广东省惠州市惠东县港口中学九年级物理下册 20.3 能的转化与能量守恒学案 沪粤版.doc

203 能的转化与能量守恒一、情景引入在19世纪早期，不少人沉迷于一种神秘机械永动机的制造，因为这种设想中的机械只需要一个初始的力量就可使其运转起来，之后不再需要任何动力和燃料，却能自动不断地做功（如图）。在“能源危机”的今天，人类能制造成这样的机器吗？“无中生有”的能量能实现吗？我们一起来探究吧。二、教材研究问题1能量会转化和转移吗？1、看一看课本81中的图20-15的三幅图，说出各例中（a）是能发生了转移，（b）是 能发生了转移，（c）是 能发生了转移。2、观察课本81的图20-16中的能量发生了转化：(a)电池充电时，能转化成 能，(b)电池放电时，能转化成 能。3、在生活和生产中，各种形式的能量可以在一定的条件下相互转化，图中给出了两个实例，请你在图中补充其它的例子？问题2能量守恒吗？人们通常说要“饮食平衡”才能身体健康，“人是铁，饭是钢”，没有饭的生物能，人体哪来能量？但如果摄入人体的能量超过人的正常生活所需能量，多余的能量会变成脂肪贮存起来，人就会发胖。可见，能量守恒吗？阅读课本p82-83，请回答：能量守恒定律的内容是：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式_为另一种形式，或者从一个物体 到另一个物体，能量在 和 过程中，能的总量_。能量守恒定律是自然界最普遍、最根本的定律之一。大至宇宙天体、小到原子世界，都要服从这一定律。从能量守恒定律可以知道，永动机能实现吗？问题3既然能量是守恒的，为什么我们还常说要节约能源呢？ 阅读课本p84“能在转移和转化过程中的方向性”。 大量事实表明，虽然能量是守恒的，但能的转化和转移是有 的，能量在消耗过程中很多成为“无用的能量”（如散热、摩擦生热等），所以我们要注意节约能源，提高能源的利用率。三、典例分析请你做这样一个实验：找一个乒乓球,让它从离地1.5m高处自由落下,观察小球在地面弹跳的频闪照片，如图20-2，你认为减少的机械能到哪里去了？ 图20-2解析：小球从高处落下，重力势能转发为动能，再转化为弹性势能，弹跳后，又从弹性势能转化为动能，再转化为重力势能。理想情况下，机械能守恒。但由于受到空气阻力（或摩擦力），摩擦生热，就会克服磨擦做功，消耗机械能转化为内能。反映出能量之间是可以相互转化和转移的，而且能的总量保持不变。答案：小球在地面弹跳过程中，减少的机械能转化为内能。四、达标训练1、下列的例子中，属于机械能转化内能的是( ) a、冬天，在阳光的照射下，人感到暖烘 b、冬天，穿上厚厚的羽绒服，人感到很温暖 c、冬天，喝一杯热茶，人感到很暖和 d、冬天，使劲搓手，手会发热 2、在江河里奔流的水具有_能；建水电站时修拦河坝提高上游水位，是为了增加水的_能；运动的空气具有_能，可以推动风车做功，或者驱动帆船前进，也可以用来发电。3、我国研制的“神舟”号试验飞船在返回地面通过大气层的飞行中，下列有关飞船的说法错误的是( ) a、飞船的势能越来越小 b、飞船的一部分机械能转化为内能c、飞船的机械能保持不变 d、飞船的外表温度会升高 4、2008年5月12日，我国汶川发生了强烈地震，房屋倒塌造成几万人死亡和无数财产损失强烈地震之所以有这样大的破坏性，是因为倒塌的房屋具有很大的( ) a、内能 b、重力势能 c、弹性势能 d、机械能5、如图20-3所示，在试管中装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲出去。在这个实验中，发生的能量转化过程有(写出两个): (1)_；(2)_。 图20-3 图20-46、图20-4为内燃机(汽油机或柴油机)的能流图，则内燃机的效率可表示为( )a、 (e1 + e2 + e3) / e 100% b、 e1 / e 100% c、 (e1 + e3 + e4) / e 100% d、 e2 / e 100%7、永动机为什么不能制造出来?8、完成下面一组实验(1)、来回迅速摩擦双手。