2023学年九年级物理下册20.3能的转化与能量守恒教案1新版粤教沪版.doc

20．3　能的转化与能量守恒 1．通过实验，认识能量可以从一个物体转移到其他物体，而且在一定条件下，不同形式的能量之间可以互相转化。 2．知道能量守恒定律；能举出日常生活中能量守恒的实例；有用能量转化与守恒的观点分析物理现象的意识。 3．从能量的转化与转移的角度认识效率。 4．知道能量的转化和转移有一定的方向性。 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 通过灵活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。 铁架台，滑轮，线、质量相同的两个铁球，可充电干电池的充电器，可充电干电池，小灯泡及灯座，导线，开关，电流表，电压表，滑动变阻器，干电池夹，多媒体等。 一、创设情境，导入新知 我们知道刀具在砂轮上磨削时，刀具发热是因为通过摩擦力做功，机械能转化为内能。在暖气片上放有一瓶冷水，过一段时间后水变热，这是通过热量传递使这瓶水内能增加。这些实例中，物体的内能为什么增加了？是凭空产生的还是由其他形式能转化来的？这就是今天要学习的内容。 二、自主合作，感受新知 阅读教材并结合生活实际，完成《探究在线·高效课堂》“预习导学”部分。 三、师生互动，理解新知 (一)能的转移和转化 能量是物质存在的基本形式，自然界的能量有内能、机械能、化学能、光能、电能、核能等多种形式，长期的实践表明，能量之间可以转移，也可以相互转化。 1．能量的转移 活动1：演示图20－18(b)实验，使一个球下降，另一个球上升。 问：它们做什么运动？什么能量发生了转移？ 教师引导学生得出：下降球的重力势能转移给上升球。 指导学生阅读图20－18(a)(c)，思考图中各是什么能量发生了转移？ 教师引导学生分析得出：(a)内能从高温物体转移到低温物体；(c)电能从发电站转移到用户。 交流讨论：你还知道哪些能的转移的实例？能否设计一些实验说明能的转移？ 教师引导学生讨论得出：机械能、化学能也可以从一个物体转移给另一个物体。 师生总结得出结论：(板书)能量可以从一个物体转移给另一个物体。 2．能量的转化 能量不仅可以转移，而且各种形式的能之间还可以相互转化。　 活动2：(1)电能与化学能相互转化： ①演示图20－19(a)实验，给可充电干电池充电； ②演示图20－19(b)实验，接通电路后小灯泡亮。 学生交流讨论后展示，师生共同归纳：①电池充电时，电能转化成化学能；②电池放电时，化学能转化成电能。 (2)在上节课中我们学过的核电站工作流程示意图(图20－12所示)中，核反应堆工作时，铀核裂变释放的核能转化成蒸汽的内能；然后将高温高压的蒸汽通入涡轮机中，驱动涡轮机转动，使蒸汽的内能转化成涡轮机的机械能；并带动发电机，使机械能转化成电能。 交流、讨论、实验：你还知道哪些能的转化的实例？能否用现有的器具或易得的器材设计一些实验说明能的转化？ 教师引导学生实验、交流讨论得出： 机械能转化为电能，如发电机； 电能转化为机械能，如电动机； 电能转化为内能，如电炉； 内能转化为电能，如温差发电； 机械能转化为内能，如摩擦生热； 内转化为机械能，如内燃机的做功冲程； 光能转化为内能，如太阳能热水器； 内能转化光能，如白炽灯； 光能转化为电能，如太阳能电池； 电能转化光能，如电灯。 师生总结得出结论：各种形式的能在一定条件下可以相互转化。 典例解读 【例1】　(2017·黑龙江)下列关于能量转化转移现象的说法中，正确的是(　　) A．蓄电池充电时，化学能转化为电能 B．暖瓶塞跳起时，机械能化为内能 C．用热水袋取暖时，内能发生了转移 D．电动机工作时，机械能转化为电能 【解析】蓄电池充电时，消耗电能得到化学能，所以是电能转化为化学能，故A错误；暖瓶塞跳起时，瓶内空气的内能减少，瓶塞获得了机械能，所以是内能转化为机械能，故B错误；利用热水袋取暖时，热水袋温度降低内能减少，人体获得热量，所以是内能的转移，故C正确；电动机工作时，消耗电能，得到机械能，所以是电能转化为机械能，故D错误。 【答案】C (二)能量守恒定律 提问：在能量由一种形式转化为另一种形式的过程中，数量方面有没有变化？　　 学生思考，教师提示：前面学习的机械能转移和转化过程，不计摩擦等阻力作用时，机械能的总量是守恒的。考虑到摩擦等阻力作用时，机械能的总量还是守恒的吗？　　　 学生展示，教师拓展：不同形式的能在转化过程中，能的总量是否守恒呢？ 请同学分析电动机工作时能量的转化。提问：图20－20是用电动机提升物体的示意图。电动机在工作时消耗了什么能？是否都转化成了机械能？还转化成哪些形式的能？ 启发学生分别回答：用电动机提升重物中，电动机消耗了电能。一部分转化成机械能，还转化成内能等。 