程
（一）導入新課（5 分鐘）
生活實例引入：上課伊始，展示一段包含多種能量利用場景的視頻，如汽車行駛、電燈照明、太陽能熱水器加熱水、水電站發電等。提問學生：“同學們，在這段視頻中，我們看到了很多不同的現象，你們能說出這些現象中涉及到哪些能量形式嗎？這些能量之間又是如何變化的呢？” 引導學生思考生活中常見的能量形式及其轉化，激發學生的好奇心和求知欲。
復習回顧與過渡：簡單回顧之前學過的機械能（動能和勢能）、內能等能量形式的概念和特點。提問學生：“我們知道物體由于運動具有動能，由于被舉高或發生彈性形變具有勢能，分子由于熱運動具有內能。那么，這些能量形式之間是否可以相互轉化呢？今天我們就來深入探討能量的轉化與守恒問題?！?通過復習舊知，自然地引出本節課的主題。
（二）新課講授
常見的能量形式（10 分鐘）
能量形式展示：利用多媒體課件展示各種能量形式的圖片和相關資料，向學生詳細介紹機械能（包括動能和勢能，如運動的汽車具有動能，被舉高的重物具有重力勢能，拉開的彈簧具有彈性勢能）、內能（物體內部所有分子熱運動的動能與分子勢能的總和，如熱水具有內能）、電能（如電池供電、發電廠發電產生的能量）、化學能（燃料燃燒、食物消化等過程中釋放的能量，像煤炭、汽油等燃料含有化學能，食物中也儲存著化學能）、光能（太陽光、燈光等發出的能量）、核能（核電站利用核反應堆中核燃料的裂變或聚變釋放的能量）等常見能量形式。
特點講解：分別講解每種能量形式的特點。例如，機械能與物體的宏觀運動和相對位置有關；內能與物體內部分子的熱運動和分子間的相互作用有關；電能可以方便地轉化為其他形式的能量，且易于傳輸和分配；化學能是通過化學反應釋放出來的能量；光能以光的形式傳播，具有輻射能；核能具有巨大的能量潛力，但利用時需要特殊的技術和安全措施。
生活實例分析：讓學生舉例說明生活中還見過哪些體現這些能量形式的例子，并分析其能量的特點。比如，學生可能會提到騎自行車時人的機械能，微波爐加熱食物時電能轉化為內能等。通過實例分析，加深學生對各種能量形式的理解。
能量的轉化（20 分鐘）
實驗探究：
滾擺實驗：演示滾擺實驗，將滾擺懸掛起來，讓它在高處由靜止開始下降。提問學生：“同學們，觀察滾擺在下降過程中的運動情況，思考它的能量是如何變化的？” 引導學生觀察滾擺下降時速度增大，高度降低，分析得出滾擺的重力勢能逐漸轉化為動能；當滾擺上升時，速度減小，高度升高，動能又逐漸轉化為重力勢能。通過這個實驗，直觀地展示機械能內部動能和勢能之間的相互轉化。
手搖發電機發電實驗：讓學生親自參與手搖發電機發電實驗，將發電機與小燈泡連接，轉動發電機的手柄，觀察小燈泡發光的現象。提問學生：“在轉動手柄的過程中，你們有什么感受？小燈泡為什么會發光？這體現了什么能量轉化過程？” 引導學生分析，人通過做功轉動手柄，消耗了人體內的化學能，轉化為發電機的機械能，機械能又通過電磁感應現象轉化為電能，電能使小燈泡發光，轉化為光能和內能。通過親身體驗，讓學生深刻理解不同形式能量之間的轉化過程。
生活實例討論：組織學生分組討論生活中其他常見的能量轉化現象，如汽車發動機工作時，燃料燃燒將化學能轉化為內能，內能再轉化為機械能推動汽車前進；太陽能熱水器將太陽能轉化為水的內能，使水溫度升高；手機充電時，電能轉化為電池中的化學能儲存起來，使用手機時，電池中的化學能又轉化為電能，電能再轉化為光能（屏幕發光）、聲能（揚聲器發聲）等。每個小組選派代表發言，分享小組討論的結果，教師進行點評和總結。
能量轉化的普遍性：通過實驗和實例分析，向學生強調能量轉化在生活中無處不在，各種能量形式之間可以通過不同的方式相互轉化，而且能量轉化是有方向性的。例如，熱傳遞過程中，熱量總是從高溫物體傳遞到低溫物體，而不能自發地從低溫物體傳遞到高溫物體；燃料燃燒時，化學能可以轉化為內能，但內能很難自發地全部轉化為化學能。引導學生思考能量轉化方向性的原因和實際意義。
能量守恒定律（15 分鐘）
