资源简介

14.3能量的转化和守恒
【学习目标】
1.知道各种形式的能量是可以相互转化的。
2.知道在转化的过程中，能量的总量是保持不变的。
3.能举出日常生活中能量守恒的实例。
4.能用能量守恒的观点分析物理现象。
【教学重难点】
重点：能量在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。
难点：用能量守恒的观点分析物理现象。
【教学方法】
引导启发式、讨论合作式，实验、多媒体辅助教学。
【教学过程】
新课导入：
将下列字词排成正确的顺序，并讲述一个相关的小故事。
1.森林 发电厂 太阳 煤电灯
2.植物 鹰 兔 飞翔 太阳
新课讲授：
探究点一、能量的转化
活动1：下列实验中发生哪些能量转化？
活动2：让学生自主学习、讨论下列现象中发生哪些能量转化？
植物吸收太阳光，进行光合作用（光能转化为化学能）
燃料燃烧时发热（化学能转化为内能）
光太阳能电池（光能转化为电能）
钻木取火（机械能转化为内能）
水电站里水轮机带动发电机发电（机械能转化为电能）
电动机带动水泵把地下水送到地面（电能转化为机械能）
归纳总结：
自然界中的能量：自然界中的各现象互相关联，
可以从能量的角度来反映这种关联。常见的能量形式有
内能、机械能、光能、电能和化学能等。
2. 各种形式的能量之间可以相互
转化，如右图所示。
能量也可以发生转移：能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。在这个过程中，能量的形式没有改变。
特别提醒：
1.判断能量是发生转化还是发生转移的方法是看能量的形式是否发生变化。
2.在改变物体内能的两种方式中，做功改变内能实质上是能量的转化，热传递改变内能实质上是能量的转移。
探究点二、能量守恒定律
思考与讨论1：停止用力，秋千为什么会越摆越低？
思考与讨论2：掉在地上的弹性小球会跳起，为什么越跳越低？
解释：空气阻力做功，秋千和小球的机械能转化为内能。
归纳总结：
1. 大量事实表明，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其他物体，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。
2. 要点精析
（1）能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。
（2） 能量在发生转化或转移的过程中，能量总是守恒的。注意，在转化或转移的前后，能量的总量保持不变。
（3）在能量发生转化时，某种形式的能量总量就不是保持不变，这时就不能认为能量是不守恒的。例如，在机械能的转化过程中，会有一部分机械能转化为内能，这时机械能不守恒，但能量的总量守恒。
（4）永动机是不存在的。
特别提醒：
判断关于能量守恒定律的说法是否正确，抓住以下要点：
1.注意能量的转化与转移。
2.能量的“总量”不变，不一定是某一种能量保持不变。
3.能量的利用是有条件的，能量的转化是有方向性的，因此仍然要注意节约能源。
学以致用：滑冰滑梯的过程中，能量是怎样转化的？遵守能量守恒定律吗？
课堂练习：
1.某物体对外做功，消耗了100 J的机械能，这些机械能转化为其他形式的能量是（ ）
A.50 J B.100 J C.0 J D.无法确定
【答案】B
【解析】解析：有能量转化守恒定律可得：（能量）在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。消耗了100 J的机械能，转化为其他形式的能量也是100 J，不可能是其他的数值。
2.用打桩机打桩，打桩锤从5 m高处自由落下时，锤与桩因冲击力作用表面温度升高，这说明（ ）
A.机械能守恒 B.动能守恒
C.势能守恒 D.能量守恒
【答案】D
【解析】打桩锤自由下落过程中，重力势能转化为动能，锤与桩冲击时，动能转化为锤与桩的内能，所以在整个过程中，机械能发生了变化，但总能量是守恒的。所以选D。
3.下面关于能量的说法中，正确的是（ ）
A.用砂轮磨刀是由内能转化为动能
B.陨石进入大气层成为流星时，是内能转化为机械能
C.壶中的水沸腾时壶盖不停地跳动，是水的势能转化为壶盖的动能
D.用打气筒给轮胎打气，打气筒发热，是机械能转化为内能
【答案】D
【解析】本题实际上考查了做功改变物体内能的实质，即内能和其他形式的能的相互转化。砂轮磨刀时，克服摩擦力做功，是机械能转化为内能，选项A错误。陨石进入大气层，克服摩擦力做功，消耗机械能，内能增大，温度升高，发光发热，选项B错误。壶中的水沸腾时产生大量的水蒸气，水蒸气膨胀推动壶盖做功，水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，选项C错误。用打气筒给轮胎打气，压缩气体做功，机械能转化为内能，选项D正确。
4.在一个密封的小房间里，放着一台开着门的电冰箱，给电冰箱通电，过一段时间后，房间的温度将（ ）
A.升高 B.降低 C.不变 D.无法确定
【答案】C
【解析】电冰箱的作用就是将热量从电冰箱里面搬运到外面，使冰箱里面内能减小，温度降低，但同时，外面的温度将升高。由能量守恒定律可得：冰箱里面内能减少的量，与外面内能增加的量是相等的，这样，在电冰箱门口，将不断地发生热传递，而房间内总的内能不变，所以，温度将保持不变。
5.火箭在大气层里加速上升的过程中（ ）
A.机械能减少，内能增加 B.机械能增加，内能减少
C.机械能与内能都增加 D.机械能不变，内能增加
【答案】C
【解析】火箭由于加速上升，速度增大，火箭的动能增大，上升过程中高度增加，重力势能也增大，因此机械能也增大；火箭在大气层中上升，要克服摩擦力做功，内能要增加，所以选项C正确。选项A、B、D错误。本题容易错选A，错误的原因是认为火箭在大气层中上升，要克服摩擦力做功，一部分机械能转化为内能，而没有考虑到火箭加速上升，动能和重力势能都要增加，解答本题的关键是明确机械能的大小跟哪些因素有关。
课堂小结：
本节课我们通过多项学习活动知道各种形式的能量是可以相互转化的，在转化的过程中，能量的总量是保持不变的，能用能量守恒的观点分析物理现象。
作业布置：
完成配套课后练习。
【板书设计】
14.3能量的转化和守恒
一、能量的转化
二、能量的转移
三、能量守恒定律
【课后反思】
《能量的转化和守恒》是九年级第十四章最后一节学习内容。教材从能量的形式是多样的，且能量又不是孤立存在的，在一定条件下可以发生转化，太阳能→生物质能→化学能→电能。要求学生能从大量的事实中了解能量的转化，结合前面学的机械能守恒、焦耳定律等阐述能量守恒，讨论永动机能否实现。通过前面几节的学习,学生对能量转化的普遍性已有一定的认识，所以目标是对能量学习的一次小结，通过对不同形式能量的特点，对能量的转化与转移的深入讨论，疏理归纳出能量转化和守恒。
实验1：快速摩擦双手
实验2：反复弯折铁丝
实验4：手摇发电机发电
实验3：蜡烛燃烧
机械能转化为内能 机械能转化为内能 化学能转化为内能和光能 机械能转化为电能
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