3.8 能量的转化与守恒（教学设计）-【上好课】九年级科学上册同步高效课堂（浙教版）

3.8 能量的转化与守恒（教学设计） 年级 八年级 授课时间 课题 3.8 能量的转化与守恒 教学 目标 科学观念：通过实例认识能量可以转化或转移；知道能量守恒定律并能举出日常生活中能量守恒；能利用能量守恒定律解释简单的生活现象。 科学思维：初步形成能量转化和守恒的观念思维。 探究实践：通过永动机的学习明白能量守恒定律的含义，通过学生讨论体会能量不会凭空消失，培养学生探究科学规律的能力。 态度责任：培养学生爱科学、不断探索的精神，对学生进行思想教育。 教学 重难点 重点：能量的转化与守恒定律 难点：能量在转化与转移中守恒；能量转化与转移的方向性 学情 分析 本节内容选自浙教版九上第三章第8节，本节主要内容：能量的相互转化、能量的转化与守恒定律、能量的转移和转化的方向性。能量是贯穿整个物理教学的一条主线,能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。本节内容是对本章及以前所学的物理知识从能量的观点进行了一次综合、深化和再熟悉。教材首先分析自然界中各种能量之间的转化，揭示它们之间的本质联系，并分析一系列熟知的能量转化的事例，指出能量的转化与守恒。 本节内容拟用1课时完成。 教学 准备 课件、课本、活动器材等 教学过程 教师活动 学生活动 新 课 导 入 我们知道，动能和势能之间可以相互转化。那么，其他形式的能量是否也会发生相互转化呢？能量在转化过程中遵循什么规律？ 思考能量转化有什么规律呢 新 知 讲 授 一、能量的相互转化 能量有机械能、内能、化学能、电能、核能等多种形式，各种形式的能量不是孤立的，而是相互联系的。它们能不能相互转化呢？ 读图：下列物体具有哪种形式的能量？物体的能量发生怎样变化？ 热水的温度高，具有内能，金属勺放入热水中，内能从热水转移到金属勺。 B物体具有重力势能，重力势能一部分从B物体转移到A物体，一部分转化为两者的动能。 森林火灾，木材具有化学能，燃烧时化学能转化为内能。 运动员具有重力势能，下落过程中，重力势能一部分转化为动能，一部分因克服空气阻力做功转化为内能。 能量可以在两个物体之间转移，能量形式也可以转化 能量转化：能量从一种形式转化为另一种形式，能量形式改变 能量转移：能量从一个物体转移到另一个物体，能量形式不改变 （或从物体的一部分转移到另一部分） 太阳能的转化 人体能量的来源及转化 人的生命活动和人体完成的各种动作，都需要能量。所有这些能量都来自于食物。人吃进各种食物，食物消化后被吸收的营养物质由血液输送到人体各处，食物的化学能转化为人体的内能、电能、机械能等。 火力发电厂的能量转化 火力发电厂中燃料燃烧将燃料的化学能转化为内能来加热水，蒸汽驱动涡轮机转动，将内能转化为机械能，涡轮机带动发电机发电将机械能转化为电能。 思考与讨论： 如图所示，青蛙从地上跃起捕捉害虫。在这个过程中，青蛙消耗了什么能？这些能量到哪里去了？青蛙获得了什么能？这些能量来自哪里？  青蛙消耗了化学能；这些能量发生了转化；使青蛙获得了机械能；这些能量来自储存在青蛙体内的化学能。 大量事实表明，自然界中各种形式的能量都不是孤立的，不同形式的能量之间会发生相互转化，能量也会在不同的物体间相互转移。各种形式的能量之间的转化是非常普遍的现象，自然界中物质运动形式的变化总伴随着能量的相互转化。平常我们所说的“消耗能量”、“利用能量”或者“获得能量”，实质上就是能量相互转化或转移的过程。 思考与讨论 氢氧化钠在水中溶解，温度会升高；硝酸铵在水中溶解，温度会降低。这两种物质在溶解过程中，能量的形式各发生了怎样的转化？ 氢氧化钠和硝酸铵在水中都会溶解，不同的是氢氧化钠溶解过程中放出热量，水温升高；硝酸铵溶解过程中吸收热量，水温降低。因此氢氧化钠溶解过程中化学能转化为内能，硝酸铵溶解过程中内能转化为化学能。 二、能量的转化与守恒定律 能量由一种形式转化为另一种形式的过程中，能量的多少是否发生变化？ 思考与讨论 如图所示，用电动机提升重物时，电动机消耗的电能，是否都转化为重物的机械能？是否还转化为其他形式的能量？如果把转化后的各种形式的能量全部加起来，是否跟电动机消耗的电能相等？ 不都转化为机械能；还有一部分转化为内能；转化后的各种形式的能量全部加起来与电动机消耗的电能相等。 大量事实告诉我们，在能量的形式发生相互转化的过程中，某种形式的能量减少了多少，另一种形式的能量一定会相应地增加多少。同样，某种形式的能量增加了多少，另一种形式的能量一定会相应地减少多少，而能的总量保持不变。 也就是说： 能量既不会消灭，也不会创生，它只会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。而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。 ——能量转化和守恒定律 能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。无论是机械运动，还是生命运动；无论是宇宙天体，还是微观粒子，都遵循这个定律。 思考与讨论 达·芬奇曾设计了一个 “永动机”：一只圆轮，里面装有可以自由滚动的重钢球，如图所示。利用隔板的特殊形状，使轮子一边的钢球总是滚到另一边距离轮心远些的地方，这样，在钢球的重力作用下，轮子便会转动不息。你认为这个“永动机”能旋转不息吗？为什么？ 不能。从能量角度分析，轮子在转动过程中，由于克服摩擦力做功，机械能一部分转化为内能，直至最后所有的机械能都转化为内能，“永动机”便停止转动。