能量的转化和守恒
作者：陶 强 孙双肆
来源：《初中生世界(初三物理)》2007年第11期
能量的转化和守恒定律，是人类历经数世纪，总结了力学、热学、电学、磁学、化学、电化学、生物化学等诸多领域，特别是经历了力学、电磁学与热力学的多种实验及观察后，推导出来的一条适合于整个自然界的普遍性科学定律。能量的转化和守恒定律的发现，把各种自然现象用定量的规律联系起来，找到了各种现象的公共量度——能量，说明不同运动形式在相互转化中有量的共同性。能量的概念是科学中重要的概念，是物理课程标准规定的三大主题之一。用能量的观点分析物理问题，是物理学中的重要研究方法。
一、能量的转化
我们是在能的转化或转移过程中利用能量的，如打桩机的重锤从高处落下是重力势能转化为动能的过程；高温蒸汽推动发电机发电的过程是内能转化为机械能再转化为电能的过程；电能通过电动机可转化为机械能；电能通过白炽灯或荧光灯可转化为光能和内能；电能通过电解槽可转化为化学能，等等。在分析有关能量转化的问题时，关键是分析什么能在增大，什么能在减小，从而归纳出是什么能转化为什么能。
其中特别需要注意，在某些事例中，能量的转化可能是多向性的。例如从空中落下的皮球，在触地变形的过程中，动能在减小、重力势能也在减小，而弹性势能在增加，因此是动能和重力势能转化为弹性势能，其中动能转化为弹性势能占主要部分。再如物体在有空气阻力的空中下降时，物体的重力势能不但转化为动能，还有一部分重力势能由于物体与空气摩擦生热而转化为内能。
例题1说明下列过程中机械能的转化：
(1)拉开的弓将箭射出；
(2)骑自行车下坡不蹬也越来越快；
(3)悬挂的吊灯被风吹动后，来回摆动；
(4)飞行的网球碰到网球拍的网后被弹回。 分析 (1)拉开的弓具有弹性势能，射出的箭具有动能，拉弓射箭是将弓的弹性势能转化为箭的动能；(2)自行车在坡上具有重力势能，下坡过程，它的高度变小，自行车的重力势能越来越小，下坡时越来越快，说明动能越来越大，自行车的重力势能转化为动能；(3)吊灯在摆动过程中，从最低点到最高点，动能逐渐减小，重力势能逐渐变大，动能转化为重力势能从最高点到最低点则相反，是重力势能转化为动能；(4)网球接触网球拍的网后，使网形变，球减速，动能减小，而网由于形变而具有弹性势能，所以从球触网开始到球的速度为零，网形变幅度最大这段时间，是球的动能转化为网的弹性势能。球网在恢复原状的过程中，把球弹回，网，的弹性势能减小，球的动能增加，网的弹性势能转化为球的动能。
浙教版科学九上第三章
浙教版科学九上第三章：能量的转化与守恒
在我们的日常生活中，能量的转化与守恒无处不在。从简单的机械运动到复杂的化学反应，从照明的电灯到驱动车辆的引擎，能量以各种形式不断地转化和传递。浙教版科学九上第三章，就为我们深入揭示了这一神奇而又普遍存在的现象。
首先，让我们来了解一下什么是能量。能量是物体做功的能力，它可以以多种形式存在，比如动能、势能、内能、电能、化学能等等。动能是物体由于运动而具有的能量，速度越快、质量越大的物体，其动能就越大。想象一下飞驰的汽车、奔跑的运动员，他们都具有明显的动能。势能则与物体的位置或状态有关，重力势能取决于物体的高度，弹性势能与物体的形变程度相关。当一个物体被举高时，它就具有了重力势能，比如山顶的石头；而被压缩或拉伸的弹簧则具有弹性势能。
在第三章中，我们还会学习到机械能的转化。机械能包括动能和势能。例如，一个摆锤在摆动的过程中，从最高点摆向最低点时，重力势能逐渐转化为动能，到达最低点时动能达到最大值；然后再从最低点摆回最高点，动能又逐渐转化为重力势能。在这个过程中，机械能的总量保持不变，这就是机械能守恒定律。但需要注意的是，在实际情况中，由于存在摩擦力等阻力，机械能会有一部分转化为内能，导致机械能总量逐渐减少。 内能也是一个重要的概念。内能是物体内部所有分子的动能和势能的总和。当我们加热一个物体时，它的内能会增加，温度升高。比如，冬天我们会通过烧火取暖，就是将燃料中的化学能转化为内能。相反，当一个热的物体冷却时，内能会减少。而在做功的过程中，也会引起内能的变化。比如，我们用打气筒给轮胎打气，活塞压缩气体做功，会使气体的内能增加，温度升高。
