能的转化和守恒定律教案
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《能量能量的转化和守恒定律》教案【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·有用能量守恒的观点分析物理现象的意识。
2.过程与方法·注意自然界中各种不同形式的能量,体会自然界能量形式的多样性。
·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。
列举能量转化和转移具有方向性的事例。
3.情感态度与价值观·注意自然界中各种不同形式的能量,体会自然界能量形式的多样性。
·通过学生讨论锻炼学生分析问题的能力。
·通过永动机研制的失败,体会能量的转化和守恒定律的重要性。
【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:在暖水上放有一瓶冷水,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。
老师引导:对于内能,一切有质量的物体都有,比如这支粉笔,同质量的物体,温度升高,内能怎样变化?学生回答:变大。
老师引导:具有化学能的有什么例子呀?学生回答:石油,汽车燃料。
【例子】不同形式的能量之间的转化:1.灯泡通电——电能转化为光能(电磁能)、热能2打气筒打气,筒壁发热——机械能转化为内能3.汽油燃烧——化学能转化为内能和光能4.原子弹爆炸——核能转化为热能、光能5.小球沿光滑斜面由上往下运动——势能转化为动能能量转化过程中遵循什么规律呢?降落伞匀速下降,降落伞克服空气阻力做功,问:1.降落伞的机械能守恒吗?2.伞和空气的总能量守恒吗?【引出定律】能量转化与守恒定律能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能由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,在转化或转移的过程中其总量保持不变。
五、能量的转化和守恒【教学目标】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。
4、能用能量守恒的观点分析物理现象。
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灭,只会从一种形式转化为其他形式,或从一个物体转移到另一个物体。
情感态度与价值观1、通过学生自己做小实验,激发学生的学习兴趣,对物理规律形成感性的认识。
2、通过讨论锻炼学生分析问题的能力。
【教学重点】能量在转化和转移过程中,能量的总量保持不变。
【教学难点】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。
【教学用具】教师:气球火箭模型、能量转化的媒体资料。
学生(每组):黑色塑料袋、水、温度计、电池、导线、小电动机、钢笔、纸屑、质量稍大的乒乓球、橡皮泥。
【教学过程】:一、引入新课课件展示】引导学生观看课件展示的图片。
发光的灯泡食物飞行的飞机燃烧的煤气【提出问题】图片中的物体具有什么形式的能量?这些能量是凭空产生的吗?还是由其他形式能转化来的?能的转化过程中数量之间有什么关系?这是今天要学习的内容。
板书:能量的转化与守恒二、新课讲授(一)能量存在的多种形式:我们身边的物体还存在哪些形式的能量?请举例说明。
板书:一、能量存在的形式:机械能、太阳能、风能、化学能、核能、等等【归纳总结】:我们身边的许多物体都存在能量,物体的能量并不是一直不变的,在一定条件下,各种形式的能量是可以相互转移或转化的。
(二)、能量的转移和转化【过渡语】:利用课桌上的实验器材以同桌为小组完成这四个实验,根据实验现象,讨论发生了哪些能量的转化。
1、来回迅速摩擦双手。
2、黑塑料袋内盛水,插入温度计后系好,放在阳光下。
3、将连在小电扇上的太阳能电池对着阳光。
4、用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后再靠近细小的纸片。
初中能的转化教案一、教学目标1. 让学生了解能量转化的概念,知道能量可以从一种形式转化为另一种形式。
2. 让学生掌握能量转化的基本原理,即能量守恒定律。
3. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 能量转化的概念2. 能量转化的基本原理——能量守恒定律3. 常见能量转化现象的分析三、教学过程1. 导入新课通过一个简单的例子引入能量转化的概念。
例如,拿着一个气球,问学生如果松手,气球会怎么样?学生会回答说气球会掉下来。
接着解释,这是因为气球受到了重力的作用,重力势能转化为动能,使得气球下落。
2. 讲解能量转化的基本原理介绍能量守恒定律,即在一个封闭系统中,能量不会凭空消失或产生,只会从一种形式转化为另一种形式。
引导学生理解能量守恒定律的重要性,它是自然界中最基本的定律之一。
3. 分析常见能量转化现象举例说明常见能量转化现象,如摩擦生热、水力发电、热机工作等。
让学生通过实例体会能量转化的过程,并学会分析能量转化前后的能量形式。
4. 课堂互动让学生举例说明生活中常见的能量转化现象,并进行分析。
鼓励学生积极参与,提高动手动脑能力。
5. 总结与拓展对本节课的内容进行总结,强调能量转化的普遍性和重要性。
布置课后作业,让学生运用所学知识解决实际问题。
四、教学评价1. 学生能准确理解能量转化的概念和基本原理。
2. 学生能分析生活中常见的能量转化现象。
3. 学生能运用能量转化的知识解决实际问题。
通过以上教学设计,我相信学生能够更好地掌握能量转化的知识,提高物理素养。
在今后的教学中,我将继续探索更多有效的教学方法,为学生的物理学习奠定坚实的基础。
教案:人教版物理九年级全一册14.3能量的转化和守恒一、教学内容本节课的教学内容选自人教版物理九年级全一册第14章第3节“能量的转化和守恒”。
本节内容主要包括能量的转化、能量守恒定律以及生活中的能量转化现象。
二、教学目标1. 让学生理解能量的概念,掌握能量的转化和守恒定律。
2. 培养学生运用物理知识分析生活中的现象,提高学生的实践能力。
3. 培养学生节约能源、保护环境的意识。
三、教学难点与重点重点:能量的转化、能量守恒定律。
难点:能量转化和守恒定律在生活中的应用。
四、教具与学具准备教具:PPT、黑板、粉笔。
学具:课本、练习册、笔记本。
五、教学过程1. 实践情景引入:讲述一个关于能量转化的生活实例,如烧水时,燃料的化学能转化为水的内能。
引导学生关注身边的能量转化现象。
2. 知识讲解:(1)能量的概念:介绍能量的定义,让学生理解能量是物体做功的能力。
(2)能量的转化:讲解能量转化的原理,如机械能、热能、电能等不同形式能量的相互转化。
(3)能量守恒定律:阐述能量守恒定律的内容,强调在能量转化过程中,能量总量保持不变。
3. 例题讲解:分析一个关于能量转化的例题,如一辆自行车下坡过程中,重力势能如何转化为动能。
引导学生运用能量转化和守恒定律进行分析。
4. 随堂练习:让学生运用能量转化和守恒定律,分析生活中的能量转化现象,如照明电路中电能的转化、燃料燃烧过程中能量的转化等。
5. 课堂小结:六、板书设计板书内容主要包括能量的概念、能量的转化原理、能量守恒定律等。
板书设计要简洁明了,便于学生理解和记忆。
七、作业设计(1)烧水时,燃料的化学能如何转化为水的内能?(2)自行车下坡过程中,重力势能如何转化为动能?2. 请列举两个生活中的能量转化现象,并简要说明能量转化过程。
八、课后反思及拓展延伸1. 课后反思:本节课通过生活实例和练习,使学生掌握了能量的概念、能量的转化原理和能量守恒定律。
在教学过程中,要注意引导学生运用物理知识分析生活中的现象,提高学生的实践能力。
科学知识教案(通用5篇教案内容:一、教学内容:本节课的教学内容来自初中科学教材第三章《物质与能量》中的第四节《能量的转化与守恒》。
本节课的主要内容包括:能量的转化与守恒定律、各种能量形式之间的转化、生活中能量的利用等。
二、教学目标:1. 让学生理解能量的转化与守恒定律,知道各种能量形式之间的转化关系。
2. 培养学生运用科学知识解决生活中问题的能力。
3. 培养学生的团队协作能力和口头表达能力。
三、教学难点与重点:重点:能量的转化与守恒定律,各种能量形式之间的转化关系。
难点:能量转化过程中的效率问题,生活中能量的利用。
四、教具与学具准备:教具:多媒体课件、实验器材(如滑轮组、灯泡、电阻等)。
学具:笔记本、彩色笔、实验报告表格。
五、教学过程:1. 导入:通过一个简单的日常生活中的例子,如电梯上升的过程,引导学生思考能量的转化问题。
2. 新课导入:介绍能量的转化与守恒定律,讲解各种能量形式之间的转化关系。