定律引入：在學生了解了大量能量轉化的實例后，提問學生：“在各種能量轉化的過程中，能量的總量是否發生變化呢？” 引發學生的思考和討論。然后通過一些簡單的計算和實例分析，如在一個光滑水平面上，一個物體的動能和勢能相互轉化的過程中，總機械能保持不變；在一個不考慮能量損失的熱傳遞過程中，高溫物體減少的內能等于低溫物體增加的內能等，引導學生初步認識到能量在轉化和轉移過程中總量似乎是不變的。
定律闡述：正式給出能量守恒定律的內容：能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。強調能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，它適用于任何物理過程和自然現象，無論是宏觀世界還是微觀世界。
定律驗證：通過一些具體的物理實驗來驗證能量守恒定律。例如，進行一個焦耳定律實驗，測量電流通過電阻絲產生的熱量，同時測量電路中消耗的電能，發現電能的減少量等于電阻絲產生的熱量，驗證了電能向內能轉化過程中的能量守恒。再如，利用一個彈性碰撞實驗，測量碰撞前后物體的動能，驗證在彈性碰撞過程中動能和其他形式能量（如彈性勢能）之間的轉化符合能量守恒定律。通過實驗驗證，讓學生更加信服能量守恒定律的正確性。
能量守恒定律的應用：展示一些生活和生產中應用能量守恒定律的實例，如火力發電廠中，燃料燃燒釋放的化學能最終轉化為電能，在這個過程中，根據能量守恒定律，可以計算出燃料的化學能有多少轉化為電能，有多少以其他形式的能量損失掉了；在設計新能源汽車時，工程師們需要根據能量守恒定律，優化能量轉化系統，提高電能轉化為機械能的效率，減少能量的浪費。引導學生思考如何利用能量守恒定律解決實際問題，培養學生運用物理知識的能力。
能量守恒定律的理解與拓展（10 分鐘）
能量守恒的絕對性：強調能量守恒定律在任何情況下都成立，即使在一些看似復雜或難以理解的物理過程中，只要我們仔細分析能量的轉化和轉移路徑，總能發現能量的總量是保持不變的。例如，在考慮摩擦的情況下，一個物體在水平面上滑動，由于摩擦力做功，物體的機械能逐漸減少，看起來機械能不守恒了。但實際上，機械能通過摩擦力做功轉化為了內能，包括物體和接觸面的內能增加，若將這些內能也考慮進去，總能量仍然是守恒的。通過這樣的例子，讓學生深刻理解能量守恒定律的絕對性。
永動機不可能制成：介紹歷史上人們試圖制造永動機的失敗嘗試，引導學生從能量守恒定律的角度分析永動機不可能制成的原因。永動機是一種不需要外界輸入能量卻能不斷對外做功的機器，這顯然違背了能量守恒定律。因為能量不能憑空產生，要對外做功就必須消耗能量，而永動機試圖不消耗能量卻持續輸出能量，是不可能實現的。通過對永動機的討論，進一步加深學生對能量守恒定律的理解，同時培養學生的科學思維和批判性思維能力。
能量守恒與能源利用：結合能量守恒定律，探討能源利用的問題。雖然能量總量是守恒的，但在實際的能量轉化過程中，由于存在能量損失（如摩擦、散熱等），可利用的高品質能量會逐漸減少。例如，燃料燃燒產生的內能不可能全部轉化為機械能用于做功，總有一部分內能會以熱量的形式散失到周圍環境中。因此，我們要珍惜能源，提高能源的利用效率，開發和利用新能源，以滿足人類社會不斷發展的能源需求。引導學生樹立節約能源、合理利用能源的意識，培養學生的社會責任感。
（三）課堂小結（5 分鐘）
與學生一起回顧本節課的主要內容，包括常見的能量形式（機械能、內能、電能、化學能、光能、核能等）、能量的轉化（各種能量形式之間可以相互轉化，能量轉化具有普遍性和方向性）、能量守恒定律（能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，在轉化和轉移過程中總量保持不變）以及能量守恒定律的應用和理解（驗證能量守恒的實驗、永動機不可能制成的原因、能量守恒與能源利用的關系）。
強調本節課的重點和難點，幫助學生梳理知識框架，加深對能量轉化與守恒知識的理解和記憶。鼓勵學生在生活中繼續觀察各種能量現象，運用所學知識進行分析和解釋，進一步鞏固所學內容。
