【教学目标】
1.知识与技能
·知道各种形式的能是可以相互转化的。
·知道在转化的过程中,能量的总量是保持不变的。
·列举出日常生活中能量守恒的实例。
·有用能量守恒的观点分析物理现象的意识。
2.过程与方法
·通过学生自己做小实验,发现各种现象的内在联系,体会各种形式能量之间的相互转化。
·通过讨论体会能量不会凭空消失,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。
3.情感态度与价值观
·通过学生自己做小实验,激发学生的学习兴趣,对物理规律有一个感性的认识。
·通过学生讨论锻炼学生分析问题的能力。
【重点、难点分析】
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: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。
【教具准备】
打气筒 单摆
【教学过程】
一、引入新课
问题:刀具在砂轮上磨削时,为什么会刀具发热?
学生回答:原因是通过摩擦力做功,机械能转化为内能。
问题:在暖气片上放有一瓶冷水,过一段时间后水会出现什么现象?出现这一现象的原因?
学生回答:变热,这是通过热量传递使这瓶水内能增加。
老师引导:这些实例中,物体的内能增加了,是由其他形式能转化来的或是从其他物体转移来的,今天要学习能的转化和转移过程中数量之间有什么关系?
二、新课教授
1.自然界存在多种形式的能量
提出问题:当今世界的三大产业是能源、材料和信息,自然界中的能量以各种形式存在着,你能说出能量的几种存在形式吗?
学生回答:机械能、电能、磁能、内能等等。
日常生活中的烧饭、取暖、照明、出行等都需要能量。我们所需要的能量都是谁提供的呢?
学生回答:煤、石油、天然气、电等等。
进一步分析利用能源时需要发生的变化而引入能的相互转化。
2.不同形式的能之间,在一定条件下可以相互转化
设疑:
演示打气筒打气,让同学们感觉打气筒外壁的温度变化。
请同学解释所发生的现象的原因:活塞与筒壁摩擦,将机械能转化为内能。
指出类似现象在生活中很常见,请同学列举实例,并进行分析。
举例练习:
①电炉取暖:电能→内能;
②煤燃烧:化学能→内能;
③炽热灯灯丝发光:内能→光能;
④把一铁块放入盛有热水的烧杯中:说明内能发生转移。
归纳:在一定条件下,各种形式的能量可以相互转化和转移。
3.能量再转移和转化过程中遵循什么样的规律呢?
⑴机械能在转化过程中守恒
演示单摆摆动过程:
①回忆机械能之间是如何转化的:重力势能→动能→重力势能。
②解释每次达到最高点很接近的原因:如果没有摩擦时机械能守恒。
③得到结论:最初具有的机械能=最末物体具有的机械能+转化为其他形式的能即总能量守恒。
⑵内能在转移过程中守恒
把一铁块放入盛有热水的烧杯中,铁块从周围水中吸收了热量使它内能增加,温度升高;热水则要放出热量,内能减少,温度降低。这一过程中如果没有热量散失,热水所放出热量就等于铁块所吸收的热量。
归纳:能量在转移过程中是守恒的。
结论: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。如在热传递过程中,高温物体放出多少热量(减少多少内能),低温物体就吸收多少热量(增加多少内能);克服摩擦力做了多少功,就有多少机械能转化为内能,但能量的总量不变。
以上规律是人类经过长期的实践探索,直到19世纪,才确立了这个自然界最普遍的定律棗能量的转化守恒定律。通常把它表述为:
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另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总保持不变。
【小结】
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。
(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规律。从物理的、化学的现象到地质的、生物的现象,大到宇宙天体的演变,小到原子核内部粒子的运动,都服从能量守恒的规律。
(2)能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系。自然界的各种现象都不是孤立的,而是相互联系的。电灯发光跟电流有联系,电能转化为光能反映了这种联系。植物生长更不是孤立的,要靠阳光进行光合作用才能生长,光能转化为化学能反映了这种联系。