“永动机”不能旋转不息，说明违反能量转化和守恒定律的事件是不可能发生的。 三、能量的转移和转化的方向性 “永动机”不可能成功的事实告诉我们，违反能量的转化和守恒定律的事件是不可能发生的。那么，遵循能量的转化和守恒定律的事件是否一定会发生呢？让我们看两个事例。 当一块炽热的铁块投入水中时，内能从铁块传递给水，从而使铁块的温度降低，水的温度升高，最后两者达到相同的温度。但是，相反的过程并不会自发地发生。铁块不可能自发地从同温度的水中吸收热，使自己变得炽热，尽管这一过程并不违反能量转化和守恒定律。 当杂技演员沿竹竿下滑时，演员的重力势能有一部分转化为手和竹竿的内能，使手和竹竿的温度升高。但是，相反的过程也不会自发地发生，即手和竹竿不可能自发地降低温度，而使人的位置升高，尽管这一过程也不违反能量转化和守恒定律。 能量的转化和转移有一定的方向性 内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，而不能自发地从低温物体转移到高温物体；机械能可以自发地转化为内能，而内能不能自发地转化为机械能。人们是在能量转化或转移过程中利用能量的。利用能量是有代价的，也是有条件的，所以要节约能源。 思考与讨论 请你举例加以说明，能量的转移和转化有一定的方向性有什么实际意义？ 我们是在能量的转化或转移过程中利用能量的，因此，不是所有的能量都可以利用，化石能源、核能等现在开采得越多，留给子孙后代的就越少。有的能量如内能，一旦耗散，就不能重新利用。正是由于能量转化和转移的方向性，我们要节约能源。 了解能量可以相互转化，也可以转移 了解太阳能的转化 了解人体能量的来源和转化 了解火力发电厂的能量转化 了解能量转化与守恒定律的内容 知道永动机违背能量转化和守恒定律，不能实现 根据实例知道能量的转移和转化具有方向性 课 堂 练 习 例1. 物体的运动有多种多样的形式。跟物体的运动一样，能量也有多种形式。如图，下列关于能量的说法中错误的是（ ） A.奔跑的猎豹具有机械能 B.人的食物具有化学能 C.雷达天线发射的信号具有核能 D.壮观的雷电爆发时具有光能 【答案】C 【解析】A.奔跑的猎豹具有一定的质量和速度，具有较大的动能，故奔跑的猎豹具有机械能，故A正确，不符合题意； B.人的食物进入体内后，会发生化学反应，向人体提供能量，具有化学能，故B正确，不符合题意； C.电磁波可以传递信息，也可以传递能量，雷达天线发射的信号是通过电磁波来实现的，这里利用电磁波传递能量，故C错误，符合题意； D.壮观的雷电爆发时通过放电现象发光发热，具有光能，故D正确，不符合题意。 故选C。 例2. 家中装修时常用一种打孔工具--冲击钻，不断冲击墙壁打出圆孔。如图所示，冲击钻在工作过程中，其能量转化正确的是（ ） A.钻头钻墙发热是内能转化为机械能 B.电机发热是内能转化为电能 C.整个过程只有机械能和内能的转化 D.该过程有电能、机械能和内能的转化 【答案】D 【解析】A.冲击钻在工作过程中，钻头冲击墙壁，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，故A错误; B.当电流通过电动机时，电流做功，消耗电能转化为机械能和内能，故B错误; CD.由以上分析可知，在该过程中消耗电能，转化成内能和机械能，存在电能、机械能和内能的转化。故C错误，D正确。 故选D。 例3. 科技馆里有一种“水车”，其装置如图所示，它的叶片是由高分子聚合材料制成的。在常温下，叶片是平直的，在高温下其叶片可向一侧弯曲。当把水车的下半部分放进热水中时，“水车”可以不停地转动起来。小慈认为：这种“水车”是永动机，因为它没有外部动力也能转动。试问： （1）“水车”是如何转动的?请用所学知识阐述其原理 （2）你认为该“水车”能一直运动下去吗？请说明理由。 【答案】见解析 【解析】（1）当“水车”的叶片浸在热水中时，由于温度升高叶片会向一侧迅速弯曲，给热水一个力，根据力的作用是相互的，热水也会对叶片施加一个反作用力，使水车转动起来，当叶片转出水面时，温度下降，叶片又恢复成平直的状态，这个过程不断进行就会使水车不停地转动。 （2）“水车”不能一直运动下去，从能量转化的角度看，“水车”是将内能转化为机械能的装置，热水在推动叶片运动做功时，要消耗水的内能，水的温度会逐渐降低，如果不及时补充能量，当水温降至室温时，水车就会停止转动。 课 堂 小 结 1.能量的互相转化 能量可以在两个物体之间转移，能量形式也可以转化。 2.能量的转化与守恒定律 能量既不会消灭，也不会创生，它只会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。而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。这就是能量转化和守恒定律。 能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。无论是机械运动，还是生命运动；无论是宇宙天体，还是微观粒子，都遵循这个定律。 3.能量的转移和转化的方向性 能量的转化和转移有一定的方向性。内能总是自发地从高温物体转移到低温物体,而不能自发地从低温物体转移到高温物体；机械能可以自发地转化为内能,而内能不能自发地转化为机械能。人们是在能量转化或转移过程中利用能量的。利用能量是有代价的,也是有条件的,所以要节约能源。 板 书 设 计 作 业 设 计 反 思 评 价 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$