3. 课堂实验:安排一个滑轮组的实验,让学生观察和记录能量的转化过程。
4. 例题讲解:选取一些与生活密切相关的能量转化问题,如灯泡发光的原理,进行讲解。
5. 随堂练习:让学生运用所学知识解决一些实际问题,如计算电梯上升过程中的能量转化效率。
7. 布置作业:(1)请列举生活中常见的能量转化现象,并说明其原理。
(2)根据灯泡发光的原理,设计一个简单的电路,验证能量的转化。
六、板书设计:板书内容主要包括能量的转化与守恒定律、各种能量形式之间的转化关系,以及课堂实验的步骤和结果。
七、作业设计:1. 请解释能量的转化与守恒定律,并给出一个生活中的实例。
答案:能量的转化与守恒定律指出,能量不能被创造或消灭,只能从一种形式转化为另一种形式,或从一个物体转移到另一个物体。
例如,燃烧燃料时,化学能转化为热能和光能。
2. 请列举三种不同形式的能量,并说明它们之间的转化关系。
答案:机械能、热能、电能。
机械能可以转化为热能,如摩擦生热;热能可以转化为电能,如热电偶;电能可以转化为机械能,如电动机。
第3节能量的转化和守恒【教学目标】一、知识与技能1.知道能量守恒定律.2.能举出日常生活中能量守恒的实例.3.理解自然界中各种能量间的联系和相互转化、转移的规律.二、过程与方法1.通过学生自己动手做小实验,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.通过学生讨论,体会能量不会凭空消失,只会从一种形式转化为其他形式,或从一个物体转移到另一个物体.三、情感、态度与价值观1.通过学生动手实验,激发学生的学习兴趣.2.对能量的转化和守恒有一个感性的认识,为建立科学的世界观和思维方法打基础.【教学重点】各种形式的能的转化;能量守恒定律.【教学难点】区别能量转移和能量转化,并运用能量守恒定律分析具体问题.【教具准备】多媒体课件、塑料袋(黑色)、水、温度计、太阳能电池太阳帽、火柴、铁丝、酒精灯、钢球、单摆、细线、乒乓球.【教学课时】1课时【巩固复习】教师引导学生复习上一节所学内容,并讲解学生所做的课后作业(教师可针对性地挑选部分难题讲解),加强学生对知识的巩固.【新课引入】教师提问:同学们,请大家双手不停地来回搓动,体会有何感受?学生动手操作后回答:手心发热.师从能量的角度分析下,能量如何变化?生:机械能转化为内能.师从现象的角度分析,揭示什么关系?生:摩擦生热,说明力现象与热现象互相联系.师大家分析的很好.除此之外,自然界中的其他现象之间有联系吗?它们之间的能量可以相互转化吗?在转化过程中有什么规律?下面我们就来讨论这些问题.【进行新课】知识点1 能量的转化和转移1.能量的转化师请大家自己动手完成教材P27页《想想做做》中的小实验.学生分组进行实验.小组1完成实验1:来回迅速摩擦双手;小组2完成实验2,小组3完成实验3,小组4完成实验4.实验结束后各小组派一名代表发言.教师引导学生互相交流、点评,对回答不完善的地方可补充完善.分析归纳、得出结论:实验1:说明机械能转化为内能实验2:说明太阳能转化为内能;实验3:说明太阳能转化为电能,再转化为动能;实验4:说明机械能转化为电能.师请大家再列举一些类似事例.学生思考、分析和讨论.师由此可见,自然界中的各种现象之间是互相联系的,在一定的条件下,各种形式的能量都可以相互转化.板书:能的转化:(1)在一定的条件下,各种形式的能量都可以相互转化.(2)自然界中的各种现象之间是互相联系的.教师引导学生看教材P27页图14.3-1,思考并举例补充完整.学生举例,师就学生所举事例引导学生分析,点评.(教师重点介绍气体膨胀做功;水力发电;电流通过电热器;电流通过电动机;植物光合作用等现象中的能量转化.)2.能量的转移教师演示实验:把铁丝放在酒精灯上加热;运动的甲钢球撞击静止的乙钢球.提示学生观察,并分析能量如何变化.生:酒精燃烧释放出的内能转移给铁丝,使铁丝内能增加;甲球的机械能转移到乙球.在这种转移的过程中能量形式没有变,只是由一个物体转移到另一个物体.课堂演练完成本课时对应课堂练习.知识点2 能量守恒教师演示实验:(1)单摆实验;(2)把乒乓球从高处释放的实验.师单摆摆动的幅度越来越小,最终停了下来;乒乓球弹跳的高度越来越小,最终停了下来.这是为什么?它们的能量丢失了吗?减少的机械能到哪里去了?生思考、讨论和交流,发表各自的见解.教师引导学生分析:单摆、乒乓球克服空气阻力做功,机械能逐步转化为内能.