《能量的转化和守恒》教学设计

　　【教学目标】

 

　　1．知识与技能

 

　　·知道各种形式的能是可以相互转化的。

 

　　·知道在转化的过程中，能量的总量是保持不变的。

 

　　·列举出日常生活中能量守恒的实例。

 

　　·有用能量守恒的观点分析物理现象的意识。

 

　　2．过程与方法

 

　　·通过学生自己做小实验，发现各种现象的内在联系，体会各种形式能量之间的相互转化。

 

　　·通过讨论体会能量不会凭空消失，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。

 

　　3．情感态度与价值观

 

　　·通过学生自己做小实验，激发学生的学习兴趣，对物理规律有一个感性的认识。

 

　　·通过学生讨论锻炼学生分析问题的能力。

 

　　【重点、难点分析】

 

　　重点：能的转化和守恒定律，强调能的转化和守恒定律是自然科学中最基本定律。

 

　　难点：运用能的转化和守恒原理计算一些物理习题；运用能的转化和守恒定律对具体的自然现象进行分析，说明能是怎样转化的。

 

　　【教具准备】

 

　　打气筒  单摆

 

　　【教学过程】

 

　　一、引入新课

 

　　问题：刀具在砂轮上磨削时，为什么会刀具发热？

 

　　学生回答：原因是通过摩擦力做功，机械能转化为内能。

 

　　问题：在暖气片上放有一瓶冷水，过一段时间后水会出现什么现象？出现这一现象的原因？

 

　　学生回答：变热，这是通过热量传递使这瓶水内能增加。

 

　　老师引导：这些实例中，物体的内能增加了，是由其他形式能转化来的或是从其他物体转移来的，今天要学习能的转化和转移过程中数量之间有什么关系？

 

　　二、新课教授

 

　　1．自然界存在多种形式的能量

 

　　提出问题：当今世界的三大产业是能源、材料和信息，自然界中的能量以各种形式存在着，你能说出能量的几种存在形式吗？

 

　　学生回答：机械能、电能、磁能、内能等等。

 

　　日常生活中的烧饭、取暖、照明、出行等都需要能量。我们所需要的能量都是谁提供的呢？

 

　　学生回答：煤、石油、天然气、电等等。

 

　　进一步分析利用能源时需要发生的变化而引入能的相互转化。

 

　　2．不同形式的能之间，在一定条件下可以相互转化

 

　　设疑：

 

　　演示打气筒打气，让同学们感觉打气筒外壁的温度变化。

 

　　请同学解释所发生的现象的原因：活塞与筒壁摩擦，将机械能转化为内能。

 

　　指出类似现象在生活中很常见，请同学列举实例，并进行分析。

 

　　举例练习：

 

　　①电炉取暖：电能→内能；

 

　　②煤燃烧：化学能→内能；

 

　　③炽热灯灯丝发光：内能→光能；

 

　　④把一铁块放入盛有热水的烧杯中：说明内能发生转移。

 

　　归纳：在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化和转移。

 

　　3．能量再转移和转化过程中遵循什么样的规律呢？

 

　　⑴机械能在转化过程中守恒

 

　　演示单摆摆动过程：

 

　　①回忆机械能之间是如何转化的：重力势能→动能→重力势能。

 

　　②解释每次达到最高点很接近的原因：如果没有摩擦时机械能守恒。

 

　　③得到结论：最初具有的机械能=最末物体具有的机械能+转化为其他形式的能即总能量守恒。

 

　　⑵内能在转移过程中守恒

 

　　把一铁块放入盛有热水的烧杯中，铁块从周围水中吸收了热量使它内能增加，温度升高；热水则要放出热量，内能减少，温度降低。这一过程中如果没有热量散失，热水所放出热量就等于铁块所吸收的热量。

 

　　归纳：能量在转移过程中是守恒的。

 

　　结论：大量事实证明，在普遍存在的能量的转化和转移过程中，消耗多少某种形式的能量，就得到多少其他形式的能量。如在热传递过程中，高温物体放出多少热量（减少多少内能），低温物体就吸收多少热量（增加多少内能）；克服摩擦力做了多少功，就有多少机械能转化为内能，但能量的总量不变。

 

　　以上规律是人类经过长期的实践探索，直到19世纪，才确立了这个自然界最普遍的定律棗能量的转化守恒定律。通常把它表述为：

 

　　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，能量的总保持不变。

 

　　【小结】

 

　　能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之一。

 

　　（1）能量守恒定律普遍适用。在形形色色的自然现象中，只要有能量的转化，就一定服从能量守恒规律。从物理的、化学的现象到地质的、生物的现象，大到宇宙天体的演变，小到原子核内部粒子的运动，都服从能量守恒的规律。

 

