《能量的转化和守恒》教学设计_教学设计-查字典物理网

【教学目标】

1．知识与技能

·知道各种形式的能是可以相互转化的。

·知道在转化的过程中，能量的总量是保持不变的。

·列举出日常生活中能量守恒的实例。

·有用能量守恒的观点分析物理现象的意识。

2．过程与方法

·通过学生自己做小实验，发现各种现象的内在联系，体会各种形式能量之间的相互转化。

·通过讨论体会能量不会凭空消失，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。

3．情感态度与价值观

·通过学生自己做小实验，激发学生的学习兴趣，对物理规律有一个感性的认识。

·通过学生讨论锻炼学生分析问题的能力。

【重点、难点分析】

重点：能的转化和守恒定律，强调能的转化和守恒定律是自然科学中最基本定律。

难点：运用能的转化和守恒原理计算一些物理习题；运用能的转化和守恒定律对具体的自然现象进行分析，说明能是怎样转化的。

【教具准备】

打气筒单摆

【教学过程】

一、引入新课

问题：刀具在砂轮上磨削时，为什么会刀具发热？

学生回答：原因是通过摩擦力做功，机械能转化为内能。

问题：在暖气片上放有一瓶冷水，过一段时间后水会出现什么现象？出现这一现象的原因？

学生回答：变热，这是通过热量传递使这瓶水内能增加。

老师引导：这些实例中，物体的内能增加了，是由其他形式能转化来的或是从其他物体转移来的，今天要学习能的转化和转移过程中数量之间有什么关系？

二、新课教授

1．自然界存在多种形式的能量

提出问题：当今世界的三大产业是能源、材料和信息，自然界中的能量以各种形式存在着，你能说出能量的几种存在形式吗？

学生回答：机械能、电能、磁能、内能等等。

日常生活中的烧饭、取暖、照明、出行等都需要能量。我们所需要的能量都是谁提供的呢？

学生回答：煤、石油、天然气、电等等。

进一步分析利用能源时需要发生的变化而引入能的相互转化。

2．不同形式的能之间，在一定条件下可以相互转化

设疑：

演示打气筒打气，让同学们感觉打气筒外壁的温度变化。

请同学解释所发生的现象的原因：活塞与筒壁摩擦，将机械能转化为内能。

指出类似现象在生活中很常见，请同学列举实例，并进行分析。

举例练习：

①电炉取暖：电能→内能；

②煤燃烧：化学能→内能；

③炽热灯灯丝发光：内能→光能；

④把一铁块放入盛有热水的烧杯中：说明内能发生转移。

归纳：在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化和转移。

3．能量再转移和转化过程中遵循什么样的规律呢？

⑴机械能在转化过程中守恒

演示单摆摆动过程：

①回忆机械能之间是如何转化的：重力势能→动能→重力势能。

②解释每次达到最高点很接近的原因：如果没有摩擦时机械能守恒。

③得到结论：最初具有的机械能=最末物体具有的机械能+转化为其他形式的能即总能量守恒。

⑵内能在转移过程中守恒

把一铁块放入盛有热水的烧杯中，铁块从周围水中吸收了热量使它内能增加，温度升高；热水则要放出热量，内能减少，温度降低。这一过程中如果没有热量散失，热水所放出热量就等于铁块所吸收的热量。

归纳：能量在转移过程中是守恒的。

结论：大量事实证明，在普遍存在的能量的转化和转移过程中，消耗多少某种形式的能量，就得到多少其他形式的能量。如在热传递过程中，高温物体放出多少热量（减少多少内能），低温物体就吸收多少热量（增加多少内能）；克服摩擦力做了多少功，就有多少机械能转化为内能，但能量的总量不变。

以上规律是人类经过长期的实践探索，直到19世纪，才确立了这个自然界最普遍的定律棗能量的转化守恒定律。通常把它表述为：

能量既不会消灭，也不会创生，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，能量的总保持不变。

【小结】

能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之一。

（1）能量守恒定律普遍适用。在形形色色的自然现象中，只要有能量的转化，就一定服从能量守恒规律。从物理的、化学的现象到地质的、生物的现象，大到宇宙天体的演变，小到原子核内部粒子的运动，都服从能量守恒的规律。

（2）能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系。自然界的各种现象都不是孤立的，而是相互联系的。电灯发光跟电流有联系，电能转化为光能反映了这种联系。植物生长更不是孤立的，要靠阳光进行光合作用才能生长，光能转化为化学能反映了这种联系。

（3）能量守恒定律是人类认识自然的重要依据。人类认识自然，就要根据种种自然现象，总结规律，能量守恒定律就是人类总结出的规律之一，而且人类认识的其他规律也必定符合能量守恒定律。1933年意大利科学家费米，在研究β衰变的过程中发现，能量不守恒。于是他根据能量守恒定律大胆预言了还有一种未发现的粒子，这就是现在已被科学界公认的中微子。这一事例说明了能明守恒定律，已成为人类认识自然的重要依据。

（4）能量守恒定律是人类利用自然的重要武器。纵观人类科学技术进步的历史，也是一部认识能量、利用能量、实现能量转化的历史。从原始人钻木取火，到水能利用；从蒸汽机发明，到电能的利用；从太阳能，到核能的利用。人类总是在认识、利用能源，逐步实现能量的转化。

【板书设计】

第五节能量的转化和守恒

1．自然界存在多种形式的能量

2．不同形式的能之间，在一定条件下可以相互转化

3．能量在转移过是守恒的

【同步练习】

1．能量既不会凭空_______，也不会凭空_______，它只会从__________转化为_____________，或者从一个物体_________到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量__________。

2．（08南通）根据能量的转化和守恒定律可知，能量在转化或转移的过程中，其总量__________。电能可以使电灯发光，同时产生内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能，该现象说明能量的转化具有_____________。

3．各种形式的能量都可以在________下转化，电动机带动水泵抽水是_____能转化成________能，植物吸收阳光进行光合作用是_______能转化为______能，燃料燃烧时发热是_________能转化为________能。

4．（09天水）为应对国际金融危机，扩大内需，我国实施了4万亿元的投资刺激经济计划，而电动小轿车（使用蓄电池）项目是国家重点扶持的项目之一。当电动小轿车在平直公路上行驶时是将电能转化为___________，给蓄电池译电时，是将电能转化为____________。

5．在摩擦生热的现象中，_______能转化为______能，如克服摩擦做了100 J的功，就有______J的_______能转化为_______能。