提问：如果把转化后其他形式的能全部加起来，是否应该跟所消耗的电能相等？ 科学家经过长期的研究发现，其他各种形式的能之和与所消耗的电能相等。在其他形式能的相互转化中，消耗的能量和得到的各种能量之和相等。 多媒体展示：永动机不可能实现的原因。 教师总结得出结论：能量守恒定律——能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从一种形式转化为另一种形式。即能量在转移和转化过程中，能的总量保持不变。　 学生阅读P84“STS”：抽水蓄能发电站。 典例解读 【例2】　下列说法中错误的是(　　) A．能量守恒定律只适用于物体内能的变化 B．只要有能的转移和转化，就一定遵守能量守恒定律 C．能量守恒定律是人们认识自然和利用自然的重要理论依据 D．任何一种形式的能在转化为其他形式的能的过程中，消耗多少某种形式的能量，就能得到多少其他形式的能量，而能的总量是保持不变的 【解析】能量守恒定律适用于任何自然现象，适用于任何有能量转移和转化的现象，它是所有自然现象都遵守的最基本的规律，是指导人们研究自然的重要理论工具。 【答案】A 【例3】　在各种形式的能量相互转化过程中，下列说法正确的是(　　) A．机械能一定守恒　　　　 B．各种形式的能量都守恒 C．各种形式能的总量一定守恒　　　　　 D．内能一定守恒 【解析】各种能量形式互相转换是有方向和条件限制的，能量互相转换时其量值不变，表明能量是不能被创造或消灭的，因此各种形式能的总量一定守恒，单一的某一种形式的能或几种能不一定守恒，故C选项说法正确。 【答案】C (三)能在转移和转化过程中的方向性 学生阅读课本P84页，思考：课本列举的三个例子。 学生思考并讨论以下问题： (1)热传递过程中，内能的转移有什么规律？内能能否自发地由低温物体转移到高温物体？假如能，它违反能量守恒定律吗？这个世界会变成什么样？试列举一两个例子。内能的这种转移说明了什么？(请注意“自发”) (2)用煤、天然气烧开水时，能量如何转化？当水渐渐凉下来时，能否将其减少的内能复原为煤、天然气的化学能呢？假如能，是否违反能量守恒定律？在这个实验中，能量的这种转化说明了什么问题？ (3)行驶中的汽车克服摩擦做功，能量如何转化？地面和车轮的内能能否推动汽车行进呢？ (学生回答：(1)由高温物体转移到低温物体。不能，说明了内能的转移是有方向性的。 (2)煤、天然气的化学能转化为水的内能。不能，不违反能量守恒定律，能量的转化也是有方向性的。 (3)机械能转化为地面和车轮的内能。不能。 教师引导学生分析得出：能在转化和转移过程中是有方向性的。 学习能量守恒定律的时候，同学们可能有过这样的疑问：既然自然界中的能量是守恒的，那么，为什么还会产生能源危机？为什么还经常说要节约能源呢？如何节约能源呢？ 师生共同学习提高能源利用率的意义，及节约能源的好方法。 典例解读 【例4】　下列事例中，能表示能量转化或转移具有方向性的事例是(　　) A．电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能 B．机械能可以转化为内能，内能也可以转化为机械能 C．动能可以和重力势能相互转化 D．热量自发从高温向低温物体传递，却不能自发从低温向高温物体传递 【解析】电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能，只能说明能量之间的相互转化，不能说能量转化具有方向性，故A错误；电能可以转化为内能，内能也可以部分地转化为电能，能说明能量之间的相互转化，不能说能量转化具有方向性，故B错误；动能可以和重力势能相互转化，能说明能量之间的相互转化，不能说能量转化具有方向性，故C错误；热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温物体，说明能量转移具有方向性，故D正确。 【答案】D 【例5】　能量的转移和转化是有方向性的。例如，冬天烤火的时候，人们燃烧煤等燃料获得______能，火炉把这些能量自动传给周围的空气，这些能量______(填“能”或“不能”)自动聚集起来再次被利用。 【解析】能量的转移和转化都是有方向性的，自然界里无论什么样的运动都会产生热，热向四周扩散，成为“无用的能量”。 【答案】内　不能 四、尝试练习，掌握新知 请同学们完成《探究在线·高效课堂》“随堂演练”部分。 五、课堂小结，梳理新知 1．通过实验，认识能量可以从一个物体转移到其他物体，而且在一定条件下，不同形式的能量之间可以互相转化。 2．能量守恒定律：能量在转移和转化过程中，能的总量保持不变。该定律对所有能量的转移和转化普遍适用，“永动机”违背了能量守恒定律。 3．知道能量的转化和转移有一定的方向性。 六、深化练习，巩固新知 请同学们完成《探究在线·高效课堂》“课时作业”部分。 4