第五节 能量的转化与守恒（教学设计）物理鲁科版（五四学制）2024九年级上册

第5节 能量的转化与守恒（教学设计） 【教学目标】 1. 了解能量及其存在的多种形式。 2. 知道能量的转移和转化，能解释一些常见现象中的能量转化过程。 3. 理解能量守恒定律，有用能量守恒定律的观点分析物理现象的意识，体会能量守恒定律的普适性。 【教材分析】 能量的转化和守恒是自然科学的核心内容之一，从更深的层次上反映了物质运动和相互作用的本质。它广泛滲透在各门学科中，并和各种产业及日常生活息息相关。这部分内容对于学生树立科学的世界观、联系生活生产实际、形成可持续发展的意识以及进一步学习其他科学技术，都是十分重要的。 “能量的转化与守恒”是以“能量” 线索，主要内容是介绍自然界各种形式的能量及能量的转移与转化。通过前面的学习，学生对能量转化的普遍性已有一定的认识。本节课通过学生对能量的转化与转移的深入讨论和探究，让学生进一步感性的认识能量的转移和转化，突出能量守恒定律及其应用。最后，通过实例分析得出能量在转移和转化的过程中具有方向，并通过对永动机失败原因的分析，明确能量转化具有方向性的实际意义，让学生接受能量守恒的思想和观点。 因此本节内容是全章的理论基础，也是前几章分别阐明能量现象的总结。 【学情分析】 本节课的内容是在学了机械能、内能、电能之后的一节有关能量及其转化的总结性课文。 对初三年级学生已基本具备独立思考、自主探究、小组讨论与合作交流的学习习惯，学习热情高，求知欲望强。对学生来说，在生产生活中对能量的形式和能量的转化与转移有一定的知识储备和生活积累，为本节“能量的转化与守恒”的学习作了较为全面的铺垫。 尽管学生对能量及其守恒已有一定的认识，但要完全理解能量守恒定律的精髓还是有一定的困难的，对生活中常见能量转化与转移进行粗略的分析与总结，学生很容易把转化的方向弄反；容易把能量守恒理解为局部的。估计在对永动机的批判、能量转化具有方向性的实际意义的进一步理解与应用上会出现一定的困难。 【教学重难点】 学习重点：理解能量守恒定律。 学习难点：运用能量守恒定律解决实际问题。 【器材准备】 和《能量的转化与守恒》相关的视频、挂图、课件、器材等。 【教学过程】 一、导入新课： 想一想 荡秋千时，若停止用力，秋千会越变越低，减少的机械能去哪里了？？ 下面我们将学习相关内容。 二、新课讲授： 【学习任务一】能量的转化 1. 观察与实验： 能量的转化 【完成下列实验】 （1）来回迅速摩擦双手。 （2）黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下。 （3）将太阳电池连在小电扇上，并使它对着阳光。 （4）将钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后靠近细碎的纸片。 【交流讨论】 观察实验发生的现象，讨论发生了哪些能量转化。 【分析论证】 （1）摩擦生热，机械能转化为内能； （2）晒太阳：太阳能转化为内能； （3）太阳能电扇：太阳能转化为电能； （4）摩擦起电：机械能转化为电能； 2.自然界不同形式的能量可以相互转化 科学工作者经过长时间的探索，发现自然界的各种现象不是孤立的，而是互相联系的，能量转化非常普遍。在一定条件下，不同形式的能量是可以相互转化的。 例如：发电机发电，机械能转化电能；电动机带动水泵把水送到高处，电能转化机械能；植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能；燃料燃烧时发热，化学转化为内能。 尝试一下，按图中给出的实例，你能做些补充吗？ 【学习任务二】能量守恒定律 1. 思考讨论： 掉在地上的弹性小球会弹起，但是越弹越低。为什么它到达的高度会逐渐降低？是否丢失了能量？你认为减少的机械能到哪里去了？讨论小球在运动中的能量转化。 分析论证： 在小球的运动过程中，由于和空气间有阻力，小球克服空气阻力做功，一部分机械能逐渐转化为内能，机械能总量逐渐减少，最终机械能全部转化为内能。 2.能量守恒定律： （1）内容：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，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其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这就是能量守恒定律。 （2）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。大到天体，小到原子核，无论是物理学的问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵循能量守恒定律。 3.永远无法实现的“永动机”： （1）人们的梦想：有人曾设想制造一种不消耗任何能量和燃料，却源源不断对外做功的机器，人们把这种机器叫永动机。这种机器有可能制成吗？ （2）分析论证：如图，由于水轮机转动的各部件间存在摩擦，会有部分机械能转化为内能，所以机械能越来越少，所以，流下的水不能全部抽回。 三、课堂练习： 1．利用能量的过程，就是能量的 和 的过程 2．写出下列现象中包含的能量转化或没转移： ①煤炭燃烧； 。 ②热水变凉； 。 ③搓手取暖； 。 ④摩擦生电； 。 ⑤温度计测温度 。 3．2025年3月17日，“谷神星一号”运载火箭将8颗卫星成功送入预定轨道，创造了中国航天史上的又一壮举。火箭发射时，燃料燃烧释放的能量使其加速升空，与该过程能量转化形式相同的是（　　） A．热机做功冲程 B．钻木取火过程 C．水力发电过程 D．物体上抛过程 4．下列几个例子中，属于内能转化为机械能的是（　　） A．用锤敲石头，石头和锤都要发热 B．给烧杯加热，使杯内水的温度升高 C．冬天，人站在阳光下感到暖和 D．点燃爆竹，使爆竹腾空而起 5．（多选题）自然界的能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从一种形式转化为其他形式。如图所示的事例中，能量的形式发生了转移的是（　　） A．图甲：涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机转动 B．图乙：原来静止的小球被撞击之后运动起来 C．图丙：高温的电炉丝使周围的空气温度上升 D．图丁：试管中高温水蒸气弹出管口的橡胶塞 6．科学家正在用“以声消声”的方法开发一种新的反噪声术。简单地说，就是用话筒将噪声收集起来传送到专门的电脑进行分析，根据分析结果通过喇叭发出新的噪声，它恰好能将原来噪声的振动抵消，从而达到消除和降低噪声的目的。你分析，这种“以声消声”的技术，能量 消失（填写“有”或“没有”）；如图展示的是冰壶竞赛，冰壶向前运动时，同队有两名队员手持毛刷，在冰壶运行的前方用力左右擦刷冰面，刷冰时，使冰层表面温度升高，让表面上的冰层熔化；冰层熔化后，大大减小了摩擦力，使冰壶溜进营垒或接近营垒。在这一过程中，发生的能量转化是 。 7．根据能量守恒定律，以下情形可能发生的是（　　） A．向上抛出的石头在向上运动过程中速度越来越快 B．电热水壶的水沸腾后，给该电热水壶断电后，水的沸腾永不停止 C．上紧发条的玩具小车能从斜面底端沿斜面向上运动 D．孤岛上被人们遗忘的一只机械表，默默地走了几十年 8．如图所示，这是一款斯特林发动机模型，点燃酒精灯后就会发现发动机的连杆带动飞轮转动起来。下列关于该发动机的说法正确的是（  ） A．该发动机工作时将内能转化为机械能 B．酒精灯中的酒精燃烧不充分时，其热值减小 C．该发动机的效率可以达到100％ D．整个过程中能量的总量在不断减小 9．近年来风能和太阳能发电逐渐增多。为增加供电稳定性，需要储能系统进行调节。研究发现可利用“深井拉铁”技术储存电能，还能实现废旧矿井的再利用。如图所示，用电低峰时，电动机利用多余电能将重物提升至高处；用电高峰时，重物下降带动发电机发电。下列说法正确的是（　　） A．风能和太阳能都属于不可再生能源 B．用电低峰时，重物上升，机械能转化为电能 C．用电高峰时，重物下降，电能转化为机械能 D．重物质量一定，井越深，能储存的电能越多 【课堂小结】 引导学生学列本节课的思维导图： 能量的转化和守恒 1.各种形式的能量：机械能、内能、电能、光能等. 2.能量的转化：由一种形式转化为另一种形式的能. 3.能量的转移：能量的形式不变，能量由一个物体转移 到其他物体，或从物体的一部分转移到其他部分. 4.能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，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. 5.永动机的失败：是因为违背了能量守恒定律. 【板书设计】 见上面思维导图 【作业布置】 教材P52第1-5小题。 【教学反思】 谈谈你在本节课中： （1）收获有哪些？ （2）需要改进的地方有哪些？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第5节 能量的转化与守恒（教学设计） 【教学目标】 1. 了解能量及其存在的多种形式。 2. 知道能量的转移和转化，能解释一些常见现象中的能量转化过程。 3. 理解能量守恒定律，有用能量守恒定律的观点分析物理现象的意识，体会能量守恒定律的普适性。 【教材分析】 能量的转化和守恒是自然科学的核心内容之一，从更深的层次上反映了物质运动和相互作用的本质。它广泛滲透在各门学科中，并和各种产业及日常生活息息相关。这部分内容对于学生树立科学的世界观、联系生活生产实际、形成可持续发展的意识以及进一步学习其他科学技术，都是十分重要的。 “能量的转化与守恒”是以“能量” 线索，主要内容是介绍自然界各种形式的能量及能量的转移与转化。通过前面的学习，学生对能量转化的普遍性已有一定的认识。本节课通过学生对能量的转化与转移的深入讨论和探究，让学生进一步感性的认识能量的转移和转化，突出能量守恒定律及其应用。最后，通过实例分析得出能量在转移和转化的过程中具有方向，并通过对永动机失败原因的分析，明确能量转化具有方向性的实际意义，让学生接受能量守恒的思想和观点。 因此本节内容是全章的理论基础，也是前几章分别阐明能量现象的总结。 【学情分析】 本节课的内容是在学了机械能、内能、电能之后的一节有关能量及其转化的总结性课文。 对初三年级学生已基本具备独立思考、自主探究、小组讨论与合作交流的学习习惯，学习热情高，求知欲望强。对学生来说，在生产生活中对能量的形式和能量的转化与转移有一定的知识储备和生活积累，为本节“能量的转化与守恒”的学习作了较为全面的铺垫。 尽管学生对能量及其守恒已有一定的认识，但要完全理解能量守恒定律的精髓还是有一定的困难的，对生活中常见能量转化与转移进行粗略的分析与总结，学生很容易把转化的方向弄反；容易把能量守恒理解为局部的。估计在对永动机的批判、能量转化具有方向性的实际意义的进一步理解与应用上会出现一定的困难。 【教学重难点】 学习重点：理解能量守恒定律。 学习难点：运用能量守恒定律解决实际问题。 【器材准备】 和《能量的转化与守恒》相关的视频、挂图、课件、器材等。 【教学过程】 一、导入新课： 想一想 荡秋千时，若停止用力，秋千会越变越低，减少的机械能去哪里了？？ 下面我们将学习相关内容。 二、新课讲授： 【学习任务一】能量的转化 1. 观察与实验： 能量的转化 【完成下列实验】 （1）来回迅速摩擦双手。 （2）黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下。 （3）将太阳电池连在小电扇上，并使它对着阳光。 （4）将钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后靠近细碎的纸片。 【交流讨论】 观察实验发生的现象，讨论发生了哪些能量转化。 【分析论证】 （1）摩擦生热，机械能转化为内能； （2）晒太阳：太阳能转化为内能； （3）太阳能电扇：太阳能转化为电能； （4）摩擦起电：机械能转化为电能； 2.自然界不同形式的能量可以相互转化 科学工作者经过长时间的探索，发现自然界的各种现象不是孤立的，而是互相联系的，能量转化非常普遍。在一定条件下，不同形式的能量是可以相互转化的。 例如：发电机发电，机械能转化电能；电动机带动水泵把水送到高处，电能转化机械能；植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能；燃料燃烧时发热，化学转化为内能。 尝试一下，按图中给出的实例，你能做些补充吗？ 【学习任务二】能量守恒定律 1. 思考讨论： 掉在地上的弹性小球会弹起，但是越弹越低。为什么它到达的高度会逐渐降低？是否丢失了能量？你认为减少的机械能到哪里去了？讨论小球在运动中的能量转化。 分析论证： 在小球的运动过程中，由于和空气间有阻力，小球克服空气阻力做功，一部分机械能逐渐转化为内能，机械能总量逐渐减少，最终机械能全部转化为内能。 2.能量守恒定律： （1）内容：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，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其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这就是能量守恒定律。 （2）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。大到天体，小到原子核，无论是物理学的问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵循能量守恒定律。 3.永远无法实现的“永动机”： （1）人们的梦想：有人曾设想制造一种不消耗任何能量和燃料，却源源不断对外做功的机器，人们把这种机器叫永动机。这种机器有可能制成吗？ （2）分析论证：如图，由于水轮机转动的各部件间存在摩擦，会有部分机械能转化为内能，所以机械能越来越少，所以，流下的水不能全部抽回。 三、课堂练习： 1．利用能量的过程，就是能量的 和 的过程 【答案】 转移 转化 【详解】[1][2] 能量不仅可以从一个地方转移到另一个地方，不同形式的能量之间还可以相互转化，利用能量的过程，就是能量的转移和转化的过程。 2．写出下列现象中包含的能量转化或没转移： ①煤炭燃烧； 。 ②热水变凉； 。 ③搓手取暖； 。 ④摩擦生电； 。 ⑤温度计测温度 。 【答案】见解析。 【详解】①煤炭燃烧是化学变化，化学能转化为内能，属于能量的转化； ②热水变凉，热水放出热量，温度降低，属于能量的转移； ③搓手取暖，克服摩擦做功，机械能转化为内能，属于能量的转化； ④摩擦生电，机械能转化为电能，属于能量的转化； ⑤温度计测温度，温度计吸收或放出热量，属于能量的转移； 综上所述，属于能量转移的是②⑤，属于能量转化的是①③④。 3．2025年3月17日，“谷神星一号”运载火箭将8颗卫星成功送入预定轨道，创造了中国航天史上的又一壮举。火箭发射时，燃料燃烧释放的能量使其加速升空，与该过程能量转化形式相同的是（　　） A．热机做功冲程 B．钻木取火过程 C．水力发电过程 D．物体上抛过程 【答案】A 【详解】火箭发射时，是利用燃料的内能做功，是将内能转化为机械能。 A．热机做功冲程是将内能转化为机械能，故A符合题意； B．钻木起火过程是将机械能转化为内能，故B不符合题意； C．水力发电过程是水的机械能转化为电能，故C不符合题意； D．物体上抛过程是物体动能转化为重力势能，故D不符合题意。 故选A。 4．下列几个例子中，属于内能转化为机械能的是（　　） A．用锤敲石头，石头和锤都要发热 B．给烧杯加热，使杯内水的温度升高 C．冬天，人站在阳光下感到暖和 D．点燃爆竹，使爆竹腾空而起 【答案】D 【详解】A．用锤敲石头，石头和锤都要发热，这是利用对物体做功的办法来增加物体内能的，是机械能转化为内能，故A不符合题意； B．给烧杯加热，使杯内水的温度升高，水吸收了热量，内能增大，通过热传递增加内能，是能量转移的过程，故B不符合题意； C．冬天，人站在阳光下，吸收了热量，温度升高，内能增大，所以感到暖和，这个是通过热传递改变内能，是能量的转移过程，故C不符合题意； D．点燃爆竹，爆竹的内能增大，对外做功，将内能转化为机械能，所以爆竹能腾空而起，故D符合题意。 故选D。 5．（多选题）自然界的能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从一种形式转化为其他形式。如图所示的事例中，能量的形式发生了转移的是（　　） A．图甲：涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机转动 B．图乙：原来静止的小球被撞击之后运动起来 C．图丙：高温的电炉丝使周围的空气温度上升 D．图丁：试管中高温水蒸气弹出管口的橡胶塞 【答案】ABC 【详解】A．涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机转动，海水的机械能转移到水轮机上，故A符合题意； B．原来静止的小球被撞击之后运动起来，属于能量的转移，故B符合题意； C．高温的电炉丝使周围的空气温度上升，是通过热传递改变空气的内能，属于能量的转移，故C符合题意； D．试管中高温水蒸气弹出管口的橡胶塞，是将水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，属于能量的转化，故D不符合题意。 故选ABC。 6．科学家正在用“以声消声”的方法开发一种新的反噪声术。简单地说，就是用话筒将噪声收集起来传送到专门的电脑进行分析，根据分析结果通过喇叭发出新的噪声，它恰好能将原来噪声的振动抵消，从而达到消除和降低噪声的目的。