《能量的转化和守恒》导学案_4705

1、第 3 节 能量的转化和守恒课题能量的转化和守恒课型新授课1.知道能量守恒定律 .知识与技能2.能举出日常生活中能量守恒的实例.3.理解自然界中各种能量间的联系和相互转化、转移的规律.教1.通过学生自己动手做小实验，发现各种现象的内在联系，体会学各种形式能量之间的相互转化 .目过程与方法2.通过学生讨论， 体会能量不会凭空消失，只会从一种形式转化标为其他形式，或从一个物体转移到另一个物体.1.通过学生动手实验，激发学生的学习兴趣.情感、态度与2.对能量的转化和守恒有一个感性的认识，为建立科学的世界观价值观和思维方法打基础 .多媒体课件、塑料袋（黑色）、教学各种形式的能的转化； 能量守恒教具水、

2、温度计、太阳能电池太阳帽、火重点定律准备柴、铁丝、酒精灯、钢球、单摆、细线、乒乓球教学区别能量转移和能量转化， 并运教学1 课时难点用能量守恒定律分析具体问题课时1.能的转化： 各种形式的能量都可以在一定条件下相互转化.用热传递的方法改变内能， 实质上是 内 能从高温物体转移到 低温 物体的过程； 用做功的方法改变内能，实质上是 内能和机械能相互转化 的过程 .课2.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 转前化 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 .预习3.分析下列能量转化实例，完成下列填空：（1）迅

3、速摩擦双手 .（ 机械 能 内 能）（2）黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好，放在阳光下.（光能内能）（3）将连在小电扇上的太阳能电池对着阳光.（光能电 能）（4）用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后再靠近细小的纸片.（机械能电能）巩固教师引导学生复习上一节内容，并讲解布置的作业（教师可针对性地挑选部分复习难题讲解），加强学生对知识的巩固.备课笔记教师提问： 同学们，请大家双手不停地来回搓动，体会有何感受？学生动手操作后回答：手心发热.师 从能量的角度分析下，能量如何变化？新课生： 机械能转化为内能 .导入师 从现象的角度分析，揭示什么关系？生： 摩擦生热，说明力现象与热现象互相联系.师 大家分析得很好

4、 .除此之外，自然界中的其他现象之间有联系吗？它们之间的能量可以相互转化吗？在转化过程中有什么规律？下面我们就来讨论这些问题.能量的转化和转移1.能量的转化请大家自己动手完成教材P27想想做做 中的小实验 .学生分组进行实验 .小组 1 完成实验1：来回迅速摩擦双手；小组 2 完成实验2，小组 3 完成实验 3，小组 4 完成实验4.实验结束后各小组派一名代表发言 .教师引导学生互相交流、点评，对回答不完善的地方可补充完善.分析归纳、得出结论：实验 1：说明机械能转化为内能；实验 2：说明太阳能转化为内能；实验 3：说明太阳能转化为电能，再转化为机械能；实验 4：说明机械能转化为电能 .请大家

5、再列举一些类似事例 .学生思考、分析和讨论 .进师 由此可见， 自然界中的各种现象之间是互相联系的，在一定的条件下， 各种行形式的能量都可以相互转化 .新板书： 能的转化：课（ 1）在一定的条件下，各种形式的能量都可以相互转化.（ 2）自然界中的各种现象之间是互相联系的.教师引导学生看教材 P27 图 14.3-1，思考并举例补充完整 .学生举例，师就学生所举事例引导学生分析，点评.（教师重点介绍气体膨胀做功；水力发电； 电流通过电热器； 电流通过电动机；植物光合作用等现象中的能量转化.）2.能量的转移教师演示实验：把铁丝放在酒精灯上加热；运动的甲钢球撞击静止的乙钢球.提示学生观察，并分析能量

6、如何变化.生： 酒精燃烧释放出的内能转移给铁丝，使铁丝内能增加；甲球的机械能转移到乙球 .在这种转移的过程中能量形式没有变，只是由一个物体转移到另一个物体.能量守恒教师演示实验：（ 1）单摆实验；（ 2）把乒乓球从高处释放的实验 .备课笔记小组问题探讨：不同形式的能量在什么条件下可以相互转化？小组问题探讨：1.能量转化和能量转移有什么区别？2.能量的总和是增加的、减少的还是不变的？师 单摆摆动的幅度越来越小， 最终停了下来； 乒乓球弹跳的高度越来越小， 最终停了下来 .这是为什么？它们的能量丢失了吗？减少的机械能到哪里去了？学生思考、讨论和交流，发表各自的见解.教师引导学生分析：单摆、乒乓球克

