25春沪科版九年级下册物理教学设计 第二十章 第一节 能量的转化与守恒

第一节能量的转化与守恒

教学目标

知识目标1.通过实例了解能量及其存在的不同形式。2.认识能量可以转化与转移。3.知道能量守恒定律。4.知道能量转化与转移的方向性。5.能利用能量守恒定律分析有关问题。能力目标1.通过观察、实验、体验、理解,培养学生研究问题的能力。进一步形成科学的研究方法,乐于探索自然现象和日常生活中的物理道理。2.通过观察、实验,理解能量的转化与转移,从而理解能量守恒定律的内容以及由能量守恒定律分析出具体事例的能量的转化与转移。素养目标1.通过对能量的转化和守恒的感性认识,为学生树立科学的世界观和科学的思维方法打下基础。2.通过学习培养学生理论联系实际的能力,培养学生的节能、环保意识,进一步使他们热爱自然、亲近自然。

教学重难点

教学重点能量的转化与转移、能量守恒定律。教学难点理解能量守恒定律,运用能量的转化和守恒定律对具体的自然现象进行分析,说明能量是怎样转化的。

教学过程

一、新课导入如图是麦克斯韦滚摆,当捻动滚摆的轴,使滚摆上升到顶点时,滚摆具有一定的重力势能,当滚摆被松开后便会上下往复运动,这一过程中重力势能和动能是如何变化的呢?这一变化过程可以说明什么?滚摆能永远运动下去吗?二、教学步骤探究点1多种形式的能量[阅读课本]P193“多种形式的能量”[思考]自然界中的能量以各种形式存在,你能说出能量的几种存在形式吗?[提示]化学能、电能、内能、机械能、核能等。[思考]你能通过实例说明什么是化学能吗?[提示]汽车内燃机里的汽油燃烧,发生了化学反应,产生的内能源于汽油里储藏的化学能。[归纳提升]化学能:由化学反应而产生的能量。[思考]你对核能了解多少呢?[提示]原子弹爆炸、核电站等,释放的能量来源于原子核反应。[归纳提升]核能:由于核反应,物质的原子核结构发生变化而产生的能量。[拓展]原子弹的爆炸是不加控制的核裂变反应,核电站发电是可控制的核裂变反应;氢弹爆炸是核聚变反应,太阳能是来自太阳内部的核聚变反应。[思考]请大家说出课本P194“图20-4(a)~(e)”五幅图各具有什么能量?[提示]山顶上的石块具有势能;滚动的足球具有动能;加热后的物体具有内能;牛奶、面包和水果具有化学能;导线中的电流具有电能。探究点2能量的转移与转化[阅读课本]P194“能量的转移与转化”[思考]运动的钢球去撞击木板上静止的钢球,观察现象,该实验说明了什么?[提示]运动的钢球速度变小,动能减小;静止的钢球由静止变为运动,具有动能。运动的钢球一部分动能转移到静止的钢球,说明机械能可以从一个物体转移到另一个物体。[思考]高温铁块与低温木块接触,会有什么现象,该事例说明了什么?[提示]高温铁块的温度降低,内能减少,低温木块的温度升高,内能增加。内能从铁块转移到木块,说明内能可以从一个物体转移到另一个物体。[思考]分析电水壶烧水时,消耗了什么能,获得了什么能,该事例说明了什么?[提示]电水壶烧水时,水获得的内能来源于电能,说明电能可以转化为内能。[思考]燃油汽车在路上行驶,你能分析其中的能量转化情况吗?[提示]汽油具有化学能,内燃机燃烧汽油产生内能,汽车运动具有机械能。能量的转化情况是汽油的化学能通过燃烧转化为内能,内燃机做功冲程将内能转化为机械能。[思考]地球上的能量归根到底来源于什么?[提示]植物通过光合作用将太阳能转化为化学能储存在体内;煤、石油、天然气是亿万年前动植物体内的化学能。所以,地球上的能量主要来自太阳。[归纳提升]自然界中,能量不但可从一个物体转移到另一个物体,还可以从一种形式转化为另一种形式。[习题]各种形式的能在一定的条件下可以相互转化,请你仿照图中给出的两个示例,写出电能转化为机械能、化学能转化为电能、光能转化为内能的实例。[分析]能量的转化和转移普遍存在,能量的利用和浪费实质上是能量的转化或转移过程。