物理人教版九年级全册能量转化与守恒.docx

第四节 能的转化和守恒定律一、教学目标1在物理知识方面的要求：（1）理解能的转化和守恒定律，能列举出能的转化和守恒定律的实例；（2）理解“永动机”不能实现的原理。2让学生初步学会运用能的转化和守恒定律计算一些简单的内能和机械能相互转化的问题。3能的转化和守恒定律是自然科学的基本定律之一，应用能的转化和守恒的观点来分析物理现象、解决物理问题是很重要的物理思维方法。二、重点、难点分析1重点内容是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。学习运用能的转化和守恒原理计算一些物理习题。2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，对学生来说是有难度的。三、教具四、主要教学过程（一）引入新课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？能的转化过程中数量之间有什么关系？这是今天要学习的内容。（二）教学过程设计1机械能与内能转化过程中能量守恒（1）运动的汽车紧急刹车，汽车最终停下来。这过程中汽车的动能（机械能）转化为轮胎和路面的内能（假定这过程没有与周围物体有热交换，即不散热也不吸热）。摩擦力做了多少功，内能就增加多少。公式W=E表示了做功与内能变化的关系，这公式也反映出做功过程中，机械能的损失数量恰好等于物体内能增加的数量。（2）把一铁块放入盛有水的烧杯中，用酒精灯加热烧杯内水，直至水沸腾。在这一过程中，铁块从周围水中吸收了热量使它温度升高，内能增加。这过程中水的一部分内能通过热量传递使铁块内能增加。铁块吸收多少热量，它内能就增加多少。公式Q=E表示吸收的热量与内能变化量的关系，也反映出铁块增加的内能数量与水转移给铁块的内能数量相等。一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递过程，那么，外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q，等于物体内能的增加E，即W+Q=E上式所表示的是功、热量和内能之间变化的定量关系，同时它也反映了一个物体的内能增加量等于物体的机械能减少量和另外物体内能减少量（内能转移量）之和。进而说明，内能和机械能转化过程中能量是守恒的。2其他形式的能也可以和内能相互转化（1）介绍其他形式能：我们学习过机械运动有机械能，热运动有内能，实际上自然界存在着许多不同形式的运动，每种运动都有一种对应的能量，如电能、磁能、光能、化学能、原子能等。（2）不仅机械能和内能可以相互转化，其他形式能也可以和内能相互转化，举例说明：（同时放映幻灯片） 电炉取暖：电能内能 煤燃烧：化学能内能 炽热灯灯丝发光：内能光能（3）其他形式的能彼此之间都可以相互转化。画出图表让学生回答分析：3能的转化和守恒定律大量事实证明：各种形式的能都可以相互转化，并且在转化过程中守恒。“能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体。”这就是能的转化和守恒定律。在学习力学知识时，学习了机械能守恒定律。机械能守恒定律是有条件限制的定律，而且实际现象中是不可能实现的。而能的转化和守恒定律是存在于普遍自然现象中的自然规律。这规律对物理学各个领域的研究，如力学、电学、热学、光学等都有指导意义。它也对化学、生物学等自然科学的研究都有指导作用。4永动机不可能制成历史上不少人希望设计一种机器，这种机器不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功。这种机器被称为永动机。虽然很多人，进行了很多尝试和各种努力，但无一例外地以失败告终。失败的原因是设计者完全违背了能的转化和守恒定律，任何机器运行时其能量只能从一种形式转化为另一种形式。如果它对外做功必然消耗能量，不消耗能量就无法对外做功，因而永动机是永远不可能制造成功的。第一节 能源教案示例（一）教学目的1知道什么是能源。2知道什么是一次能源、二次能源。知道哪些能源是常规能源、哪些能源是新能源。3知道解决能源问题的重要性和主要出路。（二）教学过程1引入新课教师：同学们每天要吃饭、喝水，用什么来煮饭、烧水呢？（煤，煤气，柴禾、天然气）教师：同学们说得都对，把生米做成熟饭，把生水烧开都需要能量。煤、煤气、柴禾、天然气等等在燃烧时都能提供能量。