(3)能量守恒定律是人类认识自然的重要依据。人类认识自然,就要根据种种自然现象,总结规律,能量守恒定律就是人类总结出的规律之一,而且人类认识的其他规律也必定符合能量守恒定律。1933年意大利科学家费米,在研究β衰变的过程中发现,能量不守恒。于是他根据能量守恒定律大胆预言了还有一种未发现的粒子,这就是现在已被科学界公认的中微子。这一事例说明了能明守恒定律,已成为人类认识自然的重要依据。
(4)能量守恒定律是人类利用自然的重要武器。纵观人类科学技术进步的历史,也是一部认识能量、利用能量、实现能量转化的历史。从原始人钻木取火,到水能利用;从蒸汽机发明,到电能的利用;从太阳能,到核能的利用。人类总是在认识、利用能源,逐步实现能量的转化。
【板书设计】
第五节 能量的转化和守恒 1.自然界存在多种形式的能量 2.不同形式的能之间,在一定条件下可以相互转化 3.能量在转移过是守恒的 |
【同步练习】
1.能量既不会凭空_______,也不会凭空_______,它只会从__________转化为_____________,或者从一个物体_________到另一个物体,而在转化和转移过程中,能量的总量__________。
2.(08南通)根据能量的转化和守恒定律可知,能量在转化或转移的过程中,其总量__________。电能可以使电灯发光,同时产生内能散失在空气中,但这些内能却无法自动转化为电能,该现象说明能量的转化具有_____________。
3.各种形式的能量都可以在________下转化,电动机带动水泵抽水是_____能转化成________能,植物吸收阳光进行光合作用是_______能转化为______能,燃料燃烧时发热是_________能转化为________能。
4.(09天水)为应对国际金融危机,扩大内需,我国实施了4万亿元的投资刺激经济计划,而电动小轿车(使用蓄电池)项目是国家重点扶持的项目之一。当电动小轿车在平直公路上行驶时是将电能转化为___________,给蓄电池译电时,是将电能转化为____________。
5.在摩擦生热的现象中,_______能转化为______能,如克服摩擦做了100 J的功,就有______J的_______能转化为_______能。
6.光电池在供电的过程中,它的作用是( )
A.光能转化为内能
B.电能转化为光能
C.光能转化为电能
D.光能转化为机械能
7.(08青岛)下列能量转化的实例中,将内能转化为机械能的是( )
A.太阳能电池发电
B.水蒸气把壶盖顶起
C.电灯发光
D.弹弓将石头弹出。
8.(09衢州)如图所示,是一种在阳光下能不断摇摆的塑料小花。花盆表面的太阳能电板在光照下,产生电流驱动电动机,使小花左右摆动。下列有关该小花摆动过程中能量转化的描述正确的是( )
A.叶片将光能转化为化学能
B.电动机将机械能转化为电能
C.太阳能电板将太阳能转化为电能
D.小花将动能转化为化学能
9.(08孝感)下列关于能量的转化和守恒的说法中错误的是( )
A.高山上滚下的石块越来越快,说明重力势能转化为动能
B.酒精燃烧时,将化学能转化为内能
C.发电机发电时,将机械能转化为电能
D.人们对太阳能的开发和利用,说明能量可以凭空产生
10.2kg 80℃的热水与4kg 20℃的冷水混合。如不计热损失,则热水放出热量Q放与冷水吸收热量Q吸的关系为( )
A.Q放>Q吸
B.Q放<Q吸
C.Q放=Q吸
D.无法判断
11.(09鸡西)关下能量转化的问题,下列说法正确的是( )
A.电饭煲工作时将内能转化为电能
B.电动机工作时将机械能转化为电能
C.发电机工作时将电能转化为机械能
D.内燃机工作时将内能转化为机械能
12.我国大力发展火力发电,火电厂进的是“煤”,出的是“电”,在这个过程中能量的转化是( )
A.化学能→内能→机械能→电能
B.化学能→重力势能→动能→电能
C.机械能→内能→化学能→电能
D.内能→化学能→机械能→电能
参考答案:
1.消灭 产生 一种形式 其他形式 转移 保持不变
2.保持不变 不可逆转性
3.一定条件 电 机械 光 化学 化学 内
4.动能(或机械能) 化学能
5.机械 内 100 机械 内
6.C
7.B
8.C
9.D
10.C
11.D
12.A
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