第三节 能量的转化和守恒

第十四章第三节能量的转化和守恒导学目标知识点：1、知道各种形式的能是可以相互转化的；2、知道在转化的过程中，能量的总量是保持不变的；3、有用能量守恒的观点分析物理现象的意识；能举出日常生活中能量守恒的实例。

课时：1课时导学方法：讨论、分析归纳导学过程：课前导学：1、做一做课本上想想议议中的几个小实验，并找出每个实验中的能量转换情况？2、停止用力的秋千越摆越低，减少的机械能到哪里去了？3、能量守恒定律的内容是什么？永动机为什么不可制成？教学时间：1课时课堂导学一、能的转化演示实验1：用小锯条据木板，然后用手去感觉锯条；演示实验2：将连在小电扇上的太阳能电池对着太阳光；演示实验3：在一黑塑料袋内装上水，插入温度计后系好，放在阳光下；学生仔细观察以上实验的现象，互相谈论思考并试着说说原因：实验1的现象是产生这一现象的原因是实验2的现象是产生这一现象的原因是实验3的现象是产生这一现象的原因是学生回答完后，继续举出生活中各种具体形式的能及其转化：1、自然界中有各种形式的能，包括动能、等等。

2、以上实验还说明各种形式的能都可以。

3、指出以下能的转化情况(1)电池是一种把其它形式的能转化成电能的装置，电池提供的是直流电。

干电池是生活中常用到的的电池，它是把能转化成。

为神舟六号在太空中飞行时提供电源的太阳能帆板则是将能转化成，火箭发射升空时，燃料燃烧的_________能转化为火箭的_________能.(2)电风扇工作时，是将转化为；植物的光合作用过程是将转化为；水轮机带动发电机发电是将转化为；给手机的电池充电，是将转化为；使用时是将转化为。

1、讨论课本上的想想议议，这两个现象中是否有能量消失了？减少的机械能哪里去了？讨论结果：秋千停止用力机械能越来越少是由于小球的机械能减少的原因是由于二、能量守恒定律根据以上想想议议的讨论，提出能量守恒定律：1、能量守恒定律：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__________。