　　（2）能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系。自然界的各种现象都不是孤立的，而是相互联系的。电灯发光跟电流有联系，电能转化为光能反映了这种联系。植物生长更不是孤立的，要靠阳光进行光合作用才能生长，光能转化为化学能反映了这种联系。

 

　　（3）能量守恒定律是人类认识自然的重要依据。人类认识自然，就要根据种种自然现象，总结规律，能量守恒定律就是人类总结出的规律之一，而且人类认识的其他规律也必定符合能量守恒定律。1933年意大利科学家费米，在研究β衰变的过程中发现，能量不守恒。于是他根据能量守恒定律大胆预言了还有一种未发现的粒子，这就是现在已被科学界公认的中微子。这一事例说明了能明守恒定律，已成为人类认识自然的重要依据。

 

　　（4）能量守恒定律是人类利用自然的重要武器。纵观人类科学技术进步的历史，也是一部认识能量、利用能量、实现能量转化的历史。从原始人钻木取火，到水能利用；从蒸汽机发明，到电能的利用；从太阳能，到核能的利用。人类总是在认识、利用能源，逐步实现能量的转化。

 

　　【板书设计】

 

 

　　【同步练习】

 

　　1．能量既不会凭空_______，也不会凭空_______，它只会从__________转化为_____________，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__________。

 

　　2．（08南通）根据能量的转化和守恒定律可知，能量在转化或转移的过程中，其总量__________。电能可以使电灯发光，同时产生内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能，该现象说明能量的转化具有_____________。

 

　　3．各种形式的能量都可以在________下转化，电动机带动水泵抽水是_____能转化成________能，植物吸收阳光进行光合作用是_______能转化为______能，燃料燃烧时发热是_________能转化为________能。

 

　　4．（09天水）为应对国际金融危机，扩大内需，我国实施了4万亿元的投资刺激经济计划，而电动小轿车（使用蓄电池）项目是国家重点扶持的项目之一。当电动小轿车在平直公路上行驶时是将电能转化为___________，给蓄电池译电时，是将电能转化为____________。

 

　　5．在摩擦生热的现象中，_______能转化为______能，如克服摩擦做了100 J的功，就有______J的_______能转化为_______能。

 

　　6．光电池在供电的过程中，它的作用是（    ）

 

　　A．光能转化为内能  

 

　　B．电能转化为光能    

 

　　C．光能转化为电能      

 

　　D．光能转化为机械能

 

　　7．（08青岛）下列能量转化的实例中，将内能转化为机械能的是（    ）

 

　　A．太阳能电池发电

 

　　B．水蒸气把壶盖顶起

 

　　C．电灯发光

 

　　D．弹弓将石头弹出。

 

　　8．（09衢州）如图所示，是一种在阳光下能不断摇摆的塑料小花。花盆表面的太阳能电板在光照下，产生电流驱动电动机，使小花左右摆动。下列有关该小花摆动过程中能量转化的描述正确的是（    ）

 

 

　　A．叶片将光能转化为化学能       

 

　　B．电动机将机械能转化为电能

 

　　C．太阳能电板将太阳能转化为电能 

 

　　D．小花将动能转化为化学能

 

　　9．（08孝感）下列关于能量的转化和守恒的说法中错误的是（    ）

 

　　A．高山上滚下的石块越来越快，说明重力势能转化为动能

 

　　B．酒精燃烧时，将化学能转化为内能

 

　　C．发电机发电时，将机械能转化为电能

 

　　D．人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生

 

　　10．2kg  80℃的热水与4kg  20℃的冷水混合。如不计热损失，则热水放出热量Q_放与冷水吸收热量Q_吸的关系为（    ）

 

　　A．Q_放＞Q_吸      

 

　　B．Q_放＜Q_吸     

 

　　C．Q_放＝Q_吸      

 

　　D．无法判断

 

　　11．（09鸡西）关下能量转化的问题，下列说法正确的是（    ）

 

　　A．电饭煲工作时将内能转化为电能   

 

　　B．电动机工作时将机械能转化为电能

 

　　C．发电机工作时将电能转化为机械能 

 

　　D．内燃机工作时将内能转化为机械能

 

　　12．我国大力发展火力发电，火电厂进的是“煤”，出的是“电”，在这个过程中能量的转化是（    ）

 

　　A．化学能→内能→机械能→电能    

 

　　B．化学能→重力势能→动能→电能

 

　　C．机械能→内能→化学能→电能    

 

　　D．内能→化学能→机械能→电能

 

　　参考答案：

 

　　1．消灭  产生  一种形式  其他形式  转移  保持不变

 

　　2．保持不变  不可逆转性

 

　　3．一定条件  电  机械   光  化学  化学  内

 

　　4．动能（或机械能）  化学能

 

　　5．机械  内  100  机械  内

 

　　6．C  

 

　　7．B 

 

　　8．C   

 

　　9．D 

 

　　10．C  

 

　　11．D  

 

　　12．A