（四）課堂練習（10 分鐘）
展示精心設計的練習題，涵蓋對能量形式的識別、能量轉化過程的分析、能量守恒定律的應用等知識點的考查。例如：“下列現象中，屬于內能轉化為機械能的是（ ）A. 鉆木取火 B. 點燃的爆竹騰空而起 C. 雙手摩擦生熱 D. 冬天用熱水袋取暖”；“在一個密閉的容器中，有一定質量的氣體，當對氣體加熱時，氣體的內能增加了 100J，同時氣體對外做功 50J，則外界對氣體傳遞的熱量為（ ）A. 50J B. 100J C. 150J D. 200J”；“請分析汽車在剎車過程中的能量轉化情況，并說明是否符合能量守恒定律” 等題目，讓學生在課堂上獨立完成。
巡視學生的做題情況，及時發現學生存在的問題。練習結束后，對學生的答案進行詳細講解，針對學生普遍存在的疑惑和易錯點進行重點分析，強化學生對知識點的理解和掌握，規范解題思路和方法。
（五）布置作業（課后完成）
書面作業：布置課本上相關的練習題，要求學生認真完成，書寫規范，詳細闡述解題過程和思路。通過書面作業進一步鞏固學生對本節課知識的理解和運用能力，讓學生熟練掌握能量轉化與守恒知識的應用。
實踐探究作業：讓學生回家后觀察家庭中各種用電器的能量轉化情況，如電視、冰箱、洗衣機等，并記錄下來。同時，思考如何在日常生活中采取措施提高能源的利用效率，減少能量浪費，寫一篇簡短的調查報告。通過實踐探究作業，培養學生的觀察能力、分析問題能力和科學探究精神，讓學生更深入地理解能量轉化與守恒在生活中的應用，增強學生節約能源的意識。
五、教學資源
多媒體課件（包含各種能量形式的圖片、能量轉化的動畫、實驗視頻、生活實例展示等）
實驗器材：滾擺、手搖發電機、小燈泡、電阻絲、電流表、電壓表、溫度計、彈性小球、碰撞實驗裝置等
教材、輔導資料、課堂練習題和課后作業題
六、教學反思
在教學過程中，要密切關注學生對能量轉化與守恒這一抽象概念的理解程度，通過生動形象的實驗、多媒體展示和生活實例分析，幫助學生突破難點。對于能量守恒定律的應用和理解等內容，要多引導學生思考和討論，培養學生運用物理知識解決實際問題的能力。課堂練習和作業反饋能夠及時了解學生的學習效果，針對學生的薄弱環節，在后續教學中進行有針對性的輔導和強化訓練，不斷優化教學方法，提高課堂教學質量，使學生更好地掌握能量轉化與守恒的知識，培養學生的科學思維和探究能力。
5
課堂檢測
4
新知講解
6
變式訓練
7
中考考法
8
小結梳理
學習目錄
1
復習引入
2
新知講解
3
典例講解
1.了解能量及其存在的多種形式知道能量的轉移和轉化，能解釋一些常見現象中的能量轉化過程。
2.理解能量守恒定律。（重點、難點）
觀看視頻：
思考：
升空的火箭具有哪種能量？
它的能量來自于哪里？
你能說出下列物體都具有什么形式的能量嗎？
拉長的橡皮筋
山巔的危石
運動的足球
西藏羊八井地熱池
食 物
太陽光
想想做做
觀察實驗發生的現象，討論發生了哪些能量轉化？
機械能轉化為內能
機械能轉化為電能
在一定條件下，各種形式的能量可以相互轉化。
鉆木取火
機械能轉化為內能
機械能轉化為電能
電能轉化為機械能
水流從高處落下
重力勢能轉化為動能
光能轉化為化學能
化學能轉化為內能
內能轉化為機械能
光能轉化為電能
嘗試一下，按圖中給出的實例，你能做些補充嗎？
能量也可以從一個物體轉移到另一個物體。
【例1】 下列說法中正確的是（ ）
A．冬天對著手哈氣，手變暖是機械能轉化為內能
B．用酒精燈給水加熱，是機械能轉化為內能
C．高速行駛的汽車爆胎是很危險的，從能量角度來看， 是機械能與內能的相互轉化
D．滑冰時冰刀與冰之間相互摩擦，出現一道痕跡，是內能轉化為機械能
C
【例2】人類發明和制造的各種機械和機器，都可以看作是用來控制能量的轉化形式，發生的地點或時間的能量轉換器。按照這種觀點，汽油機是把 能轉化為 能的能量轉化器；干電池是把______能轉化為 能的能量轉化器；鉆木取火是把 能轉化為 能。
內
機械
化學
電
機械
內
為什么高度會逐漸降低？減少的機械能到哪去了？