(2)、黑塑料袋那盛水，插入温度计后系好，放在阳光下。(3)、用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后再靠近细小的纸片。观察实验所发生的现象，讨论发生了哪些能量转化。五、中考试题1、“神舟”七号载人飞船的圆满成功，标志着我国跻身世界航天大国！飞船发射时，长征运载火箭点火升空，发射塔下面的水池产生大量的白气，如图甲所示；图乙展示的是翟志刚在太空中挥动五星红旗的情景，他在太空响亮说道“神舟七号向全国人民、向全世界人民问好！”图丙展示的是飞船的返回舱与推进舱成功分离后，返回舱开始进入稠密的大气层，在距地面80km左右时，返回舱表面温度达到2000，看上去像个火球。请你观察图片，联想“神舟”七号发射、在太空工作和返回的工作过程，提出两个物理问题，并对提出的物理问题尝试解答。问题1： 解 答： 问题2： 解 答： 解析：本题是结论开放性题，答案多元化，里面也有能量转化内容。答案：问题1：火箭发射升空时，水池上的白气是怎样产生的？解答：水池内的水汽化形成高温的水蒸气，水蒸气遇冷液化形成。问题2：火箭在上升过程中，能量是怎样转化的？解答：化学能转化为内能，内能转化为机械能。问题3：熟悉翟志刚的人，为什么一听就知道是翟志刚在向人们问好？解答：这是因为每个人的音色不同。问题4：返回舱在穿越大气层返回地面时，它的能量是怎样转化的？解答：机械能转化为内能。问题5：返回舱在穿越大气层返回地面过程中，为什么速度会越来越快？解答：重力改变了它的运动状态。问题6：返回舱返回地面时过程中，相对于地面是怎样的运动状态？解答：相对于地面运动。2、如图所示为内燃机的能量流向图，热机效率（）等于a100%b100%c100%dl00%解析：热机效率是指用来做有用功的那部分能量跟燃料完全燃烧所放出的总能量的比值，从图可能看出，e4是用来做有用功的那部分能量，然后与总能量e1的百分比，就是内燃机的效率。答案：b3、电风扇是一种常用家电，在使用时涉及到很多物理知识，请你回答如下问题：电风扇在工作过程中，能量主要是怎样转化的？实现这种转化的部件是什么？解析：电风扇在工作过程中，首先有电能，利用电能来使电动机转动，转化为机械能（或动能），这是能量转化的实例。答案：电风扇在工作过程中，能量主要由电能转化为机械能（或动能），实现这种转化的部件是电动机。六、课堂测评1、自然界的能量根据其特点，可分为_能、_能、_能、_能及_能等几大类。2、能量守恒定律的内容是：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式_为另一种形式，或者从一个物体 到另一个物体，能量在 和 过程中，能的总量_。3、自然界中，各种形式的能量都可以在一定的条件下可能相互的，且在这一过程中，一定遵守；能源的利用过程，实质上是能量的过程。 4、 列出五个与能量有关的五个单词或词组：（）例：做功（）（）（）（）（）5、在18世纪，人们造出了大功率的水轮机，用以带动纺织机冶金鼓风机等机器，但这些机发器只能安置在河边，这是什么原因？答：当时人们还没有掌握发电技术，只能直接利用做功带动机器转动，所以这些机器只能安置在河边。6、说明下列能源利用方式中的能量转化过程：（1）水力发电：_；(2) 柴油机车牵引列车前进：_；（3）电动水泵抽水：_；（4）火箭发射人造卫星：_；（5）风力发电： 。 （6）燃料燃烧： 。203 能的转化与能量守恒四、达标训练1、d2、动能，重力势能，动能 3、c 4、分析：倒塌的房屋具有很大的动能和重力势能，也就是机械能。答案：d 5、（1）化学能转化为内能,(2)内能转化为机械能6 、分析：热机效率是指用来做有用功的那部分能量跟燃料完全燃烧所放出的能量的比值，从图可能看出，e2是用来做有用功的那部分能量，然后与总能量e的百分比，就是内燃机的效率。答案：d 7、因为它违背了能量守恒定律，机器要做功就要消耗能量，不消耗能量而一直做功的机器是不存在的。8、（1）机械能转化为内能；（2）太阳能转化为内能；（3）机械能转化