第二节能源的利用方式第三节能量的转化与守恒第四节能源与环境学习目标核心素养形成脉络1.掌握能量守恒定律．知道能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一．2．了解能量转化和转移的方向性，认识到人类珍惜和保护能源和资源的必要性．3．了解我国的能源状况，认识到能源与环境协调发展的必要性.一、能源的利用方式1．化石能源：主要是石油、煤炭、天然气等．2．新能源：水能、风能、太阳能和地热能等．二、能量的转化与守恒1．能量守恒能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．这就是能量守恒定律2．能量转化(转移)的方向性(1)在自然界中，能量的转化过程有些是可以自然发生的，有些则不能．(2)能量的耗散表明在能源的利用过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的能源变成不便于利用的能源．(3)能量的耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性．三、能源与环境1．能源的分类(1)不可再生能源：煤炭、石油和天然气．(2)可再生能源：水能、风能、潮汐能等．2．能源与环境3．环境污染的危害4．环境保护(1)防治生产和生活的污染．(2)防止建设和开发的破坏．(3)保护自然环境．1．判断下列说法是否正确．(1)任何能量之间的转化都遵循能量守恒定律．()(2)因为能量守恒，所以我们不需要节能．()(3)能量的转化和转移具有不可逆性．()提示：(1)√(2)×(3)√2．(多选)(2020·金陵中学高一期中)关于能量和能量耗散，下列说法中正确的是()A．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中客观过程的方向性B．能量耗散表明能源的利用是有条件的，也是有代价的C．能量守恒，不可消失，所以没有必要节约能源D．能量之间可以相互转化，故能源可以很方便地循环利用解析：选AB.能量守恒定律是普遍规律，能量耗散过程中能量也是守恒的，从能量转化的角度反映出自然界中的客观过程具有方向性，故A正确；能量的转化和转移具有方向性，有些能量耗散到空中无法再次回收和利用，因此能量耗散表明能源的利用是有条件的，也是有代价的，故B正确；能量的转化和守恒定律即指能量在转化和转移中总量保持不变，但能量在转化中具有方向性，不能循环利用，所以我们需要节约能源，故C、D错误．探究一能量守恒定律的理解和应用1．适用范围：能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是各种自然现象中普遍适用的一条规律．2．对能量守恒定律的理解某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等．某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等．(多选)(2020·华南师大附中高一月考)如图，长度为l的小车静止在光滑的水平面上，可视为质点的小物块放在小车的最左端．将一水平恒力F作用在小物块上，物块和小车之间的摩擦力大小为f.当小车运动的位移为s时，物块刚好滑到小车的最右端，下列判断正确的有()A．此时物块的动能为(F－f)(s＋l)B．这一过程中，物块对小车所做的功为f(s＋l)C．这一过程中，物块和小车系统产生的内能为flD．这一过程中，物块和小车系统增加的机械能为Fs[解析]对物块分析，物块相对于水平面的位移为l＋s，根据动能定理得：(F－f)×(l＋s)＝12m v2－0，则知物块到达小车最右端时具有的动能为(F－f)(l＋s)，故A正确；对小车分析，小车相对水平面的位移为s，根据动能定理得：fs＝12M v′2－0，则知物块到达小车最右端时，小车具有的动能为fs，故B错误；这一过程中，物块和小车系统产生的内能为Q＝fl，故C正确；根据能量转化和守恒定律得知：外力F做的功等于小车和物块增加的机械能和摩擦产生的内能之和，则有：F(l＋s)＝ΔE＋Q，则物块和小车增加的机械能为ΔE＝F(l＋s)－fl，故D错误．[答案] AC[针对训练1] (2020·泉州十六中高一月考)如图所示，一小孩从公园中粗糙的滑梯上自由加速滑下，其能量的变化情况是( )A ．重力势能减少，动能不变，机械能减少B ．重力势能减少，动能增加，机械能减少C ．重力势能减少，动能增加，机械能增加D ．重力势能减少，动能增加，机械能守恒解析：选 B.小孩加速滑下，高度不断减小，重力做正功，重力势能减小；速度增大，动能增加；小孩在下滑过程中与滑梯摩擦生热，一部分机械能转化成内能，导致机械能总量减小，而总能量不变，故B 正确，A 、C 、D 错误．[针对训练2] (2020·山东济南一中学业考试)某地强风的风速约为v ，空气的密度为ρ，如果把通过横截面积S 的风的动能完全转化为电能，则用上述已知量计算电功率的公式为( )A ．P ＝12ρS vB ．P ＝12ρS v 2C ．P ＝12ρS v 3D ．P ＝12ρS v 4解析：选C.风能转变为电能，由能量守恒定律得12m v 2＝Pt其中m ＝ρV ＝ρv tS联立解得P ＝ρv 3tS 2t ＝12ρS v 3A 、B 、D 错误，C 正确．探究二能量转移或转化的方向性(多选)在能源消耗的过程中，我们无法把一些能源消耗产生的内能收集起来重新利用，这种现象叫作能量的耗散．对于能量耗散理解正确的是() A．能量耗散说明能量在不断地减少B．能量耗散遵循能量守恒定律C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但能量却可以凭空消失D．能量耗散从能量的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性[解析]能量耗散是能量变成了无法收集利用的内能，能量不会减少，A错误；能量守恒定律适用于整个自然界，物质能量变化必须遵循能量守恒定律，B 正确；能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，C错误；能量耗散是一个宏观过程，代表着能量向不可收集利用的方向转化，D正确．[答案]BD[针对训练3]市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示)．在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉爽．该装置的能量转化情况是()A．太阳能→电能→机械能B．太阳能→机械能→电能C．电能→太阳能→机械能D．机械能→太阳能→电能解析：选A.电池板中太阳能转化为电能，小电动机将电能转化为机械能．[针对训练4]关于能的转化与守恒定律，下列说法中错误的是()A．能量能从一种形式转化为另一种形式，但不能从一个物体转移到另一个物体B．能量的形式多种多样，它们之间可以相互转化C．