九年级物理全册 第十六章《热和能》五、《能量的转化和守恒》课件 新人教版.ppt

第五节能量的转化与守恒 5 12大地震能量的释放 雪崩和地震为什么具有如此大的破坏力呢 二 化学能 1 燃料的燃烧是一种化学变化 燃烧时产生的光和热就来源于燃料储存的化学能 2 食物也具有化学能 人们的生活 工作所消耗的能量就来源于食物里储存的化学能 三 核能 重力势能 动能 内能 化学能 电能 交流与讨论你能说出图中各种物体所具有的能量吗 内能 机械能 电能 光能 化学能 核能 活动一 比一比 哪组知道的能量形式最多 分组讨论 记录下来哦 我们知道的能量有 活动二 一起探讨 不同形式的能量是否可以相互转化 这些能量之间有联系吗 有什么联系呢 讨论与思考 太阳能的利用 太阳能转化为电能 内燃机车 内能转化机械能 这些能量之间有联系吗 有什么联系呢 讨论与思考 水电站 水的机械能转化为电能 这些能量之间有联系吗 有什么联系呢 讨论与思考 水果电池 化学能转化为电能 这些能量之间有联系吗 有什么联系呢 讨论与思考 这些能量之间有联系吗 有什么联系呢 讨论与思考 化学能转化为机械能 电能转化为光能和内能 这些能量之间有联系吗 有什么联系呢 讨论与思考 化学能转化为光能和内能 核能转化为内能 太阳能和其他形式的能量转化过程示意图 三 能量的转化 根据图中箭头标出的各种能之间的转化关系请你列举其中三个事例 说明它们是如何实现转化的 一 能量转化的普遍性 能量之间可以相互转化 想一想 通过刚才的学习 你对能量有何新的认识呢 温泉 地热能从地球内部转移到水中 站在太阳底下 全身会热起来 金属汤匙放入开水中 金属柄会烫手 热能从太阳中转移到水中 热能从开水中转移到金属柄中 这些变化过程是否也伴随着能量的转化呢 你能否再举些能量发生转移的事例 能量的转化和转移 特点 能量的形式没有变 特点 能量的形式发生变化 能量也可以相互转移 平时我们说的 消耗能量 获得能量 利用能量 其实质是什么呢 能量的相互转化或转移 通过刚才的分析 我们又可以知道什么呢 想一想 氢氧化钠在水中溶解 温度升高 硝酸铵在水中溶解 温度要降低 这两种物质在溶解过程中 能量的形式各发生了怎样的转化 氢氧化钠溶于水 化学能 热能硝酸铵溶于水 热能 化学能 思考题 能量在相互转化的过程中遵循怎样的规律 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 本节课你有什么收获或疑问呢 一 能量转化的普遍性 能量之间可以相互转化或转移 二 消耗能量利用能量获得能量 实质 能量的利用或转移 3 能量守恒定律的历史意义 能的转化和守恒定律是分析解决问题的一个极为重要的方法 它比机械能守恒定律更普遍 例如 物体在空中下落受到阻力作用时 物体的机械能不守恒 但包括内能在内的总能量是守恒的 能的转化和守恒定律是19世纪自然科学中三大发现之一 也庄严宣告了永动机幻想的彻底破灭 十九世纪自然科学三大发现 一 细胞学说二 达尔文进化论三 能量守很定律 历史上曾有不少人都想设计一种机器 他们希望这种机器不消耗任何能量和燃料 却能源源不断地对外做功 这种机器被称为 永动机 永动机 的设计方案 轮子中央有一个转动轴 轮子边缘安装着12个可活动的短杆 每个短杆的一端装有一个铁球 方案的设计者认为 右边的球比左边的球离轴远些 因此 右边的球产生的转动力矩要比左边的球产生的转动力矩大 这样 轮子就会永无休止地沿着箭头所指的方向转动下去 并且带动机器转动 你认为它真会那样吗 我们能制造出不消耗能量的永动机吗 2 永动机给我们的启示人类利用和改造自然时 必须遵循自然规律 下面让我们来看看几种永动机模型 见识一下人们对永动机的研究情况 能量守恒定律是认识自然 改造自然的有力武器 这个定律将广泛的自然科学技术领域联系起来 使不同领域的科学工作者有一系列的共同语言 1 第一类永动机概念 不消耗能量的机器 结果 无一例外地归于失败 原因 违背了能量守恒定律 三 永动机不可能制成 