能量的转化和守恒

能量的转化和守恒•教学简案课程导入信息1达•芬奇是意大利著名的画家，他曾经设计了一个“永动机”，如图15-6-1所示.达•芬奇认为，右边的钢球比左边的钢球离轮心更远些，致使两边受力不均衡，轮子会沿箭头方向转动不息.图15-6-1图15-6-1信息2在20世纪70年代，科学家创建了二种抽水蓄能电站.在夜晚居民用电和工厂用电低峰时期，用多余的电力把水抽到高处的储水站，当需要用电时，将水放出推动水轮机发电.根据以上信息，你能提出两个你感兴趣的问题吗？①②探索新知1能的转化实验探究能的转化实验1迅速来回摩擦双手，双手发热.实验2闭合玩具小汽车电动机的电路，小汽车飞快的行驶.实验3用钢笔在头发或毛衣上摩擦后再靠近细小的纸片，发现纸片被吸起来.问题研讨①问题1上述实验中，发生了怎样的能的转化？答：.问题2综合分析上述实验现象，你能得出什么结论？答：.知识归纳能的转化自然界中的各种现象都是互相联系的，可以从能量的角度反映这种联系.友情提示能的转化是通过物体做功表现出来的，能的转化过程中，能的形式发生了改变.自然界中存在着各种形式的能量，它们与各种自然现象相互联系.如与机械运动相联系的机械能，与电现象相联系的电能，与化学变化相联系的化学能……在一定条件下，各种形式的能都可以相互转化，如图15-6-2所示.例1请将下列生活现象与对应的能量转化情况用线连起来.电流通过灯丝，灯丝发光光能转化为化学能水壶中水蒸气将壶盖顶起电能转化为光能用毛巾擦背，背发热内能转化为机械能万物生长靠太阳机械能转化为内能解析电流通过灯丝，灯丝发光，消耗电能，得到光能，是电能转化为光能；水蒸气将壶盖顶起，消耗了水蒸气的内能，壶盖获得机械能，是内能转化为机械能；擦背背发热，消耗机械能，使背内能增大，是机械能转化为内能；万物靠太阳生长，消耗光能，获得化学能，是光能转化为化学能.答案电流通过灯丝，灯丝发光水壶中水蒸气将壶盖顶起用毛巾擦背，背发热万物生长靠太阳光能转化为化学能电能转化为光能内能转化为机械乾机械能转化为内能电流通过灯丝，灯丝发光水壶中水蒸气将壶盖顶起用毛巾擦背，背发热万物生长靠太阳光能转化为化学能电能转化为光能内能转化为机械乾机械能转化为内能解后反思判断能的转化类型，关键是弄清哪种形式的能被消耗（减小），哪种形式的能增加，结果就是消耗的那种形式的能转化为增加的另一种形式的能.2能的转移实验探究能的转移实验1在河流的上游修建拦河坝，水流冲击水轮机，使其高速转动.实验2怀抱热水袋取暖，身体逐渐变暖，而热水袋慢慢变冷.问题研讨②问题1以上现象说明了什么？你还举出一两个相似的例子吗？答：.知识归纳能的转移能量能够从一个物体转移到另一个物体，或者由物体的一部分转移到另一部分.友情提示能的转移过程中能量的形式没有发生变化.例2下列各种现象中，发生了能的转移而没有发生能的转化的是（）钢筋在砂轮的摩擦下溅出火花火箭在“熊熊烈火”中冲天而起一盆热水慢慢的变冷锯木头时，锯条发热解析选项A、D中，克服摩擦做功，机械能转化为内能；选项B中，内能对物体做功，内能转化为机械能；选项C中，内能在热水和空气之间转移.答案C解后反思要判断能量是发生了“转移”还是“转化”，关键是确定能的形式是否发生了变化，能的形式发生了变化的是“转化”，能的形式不变的是“转移”.3能量守恒定律信息处理仔细阅读下面短文中的内容，看看你有哪些收获？信息1大量事实证明，任何一种形式的能在转化或转移的过程中，能的总量总是保持不变.也就是说，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.这就是能量守恒定律.信息2能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一.从物理、化学到地质、生物，大到宇宙天体，小到原子核内部，只要有能量转化，就一定服从能量守恒的规律.从日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要作用.人类对各种能源，如煤、石油等燃料以及水能、风能、核能等的利用，都是通过能量转化来实现的.问题研讨③问题1通过阅读上面的短文，你了解了哪些知识?答：.问题2能量守恒定律的内容是怎样的？答：•知识归纳能量守恒定律能量守恒定律的内容：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.这就是能量守恒定律.友情提示只要有能的转移或转化，就一定服从能量守恒的规律.能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一.它是人类认识自然、利用自然和保护自然的有力武器.例3乒乓球从一定的高度落到地面反弹，每一次弹起的高度都比上一次要低，最后停止在地面上.有位同学根据这一现象得出结论说：“乒乓球的机械能变小了，说明能量可以消失.”这种说法正确吗？为什么？解析此过程中，乒乓球撞击地面和与空气摩擦时，把一部分机械能转化成了内能，机械能减小，但能的总量并没有减小.答案这种说法不对.因为乒乓球每次撞击地面时，有一部分机械能转化为内能，并且在上升和下降的过程中克服空气阻力做功，又有一部分机械能转化为内能，所以乒乓球的机械能总量不断减小，但能的总量并没有发生变化解后反思在各种现象中，有的能的转化或转移不易被我们所觉察，但能量绝对不会消失.