你分析，这种“以声消声”的技术，能量 消失（填写“有”或“没有”）；如图展示的是冰壶竞赛，冰壶向前运动时，同队有两名队员手持毛刷，在冰壶运行的前方用力左右擦刷冰面，刷冰时，使冰层表面温度升高，让表面上的冰层熔化；冰层熔化后，大大减小了摩擦力，使冰壶溜进营垒或接近营垒。在这一过程中，发生的能量转化是 。 【答案】 没有 机械能转化为内能 【详解】[1]根据能量守恒定律可知，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失。这种“以声消声”的技术，能量并没有消失，而是产生了新的噪声，它恰好能将原来噪声的振动抵消。 [2]刷冰时，冰面的温度升高，这是摩擦生热现象，该过程中将机械能转化为内能。 7．根据能量守恒定律，以下情形可能发生的是（　　） A．向上抛出的石头在向上运动过程中速度越来越快 B．电热水壶的水沸腾后，给该电热水壶断电后，水的沸腾永不停止 C．上紧发条的玩具小车能从斜面底端沿斜面向上运动 D．孤岛上被人们遗忘的一只机械表，默默地走了几十年 【答案】C 【详解】A．向上抛出的石头在向上运动过程中，高度变大，重力势能变大，动能转化为重力势能，动能变小，质量不变，所以速度越来越小，故A错误，不符合题意； B．电热水壶的水沸腾后，给该电热水壶断电后，水无法吸收热量，由液体沸腾条件知，水会停止沸腾，故B错误，不符合题意； C．上紧发条的玩具小车具有弹性势能，弹性势能可以转化小车的动能，动能再转化为小车的重力势能，所以小车能从斜面底端沿斜面向上运动，故C正确，符合题意； D．机械表工作靠表内弹簧片的弹性势能转化为机械能，机械表零件之间有摩擦，再将机械能转化为内能，不久就会消耗完毕，不会一直默默地几十年，故D错误，不符合题意。 故选C。 8．如图所示，这是一款斯特林发动机模型，点燃酒精灯后就会发现发动机的连杆带动飞轮转动起来。下列关于该发动机的说法正确的是（  ） A．该发动机工作时将内能转化为机械能 B．酒精灯中的酒精燃烧不充分时，其热值减小 C．该发动机的效率可以达到100％ D．整个过程中能量的总量在不断减小 【答案】A 【详解】A．斯特林发动机工作时，燃料燃烧将化学能转化为内能，内能再转化为机械能，故A正确； B．热值是燃料的特性，只与燃料种类有关，与燃烧是否充分无关，酒精燃烧不充分时热值不变，故B错误； C．任何热机在工作时都有能量损失（如散热、克服摩擦等），效率不可能达到100%，故C错误； D．根据能量守恒定律，整个过程中能量的总量保持不变，故D错误。 故选A。 9．近年来风能和太阳能发电逐渐增多。为增加供电稳定性，需要储能系统进行调节。研究发现可利用“深井拉铁”技术储存电能，还能实现废旧矿井的再利用。如图所示，用电低峰时，电动机利用多余电能将重物提升至高处；用电高峰时，重物下降带动发电机发电。下列说法正确的是（　　） A．风能和太阳能都属于不可再生能源 B．用电低峰时，重物上升，机械能转化为电能 C．用电高峰时，重物下降，电能转化为机械能 D．重物质量一定，井越深，能储存的电能越多 【答案】D 【详解】A．风能和太阳能都是自然界源源不断从自然界获得的能源，是可再生能源，故A错误； B．用电低峰时，电动机利用多余电能将重物提升至高处，重物上升，电能转化为机械能，故B错误； C．用电高峰时，重物下降带动发电机发电，重物下降，机械能转化为电能，故C错误； D．重物质量一定，井越深，重物被提升的高度越大，重物具有的机械能越多，能储存的电能越多，故D正确。 故选D。 【课堂小结】 引导学生学列本节课的思维导图： 能量的转化和守恒 1.各种形式的能量：机械能、内能、电能、光能等. 2.能量的转化：由一种形式转化为另一种形式的能. 3.能量的转移：能量的形式不变，能量由一个物体转移 到其他物体，或从物体的一部分转移到其他部分. 4.能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，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. 5.永动机的失败：是因为违背了能量守恒定律. 【板书设计】 见上面思维导图 【作业布置】 教材P52第1-5小题。 【教学反思】 谈谈你在本节课中： （1）收获有哪些？ （2）需要改进的地方有哪些？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$