那么要开动汽车、火车、飞机等交通工具需要消耗什么呢？（汽油或者柴油）教师：对，汽油、柴油燃烧时也能提供能量。同学们再想想，江河里的水流能不能提供能量呢？学生：能。山上采伐的木料放到江、河里能顺流而下，水流可以运送木料做功。学生：水流还可推动水轮机做功，使磨转动，水轮机还能带动发电机转动发出电来。教师：同样，流动的空气风也有能量，风能推动风车做功。像煤、天然气、汽油、水流、风等等能够提供能量的物质资源，我们把它们都叫做能源。人们的生活、生产、科研都离不开能源。那么能源包括哪些种，我们应该怎样来开发和有效地利用它们呢？今天开始我们就来学习这方面的知识。2进行新课(1)什么叫能源？板书：第十四章 能源的开发和利用第一节 能源教师：什么叫能源呢？板书：像煤、石油、天然气、水流等等，凡是可以提供能量的物质资源都叫做能源。(2)一次能源和二次能源教师：同学们知道吗？汽油、柴油都是从石油提炼出来的。那么煤、石油、天然气等等又是从哪里来的呢？从地下开采出来的。地下的这些东西又是从哪里来的呢？煤、石油、天然气都是由古代的动物、植物经过长时间的地质变迁中形成的，我们把它们统称为化石燃料。板书：化石燃料、水能、风能、太阳能等等都是由自然界提供的能源叫做一次能源教师：一次能源是自然界直接提供的能源。教室里点灯，家里开收音机、电视机，工厂里开动机器都要用电能，电能是哪里来的呢？（电能是由发电厂供给的；电能可由电池提供；电能还可由太阳能转化而来太阳能电池。）教师：同学们说得都对。火电厂把煤、石油等化石燃料转化成电能；水电站把水流能转化成电能；干电池、蓄电池把化学能转化成电能；太阳能电池把太阳能转化成电能，电能是由化石燃料、水能、风能、太阳能等等自然界直接提供的能源转化而来的，所以叫做二次能源。板书：由自然界提供的能源转化而来的能源是二次能源(3)世界能源消耗量迅速增长教师：现在我们大量使用二次能源电能，但实际消耗的还是转化成电能的一次能源目前我国主要还是消耗化石燃料。随着科学技术的发展和进步，特别是近三、四十年以来，随着工、农业生产和科学技术的现代化，人们的生活也渐趋现代化，使能量消耗的增长趋势十分明显，为了便于比较，我们把各种能源的消耗量都折合成燃烧值为2.93107焦千克的标准煤计算（看课本图141），在1950年是26亿吨，1987年就是110多亿吨，估计到2000年要超过200亿吨。我们国家的能源消耗量也在迅速增加，1953年全国能源消耗仅为0.54亿吨标准煤，到1992年已达到10.89亿吨标准煤，增加了近20倍，预计到2000年将增加到1417亿吨标准煤，几乎接近20世纪初全世界1年能源消耗的总量。能源消耗的迅速增长，会不会引起“能源危机”呢？人类能不能解决这个问题呢？学生：煤和石油越采越少，人类可能要出现能源危机。学生：人们可以寻找新的能源。(4)常规能源和新能源从古到今，人类使用的能源都是由太阳能转化来的。教师：同学们知道煤、石油、天然气等化石燃料是古代生长的动、植物经过长时间的地质变迁而形成的，那么这些动、植物又是怎么能生长壮大的呢？植物生长靠太阳把各种养分进行光合作用变成植物生长的养料，动物生长靠吃植物或者其他的小动物，所以化石燃料从根本上来说，来源于太阳能。那么水能和风能又是从哪里来的呢？学生：太阳照到地球上，使空气变热上升，冷空气就下降形成风。学生：太阳照到江、河、湖、海的水面上，使水蒸发，蒸发的气上升到空中，在高空遇冷使变成雨雪降下来，降到高山上的雨和雪融化成的水从高处流下，形成水能。新能源的利用教师：同学们说得很好，化石燃料、水流能、风能等都来源于太阳光的辐射，即太阳能。课本上的图142就画出了太阳能的转化情况。太阳每秒钟要向周围空间辐射3.81026焦的能量，其中到达地球表面的太阳能只有1.71017焦，但仍有大量的太阳能还没有被利用。近年来发明的太阳灶、太阳能热水器、太阳能电池等对太阳能的直接利用还刚刚开始。这里还有很大的潜力可挖。此外自然界还存在大量的潮汐能和地热能，我国和有的国家已试验用潮汐能和地热能来发电，由于有些技术问题还没有解决，使造价过高，因此还没有被广泛采用。另外本世纪初还发现了原子核能（原子能），原子能已经做为核潜艇、航空母舰和破冰船的核动力，也广泛地用于核电站。板书：我们把化石燃料、水流能、风能等人类早就应用的能源叫做常规能源把核能、太阳能、地热能、潮汐能等新近才开始利用的能源叫做新能源(5)解决能源问题的主要出路教师：开发和利用新能源是人类解决能源问题的主要出路。我国虽然蕴藏着丰富的煤炭资源，新油田也在不断被发现，但是我国人