[答案]电风扇在工作过程中消耗电能,转化为机械能;干电池使用过程中消耗化学能,得到电能;太阳能热水器在工作过程中将光能转化为内能。探究点3能量守恒定律[阅读课本]P196“能量守恒定律”[思考]电动机提升物体时,消耗了什么能?转化为什么能?[提示]电动机工作时,将消耗的电能转化为机械能。[思考]电动机消耗的能量是否全部转化成了物体的机械能?说明理由。[提示]电动机工作时,根据焦耳定律线圈会发热,将一部分电能转化为内能。[思考]电动机消耗的电能与转化的机械能和内能之间有什么关系呢?[提示]消耗的电能大部分转化为机械能,还有少部分转化为内能。即消耗的电能等于转化的机械能和内能之和。[思考]滚摆上下滚动的过程中,能量是如何转化的?滚摆能永远滚动下去吗?这说明了什么?[提示]当捻动滚摆的轴,使滚摆上升到顶点时,滚摆具有重力势能,向下滚动时重力势能转化为动能,再向上滚动时动能转化为重力势能。由于存在摩擦阻力,滚动的过程中有一部分机械能转化为内能,如果将此内能算入,总的能量还是守恒的。滚摆最终停止,说明机械能并没有消失而是转化为内能。[归纳提升]能量守恒定律:能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到其他物体,而能的总量保持不变。[习题]根据能量守恒定律,下列情形可能发生的是 ()A.随着科学技术不断发展和提高,永动机是可以制成的B.两个斜面相对连接,小球从左斜面滚下后冲上右斜面C.电水壶里的水沸腾后断电,水的沸腾却一直持续下去D.出枪膛的子弹射穿木板后,以更快的速度继续运动[分析]永动机违反了能量的转化与守恒,不可能实现;两个斜面相对连接,小球从左斜面滚下后,由于具有动能,可能会继续冲上右斜面;在电水壶的使用过程中,消耗了电能,而水的温度升高,内能增加,断电后,水不再吸收热量,水的沸腾会停止;子弹射穿木板的情景,子弹高速运动,说明子弹具有动能,由于摩擦生热会使动能减小,它的速度减慢。[答案]B探究点4能量转移与转化的方向性[阅读课本]P197“能量转移与转化的方向性”[思考]举例说明,能量在转移或转化的过程中,消耗的能量是否能重复使用或回收?[提示]单摆在摆动的过程中,有一部分能量转化为内能,但这部分内能不能重复使用,也不能回收。[思考]举例说明,为什么说能量的转化和转移具有方向性?[提示]燃烧干木柴时,将干木柴的化学能转化为内能,但我们无法将转移到空气中的内能转化成化学能。[思考]观察图20-10,“永动机”能不停地运动下去吗?[提示]图20-10的“永动机”转动时,小球的动能和势能相互转化,由于存在摩擦阻力,有一部分机械能转化为内能,而这部分内能不能自动转化为机械能,所以总的机械能将不断减少,“永动机”最终停下。[思考]既然能量是守恒的,为什么还要说“存在能源危机”,并倡导合理使用和节约能源呢?[提示]可供我们使用的能源必须通过转化才能使用,而转化和转移的能量中总有一部分转化为内能被消耗掉,不能回收重复利用。[归纳提升]能量的转化和转移具有方向性。[习题]各种形式的能量都不是孤立的,能量在一定条件下发生转化,且能量的转化是有方向的,下面几幅图按能量转化的顺序,排列正确的是 ()A.(1)(2)(3)(4) B.(2)(3)(4)(1)C.(2)(1)(3)(4) D.(1)(3)(4)(2)[分析]各种形式的能量都不是孤立的,它们可以在一定条件下发生转化,且能量的转化是有方向的,地球上所有能量直接或间接来自太阳能,植物通过光合作用,将太阳能转化为自身的生物质能,再经过地壳变动在地质作用下最终形成煤炭,发电厂将煤炭的化学能转化为电能,家用电器再将电能转化为其他形式的能。故四幅图中能量的转化顺序为太阳→树林→燃煤电厂→空调,即序号为(2)(1)(3)(4)。[答案]C三、板书设计第一节能