资源简介

18.4 能量转化的基本规律
一、教学目标
1、知识与技能
（1）知道能量是可以转移和转化的．
（2）知道能量守恒定律，并能用它来解释有关简单的实际问题．
（3）初步了解能量转移和能量转化的方向性．
2、过程与方法
（1）通过实验能运用能量守恒定律分析“永动机”失败的原因,以思考、讨论为主体会能的转化有方向性。
（2）通过参与科学探究活动，初步认识科学研究方法的重要性。有对信息的有效性作出判断的意识。
（3学习从物理现象和实验中归纳简单的科学规律，尝试应用已知的科学规律去解释某些具体问题。有初步的分析概括能力。
3、情感态度与价值观
（1）通过教师的引导、组织和学生的探究活动，激发学生的学习兴趣和对科学的求知欲望，使学生乐于探索生活中的物理学道理。
（2）养成实事求是、尊重自然规律的科学态度，不迷信权威，具有判断大众传媒是否符合科学规律的初步意识。
（3）初步认识科学对人类社会和生活的实际意义，培养热爱科学、勇于探索的意识。
二、课时安排
1课时
三、教学重点
能量转化和守恒定律．
四、教学难点
对能量转移和转化的方向性的认识．
五、教学过程
（一）导入新课
回顾“机械能和内能”一章中机械能的转化问题．并请同学谈谈自己的认识．既然动能和势能可以互相转化，那么，自然界中不同形式的能量之间是否也可以互相转化呢 在转化过程中能量又遵循何种规律呢 这就是我们今天要研究的问题．
历史上曾经有不少人企图发明一种可以不消耗能量，又能不断对外做功的机器，号称永动机。同学们你们认为这种设计可行吗
这种机器最终以失败而告终，为什么 今天我们将研究这个问题．(设疑引入)
（二）讲授新课
一、能量守恒定律
1、能量的转化和转移
想一想：自然界中各种形式的能之间是可以相互转化的．同学们能举出一些实例证明这个观点吗
师：下面我们以火力发电厂电能的产生和利用过程、两个小球的碰撞过程为例进行探讨。
（1）电能的产生：
煤在燃烧的过程中(化学能一内能)
汽轮机带动发电机发电(机械能一电能)
电动机带动风扇转动(电能一机械能)
光电池提供电压(光能一电能)
白炽电灯发光(电能一内能一光能)
这些都说明同一种形式的能量可以在物体之间转化．
（2）、两个小球的碰撞：
议一议：小孩在水平地面上弹玻璃小球，当甲球从手中弹出而撞击静止的乙球后，乙球即沿地面向前滚动．在此过程中，乙球获得的机械能从何而来 这个现象说明了什么 (学生各抒己见，充分发表自己的观点)
点 拨：乙球获得的机械能从甲球传递而来．说明同一种形式的能量可以在物体之间转移．
总 结：自然界中的能量在不停地转移和转化，我们是在能的转移和转化过程中利用能量的．
2、探究能量守恒定律
由于能源的重要性，所以历史上曾有人想制造出不要消耗能量，又能对外做功，又能自动运转的机械呢？(就是大名鼎鼎的达芬奇也曾有过这种想法。)永动机——没有任何消耗，却可以永远运动并对外做功，它能制成吗？
师：下面我们以水滴实验进行探讨
活动：滴水实验
发现问题：如图a搭在盆边的毛巾能够自动吸水，并从的另一端不停地滴下，毛巾能把低盆里滴出的水吸到高处。
猜想：是否可以像图b中那样，用许多朋友毛巾把水一级一级的向上提？如果可以的话，我们就不需要抽水机来提水了，就可以做成“永动机”。
实验验证：用玻璃杯和棉纱做一个模拟实验如图，看一看什么情况下脸上的能使杯中的水滴出。
(a图中的水能滴下，b图不能)，当容器外的棉纱低于水面时，才会有水滴出。
实验结论：设想不成立，棉纱不可能自动地将水从低处抽到高处，相反，它会将上方容器里的水抽向低处。所以，上右图所示的永动机是不可能制成的。
滴水装置是不少人曾设计的永动机之中的一种，所谓的永动机是这样的一种机器，它不消耗任何能量，却能如愿地运动并对外做功。这种想法曾吸引许多人，他们总是经过各种各样的溶洞机，并为之付出了大量的智慧和劳动，但却无一例外地失败了。
总结：“永动机”失败的原因说明自然界存在一条法则：我们不可能无中生有地获得能量科学家经过长期探索终于发现各种形式的能量在相互转化时遵循一种规律，即能量的转化和守恒定律。
能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化或转移的过程中，其总能量保持不变。