每次机械能减少了多少,内能相应地就增加了多少,因此,总能量并没有变化,只是换了一种形式.由此可见,能量的总量是不变的.再例如,把烧热的金属块,投到冷水中,冷水、盛水的容器以及周围的空气等,都要吸收热量,它们所吸收的热量总和跟金属块放出的热量相等.所以说,尽管有的时候,物体某种形式的能量,可能转移到几个物体或转化成几种形式的能量,但能量的总量还是保持不变.也就是说某物体损失的能量等于几个物体得到的能量的总和.教师总结: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,能的总量是保持不变的.科学工作者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——能量守恒定律.板书:能量守恒定律: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.注意: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的规律.无论是物理的、化学的问题还是地质的、生物的、天文的问题,大到宇宙天体的演变,小到原子核内部粒子的运动,都遵循能量守恒的规律.(2)能量守恒定律是人类认识自然、利用自然、保护自然的有力武器和重要依据.(3)能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系.揭示了自然界的各种现象都不是孤立的,而是相互联系的.师很久以前,各国总有人设想制造一个不需要任何能量的永动机,结果梦想都失败了.同学们,你们想一想,为什么他们总是以失败告终?学生思考、讨论.明白了事情的真相:因为它违背了能量守恒定律.课堂演练完成本课时对应课堂练习.【课堂交流、小结与延展】师同学们,通过本节课的学习,你们有哪些收获呢?请相互交流、讨论.生1:通过学习,我明白了各种形式的能在一定的条件下,可以相互转化或转移.而且在转化、转移过程中,能量的总量保持不变.生2:通过学习,我知道能量守恒定律是自然界中最普遍的基本定律之一.大到天体,小到原子核;无论在哪个领域、哪个学科,所有的能量转化的过程,都服从能量守恒定律.生3:能量守恒定律是人类认识自然、利用自然和保护自然的有力武器.生4:能量守恒定律推动了生产力的发展,为人类社会进步做出了重要的贡献.【教师结束语】同学们,我们通过这节课的学习,收获了不少知识.我们知道了一个重要的基本的普遍的规律——能量守恒定律.明白了自然界中的各种现象是相互联系的,不是孤立的.能量守恒定律在人类认识自然、利用自然和保护自然中提供了重要依据和有力保障.好,谢谢大家!课后作业完成本课时对应课后练习.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的认识.通过多举例,多联系生活锻炼学生分析问题的能力.体会能量之间的相互转化来反映自然界各种现象的内在联系.学生在边实验边分析中获得了物理知识,学会了物理的学习方法.同时师生互动效果好,营造了良好的学习氛围.2.在帮助学生理解能量转化、转移过程中,能的总量保持不变时,采用演示实验,由学生视觉上观察到的表面现象入手进行引导剖析,揭开能量的真相——机械能不是消失了,而是转化成另一种形式的内能.这样由浅入深,水到渠成,学生自然就会明白了,能量不会凭空消失,也不会凭空产生.3.在帮助学生理解能量守恒定律时,最后提出问题:先前总有人设想制造永动机,结果都是失败了,这样一个事实,让学生思考、讨论.应证了能量守恒定律为人类认识自然、利用自然和保护自然提供了重要依据和有力保障.成功名言警句:2、对我来说,不学习,毋宁死。
沪科九下《能量的转化与守恒》教学设计1★★★★一、课标要求1.通过实例了解能量及其存在的不同形式。
能说出一些常见的能量名称,知道自然界有多种形式的能量。
2.知道能量守恒定律。
知道永动机不可能制成。
并能自觉利用能量守恒定律分析有关问题。
3.能解释一些常见现象中的能量转化问题。
4.能独立或采取合作的形式完成实验探究内容。
二、教学重难点:重点:通过实例了解能量及其存在的不同形式,能说出一些常见的能量的名称,知道自然界有多种形式的能量。
难点:理解能量守恒定律。
三、课时安排:一课时四、教学准备:电灯泡、能量的转化实验装置、单摆五、教学设计:引言:金属的冶炼、机器的运转、汽车火车等交通工具的行驶,都需要能量。
日常生活中的烧饭、取暖、照明等也需要能量。