7、服空气阻力做功，机械能逐步转化为内能.每次机械能减少了多少，内能相应地就增加了多少，因此，总能量并没有变化，只是换了一种形式.由此可见， 能量的总量是不变的.再例如， 把烧热的金属块，投到冷水中，冷水、盛水的容器以及周围的空气等，都要吸收热量，它们所吸收的热量总和跟金属块放出的热量相等.所以说，尽管有的时候，物体某种形式的能量，可能转移到几个物体或转化成几种形式的能量，但能量的总量还是保持不变.也就是说某物体损失的能量等于几个物体得到的能量的总和.教师总结： 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，能的总量是保持不变的.科学家们经过长

8、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 能量守恒定律 .板书： 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其他物体，而在转化和转移的过程中，进能量的总量保持不变.行新注意： 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：课（ 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的规律 .无论是物理的、化学的问题还是地质的、生物的、天文的问题，大到宇宙天体的演变，小到原子核内部粒子的运动，都遵循能量守恒的规律 .（ 2）能量守恒定律是人类认识自然、 利用自然、 保护

9、自然的有力武器和重要依据 .（ 3）能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系 .揭示了自然界的各种现象都不是孤立的，而是相互联系的 .【课堂交流、小结与拓展】师 同学们，通过本节课的学习，你们有哪些收获呢？请相互交流、讨论.生 1：通过学习，我明白了各种形式的能在一定的条件下，可以相互转化或转移 .而且在转化、转移过程中，能量的总量保持不变.生 2：通过学习，我知道能量守恒定律是自然界中最普遍的基本定律之一.大到天体，小到原子核；无论在哪个领域、哪个学科，所有的能量转化的过程，都服从能量守恒定律 .生 3：能量守恒定律是人类认识自然、利用自然和保护自然的有力武器.生 4：能量守恒定律推动了生产力的

10、发展，为人类社会进步做出了重要的贡献.教学板书备课笔记知识拓展：机械能守恒与能量守恒的区别：（ 1）机械能守恒是有条件的， 即没有机械能的损失或额外的能量补充时，机械能是守恒的，但如果发生机械能与其他形式能的转化， 机械能不守恒 .如：从坡上匀速滑下的自行车，机械能减小，因为克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能；加速升空的火箭，机械能增大， 因为燃气推力对火箭做功， 燃料的化学能最终转化为火箭的机械能 .（ 2）能量守恒定律的成立是无条件的 .能量转化的形式是多样的， 一种形式的能量减少了多少，其他形式的能量就会增加多少； 能量从一个物体（一部分）转移到另一个物体（另一部分） ，一个物体（一部

11、分）的能量减少了多少， 另一个物体（另一部分） 对应的能量就会增加多少， 能量的总量保持不变 .课同学们，我们通过这节课的学习，收获了不少知识.我们知道了自然界最普遍、备课笔记堂最重要的基本定律之一能量守恒定律.明白了自然界中的各种现象是相互联系小的，不是孤立的 .能量守恒定律在人类认识自然、利用自然和保护自然中提供了重要结依据和有力保障 .好，谢谢大家！想想做做（ P27）完成下面一组小实验.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.将太阳能电池连在小电扇上，并使它对着阳光.4.用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后靠近细碎的纸片.观察实验发生的现象，讨论发生了哪

12、些能量转化.你还能指出一些事实，说明力现象与热现象有联系、力现象与电现象有联系、电现象与热现象有联系吗？最好把现象演示给大家.解： 1.来回迅速摩擦双手，手会发热，机械能转化为内能.2.黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好，放在阳光下；一会儿温度计示数升高，光能转化为内能 .3.将连在小电扇上的太阳能电池对着阳光，小电扇会转动起来，光能转化为电能再转化为机械能 .4.用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后再靠近细小的纸片，钢笔会发热，并同时吸教引小纸片，机械能转化为电能及内能.材力现象与热现象有联系的事例：摩擦生热，摩擦是机械运动现象，生热是热现习象，摩擦能够生热，说明机械运动现象和热现象有联系.自行车、汽

13、车在刹车时摩擦题生热，汽油机、柴油机在压缩冲程中，汽缸内气体因被压缩而发热等，这些都是机解械能转化为内能的过程.内燃机在做功冲程中，高温高压燃气推动活塞做功；爆竹爆答炸时，火药燃烧产生的内能使爆竹炸飞和升空，这些都是内能转化为机械能的过程.力现象与电现象有联系的事例：电动机通电后转动，电能转化为机械能；水电站的水力发电，水的机械能转化为电能.电现象与热现象有联系的事例：电炉、电熨斗、电热水壶等通电后发热，电能转化为内能 .想想议议（ P28）停止用力，秋千会越摆越低；掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低 .讨论秋千和小球在运动中的能量转化.为什么它们的高度会逐渐降低？是否丢失了能量？你认为减

