资源简介

/ 让教学更有效 精品试卷 | 物理学科
机械能、内能及其转化
第六节　能量转化与守恒
　　方式一　【情境导入】
多媒体播放视频或图片:
图10-6-1
先让我们来看两个情境:如图10-6-1甲所示,撑竿跳高过程中,撑竿的弹性势能转化为运动员的动能,然后动能转化为重力势能,越过横杆后,重力势能又转化为动能;图乙中人们在野外烤火、加热食物时,这些内能又是怎么得来的呢 我们平时所吃的食物又具有什么能呢
导入语:机械能中的动能、势能之间可以发生相互转化,自然界中还有许多其他形式的能量,它们之间在一定条件下是否也能发生转化呢 这节课我们就来一起探究——能量的转化和守恒。引入新课。
方式二　【问题导入】
播放燃放烟花视频,教师导入语:节日里绚烂的烟花为我们增添了喜庆的气氛。礼花弹在燃放时,火药的化学能转化为高温气体的内能,这些内能又转化为礼花弹的机械能,使礼花弹高速冲出发射筒;礼花弹离开发射筒后,其动能逐渐减小,转化为重力势能……可见,不同形式的能量之间可以相互转化,那么自然界中都有哪些不同形式的能量 不同形式的能量之间都能相互转化吗 能量转化过程中遵循怎样的规律呢 引入新课。
对能量守恒的理解
对于能量守恒定律,要让学生知道自然界中存在多种多样的能量形式及它们之间各种各样的转化现象,重点指出能量在转化过程中总量保持不变,在转移过程中总量也保持不变。因为能量的量这个概念比较抽象,所以,通过举例让学生从能量的循环不灭中了解到能量的守恒,只要让学生初步知道“自然界中的能量不生不灭、总量守恒”这样一个道理就可以了。
[中考解读] 能量守恒定律是自然界中蕴藏的普遍规律,是人类利用自然、改造自然必须遵守的客观规律;要知道“永动机”是不可能制成的。中考多从能量形式的转化角度来考查,一般以选择题、填空题的形式出现。
[考点链接] 各种能量之间的转化及能量守恒
例1　(广安中考)《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》指出:发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。图10-6-2中用电器与新能源电动汽车动力装置工作时能量转化相同的是 (　　)
图10-6-2
[答案] D
[解析] 新能源电动汽车动力装置将电能转化为机械能。电视机将电能转化为光能与内能,A不符合题意;手电筒、电饭锅利用电流的热效应工作,将电能转化为内能,B和C均不符合题意;电风扇工作时,将电能转化为机械能,D符合题意。
例2　(湖南中考)有关能量的转移、转化和利用,下列说法正确的是 (　　)
A.电烤炉取暖,是电能转移到人体
B.钻木取火,是内能转化为机械能
C.中医提倡的热水泡脚,是通过热传递的方式增大脚部的内能
D.用嘴对着手哈气取暖,主要是通过做功的方式增大手的内能
[答案] C
[解析] 电烤炉取暖,电烤炉消耗电能转化为内能,然后内能转移到人体,A错误;钻木取火,是通过做功的方式,将机械能转化为内能,B错误;中医提倡的热水泡脚,脚从热水中吸收热量,因此是通过热传递的方式增大脚部的内能,C正确;用嘴对着手哈气取暖,手从哈气中吸收热量,因此主要是通过热传递的方式增大手的内能,D错误。
例3　(长春中考)生物航煤是以动植物油脂、餐饮废油等为原料生产的航空燃油。2024年6月5日,国产大飞机C919加注了我国自主研发的生物航煤,成功完成试飞任务。
(1)若C919飞行400 km用时0.5 h,则C919的飞行速度为　　　　km/h。
(2)生物航煤燃烧时将化学能转化为内能,但内能不能自发地转化为化学能,说明能量的转化具有　　　　　　　。在能量转化和转移的过程中,能量的总量　　　　。
[答案] (1)800　(2)方向性　保持不变
[解析] (1)飞行速度:v===800 km/h。(2)生物航煤燃烧时将化学能转化为内能,但内能不能自发地转化为化学能,说明能量的转化具有方向性;根据能量守恒定律可知,在能量转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。