著名科学家达 芬奇早在15世纪就提出过永动机不可能的思想 他曾设计过一种转轮 如图1所示 在转轮边沿安装一系列的容器 容器中充了一些水银 他想水银在容器中移动有可能使转轮永远地转动 但是经过仔细研究之后 得出了否定的结论 他从许多类似的设计方案中认识到永动机的尝试是注定要失败的 他写道 永恒运动的幻想家们 你们的探索何等徒劳无功 还是去做淘金者吧 图1达 芬奇设想的永动机 滚球永动机17世纪 英国有一个被关在伦敦塔下叫马尔基斯的犯人 他做了一台可以转动的 永动机 如图2所示 转轮直径达4 3米 有40个各重23千克的钢球沿转轮辐翼外侧运动 使力矩加大 待转到高处时 钢球会自动地滚向中心 据说 他曾向英国国王查理一世表演过这一装置 国王看了很是高兴 就特赦了他 其实这台机器是靠惯性来维持短时运动的 图2滚球永动机 软臂永动机19世纪有人设计了一种特殊机构 如图3所示 它的臂可以弯曲 臂上有槽 小球沿凹槽滚向伸长的臂端 使力矩增大 转到另一侧 软臂开始弯曲 向轴心靠拢 设计者认为这样可以使机器获得转矩 然而 他没有想到力臂虽然缩短了 阻力却增大了 转轮只能停止在原地 图3软臂永动机 阿基米得螺旋永动机1681年 英国有一位著名的医生弗拉德提出一个建议 利用阿基米得螺旋 图4 把水池的水提到高处 再让升高的水推动水轮机 水轮机除了带动水磨做功以外 还可使阿基米得螺旋转不断提水 如此周而复始 不就可以无需担心天旱水枯了吗 一时间 响应他的人大有人在 形形色色的自动水轮机陆续提出 竟出现了热潮 1 水沟2 阿基米得螺旋3 水轮4 水磨 图4阿基米得螺旋永动机 磁力永动机大约在1570年 意大利有一位教授叫泰斯尼尔斯 提出用磁石的吸力可以实现永动机 他的设计如图5所示 a是一个磁石 铁球g受磁石吸引可沿斜面滚上去 滚到上端的e处 从小洞b落下 经曲面bfc返回 复又被磁石吸引 铁球就可以沿螺旋途径连续运动下去 大概他那时还没有建立库仑定律 不知道磁力大小是与距离的平方成反比变化的 只要认真想一想 其荒谬处就一目了然了 图5磁力永动机 如果说永动机的 发明 对人类有点益处的话 那就是人们可以从中吸取教训 一切违背能量转化与守恒定律等自然规律的 创造 都是注定要失败的 就在一些人热衷于制造永动机的同时 科学家们从力学基本理论的研究中逐步认识到了自然界的客观规律性 继达 芬奇之后 斯蒂文于1568年写了一本 静力学基础 其中讨论斜面上力的分解问题时 明确地提出了永动机不可能实现的观点 他所用的插图画在该书扉页上 见图6 图的上方写着 神奇其实并不神奇 将14个等重的小球均匀地用线穿起组成首尾相连的球链 放在斜面上 他认为链的 运动没有尽头是荒谬的 所以两侧应平衡 右图6为 神奇其实并不神奇 说一说 下图呈现的现象中主要体现了哪些能量的变化 光能转化为化学能 光能转化为热能 势能转化为动能 胶片感光成像 激光切割金属 百人跳伞 水力发电站 化学能转化为热能 光能转化为化学能 植物生长需要阳光 森林火灾 机械能转化为电能 青蛙捕食时 消耗了什么能 这些能哪里去了 消耗体内的化学能 转化成了机械能和热能 它获得了化学能 这些能来自害虫 它从害虫中又获得了什么能 这些能量来自哪里 人造卫星在太空中工作所需的电能来自哪里 太阳能转化为电能 环保太阳能公厕已在上海市投入使用 其顶部是大面积太阳能电池板 它所转移及储存的能量可满足厕所内所需的电力供应 经连续三天充分日照后 它可供无日照情况下使用一周 间歇泉 断断续续向外喷出热泉水 地热能转化为水的机械能 热泉水喷发的能量是来自哪里呢 生活中你留意过下列现象吗 热水瓶的瓶塞有时会被弹起 热能转化为机械能 水烧开时 水壶盖会跳动 雪崩 高处的积雪具有什么能 雪的能量如何变化 积雪在下滑过程中获得了什么能量 势能转化为动能 地热能 地热能是来自地球深处的热能 它来源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变 地下水的深处循环和来自极深