阅读：
能量守恒定律是19世纪自然科学的三大发现之一，也是自然界最普遍、最重要的基本规律之一，恩格斯把它称作“伟大的运动基本定律”。自然界的一切变化过程，小到原子世界，大到宇宙空间，只要有能量的变化，都无一例外地严格遵循能量守恒定律。能量守恒定律的建立经历了100多年的漫长历史，永动机的不可能实现，是导致能量守恒定律确立的一个重要线索。历史上曾有很多的人从事永动机的制作(其中也有在科学史上名声显赫的人，如达·芬奇)，都以失败而告终，1755年，法国科学院宣布，不再审查有关永动机的任何设计。
二、能量转移和转化的方向性
分析几个能量转移或转化的日常生活中的一些现象：
（1）瀑布飞流而下，这是因为自然状态下水总是从高处流向低处。
（2）热水中的冰块逐渐融化，这是自然状态下热量总是从高温物体传递到低温物体。
想一想：以下情况会发生吗？
（1）你坐在房间里，房间里充满空气。突然，这些空气自行聚拢到某一个角落，使你窒息。
（2）一杯水的内能自发集中到这杯水的上层，使上面的水剧烈地沸腾，而下面的水却结成了冰。
以上情况并不违反能量守恒定律，但却不可能发生.这是因为，自然界中许多自发的过程都是由方向的，或者说能量的转化和转移是有方向的。
板书 结论：自然界中许多自发的过程都是有方向性的，或者说能量的转化和转移也是有方向性的。
能量转移的方向性实例：自然界中水自动从高处流向低处，热量总是从高温物体传到低温物体。
由能量转移和转化的方向性思考：既然能量是守恒的，能量就不会消失，那么，为什么会产生能源危机呢？
由于我们是在能量转化或转移过程中利用能量的，而在这个过程中，总会有一部分能量转化为内能上，知道周围的环境中，这些能量虽然在世界中，但却无法自动转化为其他形式的能量，因而很难或无法再利用，也就是说，经转化后，可利用的能量只会减少，因此节约能源，和更有效的利用能源是人类需要解决的重要问题
能量守恒定律以及能量转移和转化的方向性原理将我们对自然界各种现象和各个学科的认识联系起来，是人类从事生产活动和社会活动所必须遵守的基本准则之一。
（三）重难点精讲
能量转化和守恒定律．
对能量转移和转化的方向性的认识．
（四）归纳小结
1、在本节课中都有哪些收获。
2、本节课不仅仅要了解能量转化的基本规律的有关知识，更重要的是让同学们掌握科学探究的方法，培养学生探究问题能力。
六、板书设计
1、能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以互相转化．
2、永动机是不可能制成的。(永动机是指那些不需要消耗能量，又能源源不断地向外做功的机器)
3、能量守恒定律：
能量既不会消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化成另一种形式，或者从一个物体转移到另一物体，而在转化或转移的过程中，其总能量保持不变。
4、自然界中许多自发的过程都是有方向性的，或者说能量的转化和转移也是有方向性的。
七、作业布置
1、同步练习册
2、预习下节到学案
八、教学反思
本节内容是对本章及以前所学物理知识从能量的观点进行了一次综合、深化和再认识．教材首先分析自然界中各种能量之间的转化，揭示它们之间的本质联系：能量，并分析一系列熟知的能量转化的事例，指出能量的转化与守恒．最后阐述了能的转化与守恒定律的普遍性和重要性．
能量守恒定律是一个实验规律，列举能量转化的实例，是学生理解和掌握能量守恒的基础，因此在教学过程中要充分利用学生已知知识，对这些实例中的能的转化进行具体分析．
在教学过程中，强调定律的两个方面：转化与守恒．另外还要强调该定律的普遍性和重要性，可列举19世纪的自然科学史对学生进行教育．
“能量转移和转化的方向性”是本节教学的一个难点．教学时借助学生熟悉的生活实例介绍，并帮助他们初步了解有关知识．教材中是以“水往低处流（黄果树瀑布）”“热水中的冰块”等引入“自发过程”及其方向性问题的，其中功热转换过程、热传导过程以及气体自由膨胀过程的方向性问题，在教学中应通俗且不违背科学地解释有关问题。

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