永动机的发展研究
永动机的想法起源于印度,最终传到了西方。
在欧洲,早期最著名的一个永动机设计方案是十三世纪时一个叫亨内考的法国人提出来的。从哥特时代起,永动机的设计方案越来越多。17世纪和18世纪时期,人们又提出过各种永动机设计方案,有采用“螺旋汲水器”的,有利用轮子的惯性、水的浮力或毛细作用的,也有利用同名磁极之间排斥作用的。宫廷里聚集了形形色色的企图以这种虚幻的发明来挣钱的方案设计师。有学识的和无学识的人都相信永动机是可能的。这一任务像海市蜃楼一样吸引着研究者们,但是,所有这些方案都无一例外地以失败而告终。他们长年累月地在原地打转,创造不出任何成果。通过不断地实践和尝试,人们逐渐认识到:任何机器对外界做功,都要消耗能量。不消耗能量,机器是无法做功的。这时一些著名科学家如斯台文、惠更斯等都开始认识到了用力学方法不可能制成永动机。
19世纪中叶,一系列科学工作者为正确认识做功和能量转化以及其他物质运动形式相互转化关系作出了巨大贡献,不久后伟大的能量守恒定律被发现了。人们认识到:自然界的一切物质都具有能量,能量有各种不同的形式,可从一种形式转化为另一种形式,从一个物体传递给另一个物体,在转化和传递的过程中能量的总和保持不变。能量守恒定律为辩证唯物主义提供了更精确、更丰富的科学基础,有力地打击了那些认为物质运动可以随意创造和消灭的唯心主义观点,它使永动机幻梦被彻底地打破了。
在制造第一类永动机的一切尝试失败之后,一些人又梦想着制造另一种永动机,希望它不违反热力学第一定律,而且既经济又方便。比如,这种热机可直接从海洋或大气中吸取热量使之完全变为机械功。由于海洋和大气的能量是取之不尽的,因而这种热机可永不停息地运转做功,故其也是一种永动机。然而,在大量实践经验的基础上,英国物理学家开尔文于1851年提出了一条新的普遍原理:物质不可能从单一的热源吸取热量,使之完全变为有用的功而不产生其他影响,这样,第二类永动机的想法也破产了。永动机的想法在人类历史上持续了几百年,这个神话被驳倒,不仅有利于人们正确地认识科学,也有利于人们正确地认识世界。
　　——详见电子资源
21世纪教育网(www.21cnjy.com)/ 让教学更有效 精品试卷 | 物理学科
机械能、内能及其转化
第六节　能量转化与守恒
教 材 解 读 　能量转化与守恒是在学习了机械能、物体的内能等知识后,对能的概念以及能量转化与守恒所做的进一步拓展和深化。能量守恒定律是自然界的一条普遍规律,是初中阶段物理学习的重点。能量守恒的思想贯穿在物理学习的整个过程中,通过初中、高中乃至大学的学习,学生将不断加深对能量守恒定律的认识和应用能力。能的转化和守恒不仅是物理学的法则,而且是一个跨越多个学科的统一法则。教材首先介绍了自然界中存在着各种形式的能量,其次通过列举生活中的实例说明能量之间可以通过做功实现相互间的转化,能量的转化推动人类的进步和社会的发展,人类对永动机的设计到能量守恒定律,最后通过对能量转化的过程分析归纳得出能量转化的方向性和不可逆性。
学 习 目 标 物理观念 　1.知道自然界存在各种不同形式的能量,知道不同形式的能量之间可以相互转化。 　2.理解能量守恒定律的内容,能列举出日常生活中能量守恒的实例。 　3.知道能量的转化和转移具有方向性和不可逆性,能解释相关自然现象。
科学思维 　用能量转化守恒的观点讨论和分析几种“永动机”的设计方案,有分析问题的意识。
科学态度 与责任 　1.认识到能量守恒是自然界的基本规律之一,培养学生尊重科学,热爱科学的情感。 　2.通过从能量角度认识永动机,领略在科学发明与创新的活动中,尊重事实、遵循科学规律的重要性。
重 点 难 点 　重点:能量守恒定律的建立过程及内容理解,运用能量守恒定律分析常见的能量转化现象。 　难点:对能量转化和转移的方向性理解。
(续表)