拓广延抻知识延伸地热的利用地球是一个巨大的热库.大多数学者认为，地球中心——地核的温度在3700〜4500°C之间，比白炽灯灯丝还要热.地球内部的热量主要是地球内放射性元素衰变时释放出来的.我国是最早研究和开发地热资源的国家之一.远在公元前五六百年的东周时代就有了开发地下热水的记载，汉代的张衡也著有《温泉赋》.利用地热发电，是开发地热的好办法.如果地热田不断地向外喷射蒸汽或者喷射蒸汽与热水的混合物，那就可以把蒸汽引入汽轮机，直接推动汽轮机发电.直接把地下热水取来供暖，也是开发地热的一种好办法.北京市区已经开发了多处地热井，直接用于冬季供暖.方法展示运用物理知识辩明信息真伪例4市场经济的今天，一些厂商一改过去“酒香不怕巷子深”的做法，纷纷对产品的进行广告宣传.可是有些厂商在广告上弄虚作假、夸大其词，欺骗消费者.如某品牌电热水器这样写道：“我厂电热水器功率只有55W，烧开一瓶水只要5min，节钱省电，最适合普通家庭使用.”这则广告可信吗？解析电热水器烧开水，是电能转化为热能被水吸收的过程.方法一、根据题意求出电热水器所产生的热能，再利用热量计算公式，算出这些热量能烧开多少质量水，与事实进行比较判断信息是否可信.方法二、先求出电热水器所产生的热能，再估算出烧开一瓶水所需要的热量，两者进行比较，判断信息是否可信.答案方法一：电热水器产生的热能为W=Pt=55WX5X60s=1.65X104J；假设一般情况下烧开水是把水从20C加热到100C，则这些热量可以烧开的水的质量m=Q/(cAt)=W1(cAt)=1.65X104j/[4.2X103J/(kg・C)X(100C—20C)]=0.049kg，一瓶水的质量远大于0.049kg，故信息不可信.方法二：电热水器产生的热能为W=Pt=55WX5X60s=1.65X104J；假设一般情况下一瓶水的质量为2kg，烧开水是把水从20C加热到100C，则一瓶水烧开所需要的热量为Q=cmAt=4.2X103J/(kg・C)X2kgX(100C—20C)=6.72X105J，由此可见电热水器产生的热能不能烧开一瓶水，故信息不可信.点评试题考查能的转化、热量计算的同时，还考查了我们的估计能力.在很多情况下，我们对某些物理量大小的要求并不是非常精确，运用估计可以轻松解决问题.课时作业★教材习题“动手动脑学物理”1〜2题★补充习题1.火力发电厂“吃”的是煤，“发”的是电，在整个过程中能量转化的情况如下，请你在方框中填入相应的能量形式.指出下列现象中能量的转化或转移情况.火箭点火后升空煤炭燃烧植物光合作用电热毯发热人在跑步时，身体发热闪电小明在煤气灶上用高压锅煮饭时，由于锅盖上的排气孔堵塞而出现意外，“轰”的一声巨响，锅盖“崩”出很高，同时形成大量“白气”.则此过程中发生的物态变化有;能量转化.（2004•南京）出行是人们工作、生活必不可少的环节，出行的工具多种多样，使用TOC\o"1-5"\h\z的能源也不尽相同.自行车、电动自行车和燃油汽车所消耗能量的类型分别是（）①生物能、②核能、③电能、④太阳能、⑤化学能.①③⑤B.①④⑤C.①②③D.①③④在平直公路上行驶的汽车制动后滑行一段距离停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光茫；降落伞在空中匀速下降以上三种现象中所包含的相同的物理过程是（）物体的动能转化为其他形式的能物体的势能转化为其他形式的能其他形式的能转化为物体的机械能物体的机械能转化为其他形式的能有人曾提出这样一种设想：“利用水库的水发电，再利用这些电又把水抽回水库，那么抽水机和发电机就能永远不停地运动转下去.”你认为这可能吗？为什么？答案点拨课程导入问题示例：①“永动机”为什么不能永动呢？②为什么把水抽到高处能够“储能”呢？问题研讨①问题1实验1中，机械能转化为内能；实验2中，电能转化为机械能；实验3中，机械能转化为电能．问题2自然界中的各种现象都是互相联系的，能量之间能够互相转化.问题研讨②问题1以上现象说明能量之间能够相互转移.例如：如晒太阳身体变暖，用热水泡手手变暖.问题研讨③问题1知道了能量守恒定律的内容；能量守恒定律适用范围等；问题2能量守恒定律的内容是：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.课时作业教材习题“动手动脑学物理”1〜2题提示与解答［第1题］从能量守恒的角度来看，食物提供的化学能还转化为了机械能.［第2题］这种构想不能实现.因为抽水发电、发电又抽水的过程中是机械能与电能的相互转化，在此过程中，有部分机械能和电能会转化为内能（导体发热、克服摩擦做功发热等），即机械能和电能的总量会逐渐减小，当两者的总量全部消耗时，发电机和抽水机就都停止了运转.补充习题内能，机械能.火箭点火后升空：内能转化为机械能；煤炭燃烧：化学能转化为光能和热能；植物光合作用：光能转化为化学能；电热毯发热：电能转化为热能；人在跑步时，身体发热：化学能转化为热能；闪电：电能转化为光能.液化、内能转化为机械能（点拨“白气”是水蒸气液化形成的，锅盖“崩”出