14、少的机械能到哪里去了？解：它们的高度降低，说明机械能减少了.但能量并没有丢失，实际上是通过做功把一部分机械能转化为了内能.想想议议（ P29）如图是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动用来对外做功，同时带动抽水器从低处将水抽到高处，从而循环工作 .你能不能从能量守恒的角度说明它为什么不能一直工作下去？小组问题探讨：按下开关后， 灯泡亮了，在此过程中涉及到哪些能的转化？解：要使机器持续不断地做功， 就要消耗能量把低处的水抽到备课笔记高处， 而做机械运动的各部件间有摩擦，会有部分机械能转化为内课外拓展：能，一部分能量用来对外做功抽水，使流下的水不能全部抽回.第一类和第二类永动手

15、动脑学物理（P2930）动机1.一支向高空瞄准的步枪，扣动扳机后射出一颗子弹，子弹没永动机是一类所谓有击中目标，最后下落陷在土地中.请你说出以上过程中发生了哪不需外界输入能源、 能量些能量转化 .或在仅有一个热源的条解： 扣动扳机将子弹射出时，火药的内能转化为子弹的机械能，子弹在空中飞件下便能够不断运动并行与空气发生摩擦， 子弹的机械能转化为空气的内能，陷入土地时与土地发生摩擦，且对外做功的机械 .不消子弹的机械能转化为土地的内能 .耗能量而能永远对外做功的机器， 它违反了能量2.请从能量转化的角度具体说明以下效率的意义.守恒定律，故称为“第一某太阳能电池工作的效率是16%;某电动机工作的效率

16、是 83%；某锂电池类永动机” .在没有温度差充电时的效率是99%；某柴油机工作的效率是35%；的情况下， 从自然界中的某电热水器工作的效率是87%海水或空气中不断吸取解：（ 1）某太阳能电池工作的效率为16%，表示把吸收太阳能的16%转化为电热量而使之连续地转变能；（ 2）某电动机工作的效率为83%，表示将 83% 的电能转化为机械能； （ 3）某锂为机械能的机器， 它违反电池充电时的效率为 99%，表示将 99%的电能转化为化学能； （ 3）某柴油机工作时了热力学第二定律， 故称的效率为 35%，表示将 35% 的内能转化为机械能；（ 4）某电热器工作时的效率为87%， 为“第二类永动机”

17、 .教表示将 87%的电能转化为内能 .材习3.小华家使用的是天然气热水器，该热水器的铭牌标明了它的热效率，表示该题热水器工作时，天然气完全燃烧所消耗的化学能，有多大比例转化为水的内能.小华解尝试估测该热水器的热效率，以核对铭牌上的数值是否准确.他把家里自动洗衣机的答“水量”设置为40L，用热水器输出的热水注入洗衣机，当注入水的体积达到40L时洗衣机便会自动停止注水.已知当时自来水的温度是15，热水器输出热水的温度为 40， 注入前天然气表的示数是2365.89m3 ，注水后变为 2366.05m 3，天然气的热73值为 3.2× 10 J/m .请你估测该热水器的热效率 .解： 水

18、吸收的热量Q 吸 =cmt=c V t=4.2× 103J/( kg · ) × 103 kg /m 3× 40×10-3m3×(40-15) =4.2× 106J，天然气用量V=2366.05 m3 -2365.89m3=0.16 m 3，3736天然气完全燃烧放热Q放=Vq=0.16 m × 3.2× 10 J/m=5.12 ×10 J，该热水器的效率为Q吸100%4.2106 J100%82.0%.Q放5.12106 J4.释放化学能的过程不断地发生在你的体内.食物也是一种 “燃料”，营养

19、成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需的能量.这种过程没有火焰，但化学能同样可以转化为内能， 因此人的体温保持在37左右 .从能量守恒的角度说说，食物提供的化学能还转化为哪些能量？人体摄入的能量（营养师常称之为热量）过多或过少，都有损于健康.对于正在长身体的初中学生，每天应该摄入多少能量？应该如何调整饮食？查阅资料、进行调查，写一篇科学报告，并与同学交流.解： 食物的化学能除了转化为内能外，一部分转化为机械能，供器官、肌肉运动；一部分转化为电能，因为人体内还会产生各种生物电流，例如：神经冲动在神经纤维上的传导；一部分还会转化为人体的化学能，以脂肪的形式储存起来.【例1】 （ 1）利用能量转

20、化与守恒的观点分析家用液化气炉灶能量利用率达备课笔记不到 100% 的原因，并提出提高家用液化气炉灶利用率的措施.（ 2）在寒冷的冬天为使自己的身体暖和一些，请你用不同的物理知识（概念、原理），写出一种能够使身体暖和的方法并简要说明理由.（ 1）原因： _.措施： _.（ 2）方法： _.理由： _.解析：（ 1）原因是燃烧不充分，热量有损失.措施针对原因即可 .（2）改变物体内能的方法有做功和热传递 .难答案： (1)一部分能量散失到空气中，同时燃料燃烧不充分可以减少热量散失，并使燃料充分燃烧题（ 2）搓手做功可以改变物体的内能 （或用暖手袋取暖热传递可以改变物体的内解能）答【例 2】 如图所示， 从斜面上滚下的小球能推动水平面上的木块前进一