教 学 设 计 　本节课核心教学方法与实施策略: 　1.情景驱动法:“生活现象链”破解抽象性 　教室里的能量侦探: 　让学生列举教室内所有用电器(灯、风扇、空调等),分组绘制“电能——其他能量”转化的树状图,标注损耗环节。 　“关灯后,电能转化为什么 为什么黑暗中摸到灯泡会感到温热 ” 　2.实验探究:用低成本实验验证守恒定律 　实验:机械能守恒“矛盾”实验 　材料:钢球、U形轨道、红外测温仪。 　步骤:①钢球从轨道高点滚下,测量起点高度和终点高度; 　②用测温仪检测轨道接触点温度变化。 　结论:机械能“减少”实为转化为热能,总能量守恒。
备 课 资 料 　word版电子教案、匹配的课件见电子资源
教师活动 学生活动 设计意图
【导入新课】 播放燃放烟花视频,视频播放完毕请同学们说一说整个过程有哪些能量形式,是怎样转化的。 观察、思考 情境引入,激发学生兴趣。
(续表)
教师活动 学生活动 设计意图
【新课教学】 探究点一:各种形式的能量及能量守恒 问题一:请同学们说一说上图各情景中都存在着什么形式的能量 自然界中能量的存在形式有哪些类型,你还能举出相应的其他实例吗 师生总结得出:能量存在形式有机械能、电能、化学能、内能、核能等。 问题二:请同学们说一说上图各情景中各过程存在怎样的能量转化 师生总结得出:自然界中各能量形式之间可以相互转化,人类社会的生产生活就是依靠不同形式能量转化实现的,比如火箭发射,家庭照明等。 交流讨论 学生思考互动 阅读、思考问题并讨论回答 通过图片情景总结能量的存在形式,总结能量的类型。 通过问题引导学生进行阅读,提取信息。
(续表)
教师活动 学生活动 设计意图
问题三:永动机能实现吗 视频或图片播放永动机设计方案和失败结果,究其原因是自然界中能量是守恒的。 直接给出:能量既不会凭空消失,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,在转化和转移过程中,能量的总和保持不变,这就是能量守恒定律。 探究点二:能量转化的方向性 问题四:既然自然界中能量守恒,那我们生活中为什么要节约能源和开发绿色、新能源 你能举例说明吗 举例:热量会自发地从高温物体传向低温物体,而不会自发地从低温物体传向高温物体,发动机工作一段时间会发烫,但是这些内能无法自发收集为人类所用。 师生总结:自然进行的能量转化和转移不可逆。 拓展阅读:阅读课本《能量转化的方向性与熵》,了解熵增加理论。并与同学们进行交流。 课堂小结 1.你学到了哪些物理知识 2.你学会了哪些研究问题的方法 回答问题、思考交流 学生观察、讨论、交流 学生从知识、方法、情感各方面对本节课进行总结 运用所学解释生活现象,体会物理源于生活,应用于生活。 通过资料调查整理过程锻炼学生搜集证据的能力,在交流汇报过程培养学生表达和演讲的能力。
学点1　各种形式的能量
观察图10-6-3,回答下列问题:
图10-6-3
问题:自然界种的能量以多种不同的形式存在,按照物质的不同运动形式分类,能量可分为　机械能　、　化学能　、　内能　、　电能　、　核能　、　光能　等。
学点2　能量守恒定律
阅读教材P34~P35,回答下列问题:
问题1:大量事实表明:不同形式的能量之间可以相互　转化　,在一定量的某种形式能量减少的同时,总伴随着其他形式的能量在　等量　地增加。
问题2:能量既不会凭空　消失　,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　,在　转化　和　转移　过程中,能量的总和　保持不变　。这就是能量转化与守恒定律。
问题3:由能量守恒定律可知,永动机是　不可能　(选填“可能”或“不可能”)制成的。
学点3　能量转化的方向性
阅读教材P35~P36,回答下列问题:
问题1:热量可自发地从　高温　物体传到　低温　物体,但不会自发地从　低温　物体传到　高温　物体。
问题2:自发的能量的转化和转移过程具有一定的　方向性　,即自然进行的能量转化和转移过程是　不可逆　(选填“可逆”或“不可逆”)的。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