电能在现代社会中扮演着至关重要的角色。从家庭中的电灯、电器到工厂里的大型机器设备，都离不开电能的供应。电流通过导体时会做功，将电能转化为其他形式的能量。比如，电动机将电能转化为机械能，电灯泡将电能转化为光能和内能。而在发电的过程中，又会将其他形式的能量转化为电能。比如，火力发电是将燃料的化学能转化为电能，水力发电是利用水的势能转化为电能。
第3节
能量的转化和守恒
1.能分析常见现象中的能量转化。
2.了解能量转化可以反映出自然界中各种现象不是孤立的,而是互相联系的。
3.知道永动机不可能实现。
一、能量的转化
1.常见的能量有 机械能 、 内能 、 光能 、 电能 等。
2.通过书上的《想想做做》,我们可以知道在一定条件下,不同形式的能可以 相互转化 。
3.在生活和生产中,能量转化的例子很多,如:
(1)摩擦生热, 机械 能转化为 内 能;
(2)水电站里水轮机带动发电机发电, 机械 能转化为 电 能;
(3)电动机带动水泵把水送到高处, 电 能转化为 机械 能;
(4)植物吸收太阳光进行光合作用, 光 能转化为 化学 能;
(5)燃料燃烧时发热, 化学 能转化为 内 能。
二、能量守恒定律
4.掉在地上的篮球会跳起,但是越跳越低,为什么?是否丢失了能量?减少的机械能到哪里去了?
答案 篮球跳起再回落过程中,受到空气阻力的作用,其机械能越来越少。能量未丢失。减少的机械能转化为内能。
5.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。
能量守恒定律 是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。
6.我们可以从以下四个方面理解能量守恒定律。
(1)存在:能量既不会凭空 创造 ,也不会凭空 消灭 。
(2)转化或转移:从一种形式 转化 为另一种形式或者从一个物体 转移 到另一个物体。
(3)结果:在转化和转移的过程中,能量的总量保持 不变 。也就说,某种形式的能减少,一定是转化为其他形式的能。
(4)普遍性:能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的定律之一,所有能量转化过程都遵守这个规律。
7.永动机为什么不能制造出来?
答案 永动机的设计违背了能量守恒定律。
1.通过图书、网络探究“能量转化的方向性”。
《能量的转化和守恒》教学设计
一、教学目标
1、知识与技能
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。
2、过程与方法
1）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。
2）通过讨论体会能量不会凭空消失，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另一个物体。
3、情感态度与价值观感
1）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认识。
2）通过学生讨论锻炼学生分析问题的能力。
二、重点与难点
1、教学重点：能量守恒定律
2、教学难点：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
三、教学用具准备
1、教具：多媒体设备、课件、乒乓球等。
四、教学过程设计 创设情境，引入新课：
复习上一节课的内容
进行几个小实验，注意观察现象:
① 来回迅速摩擦双手,手会感觉到热。机械能转化为内能。
② 黑塑料袋内盛水,插入温度计后系好,放在阳光下,过一会儿,可观察到温度升高。光能转化为内能。
③ 小电扇转动起来，光能转化为电能再转化为机械能。
④ 钢笔杆能够吸引小纸片，机械能转化为电能。
教师总结:经过长期的探索,发现各种现象不是彼此孤立，而是相互联系的。用能量的概念及能量转化的观点，可以反映这种联系，在一定的条件下，各种形式的能量可以相互转化。
新知探究：
交流展示：
师生互动:上述现象中能量的形式发生了改变，有无能量形式不改变的现象呢？你能利用书桌上的物 品设计两个小实验吗？
讨论学生所做小实验得出结论：能量不仅可以转化而且可以转移，在能量转移的过程中能量形式没有变。
师生互动:。老师实验:乒乓球自由落在地上弹起来,最终会静止。
通过讨论乒乓球的运动过程,提示学生机械能减少了,是不是能量丢失了?实际上是通过摩擦把机械能转化为内能。从而引出能量守恒定律。