一个物体能量增加，必然伴随着别的物体能量减少D．能的转化与守恒定律证明了能量既不会创生，也不会消失解析：选 A.能量可以在不同物体之间转移，也可以转化，但能的总量保持不变．探究三能源的开发和利用1．如何正确理解能量耗散和品质降低(1)各种形式的能最终都转化为内能，流散到周围的环境中，分散在环境中的内能不管数量多么巨大，它也只能使地球、大气稍稍变暖一点，再也不能驱动机器做功了．(2)从可被利用的价值来看，内能较之机械能、电能等，是一种低品质的能量．由此可知，能量耗散虽然不会导致能量的总量减少，却会导致能量的品质降低，实际上是将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式．(3)能量耗散导致可利用能源减少，所以要节约能源．2．能源的分类(多选)(2020·杭州学军中学高一期末)关于能源的开发和利用，下列观点正确的是()A．能源是有限的，无节制地使用常规能源，是一种盲目的短期行为B．根据能量守恒定律，能源是取之不尽、用之不竭的C．能源的开发和利用，必须同时考虑其对生态环境的影响D．不断开发新能源，是缓解能源危机、加强环境保护的重要途径[解析]能源是有限的，比如常规能源，所以无节制地利用常规能源是一种盲目的短期行为，故A正确；能量都转化为不能利用或不易利用的能源，这样会减少可利用资源的数量，因此应该节约能源，故B错误；能源的开发和利用，必须同时考虑其对生态环境的影响，故C正确；不断开发新能源是缓解能源危机加强环境保护的重要途径也是根本途径，故D正确．[答案]ACD[针对训练5](多选)下列说法中正确的是()A．某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加B．因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能的C．能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了D．能源的利用受能量耗散的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的解析：选ACD.根据能量守恒定律可知某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，故A正确；能量的转化和转移都是具有方向性的，不能反过来转化，能量虽然符合能量的转化和守恒定律，但其在转化过程中是有方向的，在能源的利用过程中，能量在数量上虽然并未减少，但在可利用的品质上降低了，能源的利用受能量耗散的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的，故B 错误，C、D正确．[针对训练6](2020·扬州市大桥中学高二期中)PM2.5主要来自化石燃料、生活物资、垃圾的焚烧，为了控制污染，我们必须节约及高效利用资源．关于能源和能量，下列说法正确的是()A．自然界的石油、煤炭等资源可供人类永久使用B．能量被使用后就消灭了，所以要节约资源C．人类应多开发与利用太阳能、风能等新资源D．能量耗散说明自然界的能量正在不断减少解析：选 C.煤、石油虽然是当今人类利用的主要能源，但不能短期内从自然界得到补充，是不可再生能源，故A错误；能量被使用后转化为其他形式的能，能量并没有消失，故B错误；太阳能和风能，包括水能等都是可再生资源且为清洁能源，应该尽量开发，故C正确；能量虽然守恒，但有些能量使用以后不可能再被利用，所以要节约资源，但能量不会减少，也不会被消灭掉，只是形式发生转变，故D错误．1．(多选)关于能源和能量，下列说法错误的是()A．自然界的能量是守恒的，所以地球上的能源永不枯竭B．能源的利用过程中有能量耗散，所以自然界的能量在不断减少C．能量耗散遵循能量守恒定律D．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造解析：选ABD.自然界的能量是守恒的，但提供能量的物质即能源是有限的，是会枯竭的，故A错误，符合题意；能源的利用过程中有能量耗散，但自然界中的能量是守恒的，所以自然界中的能量不会减少，故B错误，符合题意，C 正确，不符合题意；能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，故D错误，符合题意．2．(多选)关于煤、石油、天然气作为能源的共同特点，下列说法正确的是()A．可再生能源，取之不尽，用之不竭B．不可再生能源，用一点，少一点C．来自太阳辐射的能量D．污染环境的能源解析：选BCD.煤、石油、天然气是不可再生、污染环境的能源，来源可追溯到太阳能，故B、C、D正确．3．十八大报告提出了“推进绿色发展、循环发展、低碳发展”的理念，以下做法中不符合这个理念的是()A．夏天天气炎热，空调的温度调得越低越好B．把家里不好用的燃气热水器换成太阳能热水器C．出行时，如果条件允许的话，尽可能选择公共交通工具D．随手关灯，关掉较长时间不使用的电脑和电视解析：选 A.夏天天气炎热，空调温度调得越低电能消耗越多，造成不必要的能源浪费，A不符合“绿色发展、低碳发展”的理念；燃气热水器消耗的燃气是不可再生能源，太阳能热水器使用的太阳能取之不尽、用之不竭，属于绿色能源；选择公交出行有利于减小碳排放，减少污染；随手关灯等习惯有利于节约能源，B、C、D都符合“绿色发展、循环发展、低碳发展”的理念．4．(2020·莱州一中高二月考)关于能量和能源，下列说法中正确的是() A．化石能源是清洁能源；水能是可再生能源B．能量耗散说明能量在转化过程中没有方向性C．在能源的利用过程中，由于能量在数量上并未减少，所以不需要节约能源D．能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减少，但能量品质降低了解析：选D.化石能源不是清洁能源；水能是可再生能源，A错误；在自发状态下，能量传递具有方向性，B错误；在能源的利用过程中，虽然能量在数量上并未减少，但是能源的品质在降低，所以还需要节约能源，C错误；能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减少，但能量品质降低了，D正确．5．(多选)(2020·江苏西亭中学高一期中)如图所示，一轻质弹簧一端固定在O 点，另一端连接质量为m的小球．当小球静止在O点正下方时，球心到O点的距离为l.图中实线c是以O为圆心，l为半径的圆弧．现用水平力F拉球，使球缓慢运动的过程中()A．小球可能沿图中曲线a运动B．小球可能沿图中曲线b运动C．水平拉力做的功等于小球重力势能的增加量D．水平拉力做的功一定大于小球重力势能的增加量解析：选BD.拉力水平，对小球受力分析可知弹簧的长度应变大，所以小球轨迹可能沿图中曲线b运动，不可能沿曲线a运动，A错误，B正确；根据动能定理可知W拉－W G－W弹＝0，所以水平拉力做的功等于小球重力势能的增加量和弹簧弹性势能的增加量，C错误，D正确．。