大量事實表明：
能量既不會_________，也不會_________，它只會從一種形式轉化為_________，或者從__________轉移到_________，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量___________。這就是能量守恒定律。
憑空消滅
憑空產生
其他形式
一個物體
其他物體
保持不變
能量守恒定律是自然界中最普遍，最重要的基本定律之一。
想想議議
一種設想中的永動機
　　有人曾設想制造一種不需要動力就能源源不斷地對外做功的機器，人們把這種機器叫永動機。
這種機器有可能制成嗎？
能量的轉化和轉移是有方向性的，
“永動機”違背了能量守恒定律，不可能制成。
【例3】下列關于能量轉化及能量守恒定律的說法正確的是（　）
A. 能量守恒定律只適用于能量轉化的過程
B.植物進行光合作用，是將化學能轉化為光能
C.用打氣筒打氣，氣筒壁發熱，是將內能轉化為機械能
D.根據能量守恒定律，能量無論是轉化還是轉移，能量的總和保持不變
D
1. ［2025·青島期末］關于能量的轉化和轉移，下列說法中
正確的是( )
B
A. 電動汽車充電時，將化學能轉化為電能
B. 煤炭燃燒時，將化學能轉化為內能
C. 摩擦起電是把電能轉化為機械能
D. 電風扇工作時將機械能轉化為電能
【點撥】電動汽車充電時將電能轉化為化學能，A錯誤；煤
炭燃燒時將化學能轉化為內能，B正確；摩擦起電是把機械
能轉化為電能，C錯誤；電風扇工作時是將電能轉化為機械
能，D錯誤。
判斷能量的轉化，我們主要看它要消耗什么能量，
得到什么能量，由消耗的能量轉化為得到的能量。
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2. 如圖所示是不同形式的能量相互轉化的示意
圖（、 是電能或內能），下列說法不正確的是( )
D
A. 序號⑩的實例可以是摩擦生熱
B. 序號④的實例可以是給充電寶充電
C. 圓圈內 對應的是電能
D. 各種形式的能量都可以無條件地
相互轉化，且轉化過程都要遵循能量
守恒定律
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3. 如圖是小球在地面彈跳的頻閃照片，
下列說法中正確的是( )
C
A. 小球彈起的高度越來越小，說明在此過程中能量不守恒
B. 根據能量守恒定律，在此過程中小球的機械能總量是保持
不變的
C. 在小球的運動中是通過做功的方式使其內能增加的
D. 小球和地面之間發生撞擊，所以小球的熱量會增加
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（第4題）
4. 如圖，2024年9月25日，中
國人民解放軍火箭軍向太平洋相關公海海域，成
功發射一發攜載訓練模擬彈頭的洲際彈道導彈，
準確落入預定海域。東風 導彈點火加速升
空時，發動機將燃料燃燒釋放的內能轉化為
_______能，在此過程中，能的總量______
（填“增大”“減小”或“不變”）。
機械
不變
（第4題）
【點撥】 燃料燃燒時，將燃料的化學能轉化為內
能，發動機再將內能轉化為導彈的機械能，使導
彈發射升空。根據能量守恒定律，在此過程中，
能的總量不變。
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（第5題）
5.［2025·廣東江門期末］如圖所示是一種設想中
的永動機，它通過高處的水流沖擊葉片，葉片的
轉動用來對外做功，同時帶動抽水器從低處將水
抽到高處，從而循環工作。
（1）水從高處流下沖擊葉片使葉片轉動，水的
________能轉化為葉片的____能。
重力勢
動
（2）葉片轉動，帶動抽水器把水抽到高處，葉片的____能
轉化為水的________能。
動
重力勢
（第5題）
（3）在葉片的轉動帶動抽水器抽水的過程中，
即使不考慮對外做功，由于摩擦等因素，會不可