教案：人教版九年级第十四章第三节《能量的转化和守恒》一、教学内容本节课的教学内容来自于人教版九年级物理第十四章第三节《能量的转化和守恒》。

这部分内容主要包括：能量的转化和守恒定律，能量转化的实例分析，以及能量守恒在实际生活中的应用。

二、教学目标1. 让学生理解能量的转化和守恒定律，掌握能量转化的基本原理。

2. 通过实例分析，让学生能够判断能量的转化过程，并运用能量守恒定律解决实际问题。

3. 培养学生的观察能力、思考能力和动手实践能力，提高学生对物理学科的兴趣。

三、教学难点与重点重点：能量的转化和守恒定律，能量转化的实例分析。

难点：能量守恒在实际生活中的应用，学生对实例分析的判断和解决问题能力的培养。

四、教具与学具准备教具：多媒体课件，实物模型，实验器材。

学具：笔记本，笔，实验报告册。

五、教学过程1. 引入：通过一个简单的日常生活中的例子，如烧水的过程，引导学生思考能量的转化和守恒问题。

2. 讲解：讲解能量的转化和守恒定律，通过示例和图示，让学生直观地理解能量转化的过程。

3. 实验：安排一个能量转化的实验，如烧水实验，让学生亲身体验能量的转化过程，增强学生的实践能力。

4. 分析：分析实验结果，引导学生运用能量守恒定律解释实验现象，培养学生的思考能力。

5. 练习：给出一些实际问题，让学生运用能量守恒定律解决，巩固所学知识。

六、板书设计板书设计要简洁明了，突出本节课的主要内容，包括能量的转化和守恒定律，能量转化的实例分析等。

七、作业设计1. 请描述一下烧水过程中能量的转化过程。

2. 根据能量守恒定律，解释烧水过程中能量的守恒。

3. 给出一个生活中的实例，说明能量的转化和守恒现象。

八、课后反思及拓展延伸课后反思：本节课通过实例分析和实验操作，让学生掌握了能量的转化和守恒定律，培养了学生的实践能力和思考能力。

但在教学过程中，要注意引导学生正确运用能量守恒定律解决实际问题，提高学生的解题能力。

拓展延伸：可以让学生进一步研究不同能量形式之间的转化关系，探索能量守恒在现代科技中的应用，如太阳能电池等。