避免地產生____能并散失掉，正是由于這些能量
的散失，抽到高處的水量______（填“大于”“等
于”或“小于”）從高處流下的水量，從而使永動
機最終停下來。
內
小于
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6. 如圖所示是“風光互補”景觀照明燈，它“頭頂”小風扇，
“肩扛”電池板，“腳踩”蓄電池，“腰挎”照明燈，下列解釋合
理的是( )
C
A. 小風扇是風力發電機，將電能轉化為機械能
B. 照明燈是將光能轉化為電能
C. 電池板是將光能轉化為電能
D. 蓄電池在夜晚放電時，將電能轉化為化學能
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7. 中國古
代玩具“飲水鳥”被譽為“愛因斯
坦也吃驚的玩具”，如圖所示。
它的神奇之處在于能不停地
“點頭喝水”。它的下球中裝有乙醚（乙醚極易汽化），乙醚
吸收空氣中的熱量汽化后，球內氣壓增大，將剩余部分乙醚
壓入上球，“飲水鳥”的重心上移“低頭喝水”，如圖乙，此時
上下球連通氣壓相同，乙醚流回下球，恢復圖甲狀態，如此
反復。下列說法正確的是 ( )
A. 下球中乙醚汽化的過程，是通
過做功的方式改變了內能大小
B. “飲水鳥”能量轉化的過程不
遵循能量守恒定律
C. 乙醚汽化，球內氣壓增大，將剩余部分乙醚壓入上球的過
程中，空氣的內能轉化為“飲水鳥”的機械能
D. 即使空氣溫度很低，“飲水鳥”也不會停下來
√
【點撥】 乙醚汽化的過程是需要
吸收熱量的，通過熱傳遞的方式
改變了內能大小，故A錯誤；在
整個過程中，“飲水鳥”器械間以
及與空氣間有摩擦，這些會導致能量損失，但能量總量不變，
遵循能量守恒定律，故B錯誤；乙醚汽化，下球內氣壓增大，
將剩余部分乙醚壓入上球，此過程中空氣的內能轉化為“飲水
鳥”的機械能，故C正確；若空氣
溫度很低，“飲水鳥”內的乙醚汽
化太慢，氣壓很難將乙醚壓入上
球，“飲水鳥”的重心不能上移，
“飲水鳥” 會慢慢地停下來，故D
錯誤。
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8. 如圖所示，材質均勻的弧形軌道
固定在水平平面，將小球置于軌道的
頂端點，小球具有的機械能為 。
A
A. B. C. D.
讓小球從點由靜止開始滾動，到右側所能達到的最高位置
點時，具有的機械能為 ，隨即小球向左側滾動，當滾動
到左側所能達到的最高位置時，此過程中小球克服摩擦做的
功可能是（不計空氣阻力）( )
【點撥】 由題意可知，小球在與軌道
摩擦的過程中，其機械能轉化為內能，
逐漸減小。不計空氣阻力，小球從
點到達點時，機械能從減小為，減少了 ；而從
點到達左側所能達到的最高位置時，其通過軌道的長度應
該比第一次短，所以機械能減少的大小應該小于 ，故此
過程中小球克服摩擦做的功小于 。故選A。
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能量的轉化和守恒
能量的
轉化和轉移
能量的轉化：
能量守恒
定律
內容：能量既不會憑空消滅，也不會憑空產生，它只會從 一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到其他物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。
能量可以從一種形式轉化為另一種形式。
能量的轉移：
能量可以從一個物體轉移到另一個物體。
①能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的定律之一。
②能量的轉化和轉移，能量的總量保持不變。
③永動機不可能制成。
理解：
能量的形式多種多樣
謝謝觀看！

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