煤、石油、天然气在燃烧时可以提供能量,它们是能源;水流和凤可以提供能量,它们也是能源,在自然界和生活中,能量以多种形式展现着。
六、板书设计:第一节能量的转化与守恒1.能的存在形式:机械能、电磁能、内能、化学能和核能等。
化学能:是由于化学反应,物质的分子结构变化而产生的能量。
核能:是由于核反应,物质的原子核结构发生变化而产生的能量。
2.能量的转移和转化3.能量守恒定律:能量既不会消灭,也不会创生,它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,而能的总量保持不变。
七、教学反思:八、教学参考1、能量和能量守恒定律世界是由运动的物质组成的,物质的运动形式多种多样,并区不断相互转化.正是在研究运动形式转化的过程中,人们逐渐建立起了功和能的概念.能是物质运动的普遍量度,而功是能量变化的量度.这种说法概括了功和能的本质,但哲学味道浓了一些.在物理学中,从19世纪中叶产生的能量定义:“能量是物体做功的本领”,一直延用至今.但近年来不论在国外还是国内,物理教育界却对这个定义是否妥当展开过争论.于是许多物理教材,例如现行的中学教材,都不给出能量的一般定义,而是根据上述定义的思想,即物体在某一状态下的能量,是物体由这个状态出发,尽其所能做出的功来给出各种具体的能量形式的操作定义(用量度方法代替定义).能量概念的形成和早期发展,始终是和能量守恒定律的建立过程紧密相关的.由于对机械能、内能、电能、化学能、生物能等具体能量形式认识的发展,以及它们之间都能以一定的数量关系相互转化的逐渐被发现,才使能量守恒定律得以建立.这是一段以百年计的漫长历史过程.随着科学的发展,许多重大的新物理现象,如物质的放射性、核结构与核能、各种基本粒子等被发现,都只是给证明这一伟大定律的正确性提供了更丰富的事实.尽管有些现象在发现的当时似乎形成了对这一定律的冲击,但最后仍以这一定律的完全胜利而告终.能量守恒定律的发现告诉我们,尽管物质世界千变万化,但这种变化决不是没有约束的,最基本的约束就是守恒律.也就是说,一切运动变化无论属于什么样的物质形式,反映什么样的物质特性,服从什么样的特定规律,都要满足一定的守恒律.物理学中的能量、动量和角动量守恒,就是物理运动所必须服从的最基本的规律.与之相较,牛顿运动定律、麦克斯韦方程组等都低了一个层次.2、能量守恒定律的发现能量守恒定律的发现(discovery of conserva—tionlaw of energy) 是19世纪物理学发展中的一项极其重大的科学发现。
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分子动理论和物体的内能·能的转化和守恒定律·教案
一、教学目标
1.在物理知识方面的要求:
(1)理解能的转化和守恒定律,能列举出能的转化和守恒定律的实例;
(2)理解“永动机”不能实现的原理。
2.让学生初步学会运用能的转化和守恒定律计算一些简单的内能和机械能相互转化的问题。
3.能的转化和守恒定律是自然科学的基本定律之一,应用能的转化和守恒的观点来分析物理现象、解决物理问题是很重要的物理思维方法。
二、重点、难点分析
1.重点内容是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。
学习运用能的转化和守恒原理计算一些物理习题。
2.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,对学生来说是有难度的。
三、教具
幻灯、幻灯片,其内容是:
1.反映电能、机械能、化学能与内能相互转化的实例插图。
2.反映自然界各种形式能相互转化的实例插图。
3.历史上有人设计的“永动机”插图。
四、主要教学过程
(一)引入新课
我们知道刀具在砂轮上磨削时,刀具发热是因为通过摩擦力做功,机械能转化为内能。
在暖气片上放有一瓶冷水,过一段时间后水变热,这是通过热量传递使这瓶水内能增加。
这些实例中,物体的内能为什么增加了?是凭空产生的还是由其他形式能转化来的?能的转化过程中数量之间有什么关系?这是今天要学习的内容。
(二)教学过程设计
1.机械能与内能转化过程中能量守恒
(1)运动的汽车紧急刹车,汽车最终停下来。
这过程中汽车的动能(机械能)转化为轮胎和路面的内能(假定这过程没有与周围物体有热交换,即不散热也不吸热)。
摩擦力做了多少功,内能就增加多少。
公式W=ΔE表示了做功与内能变化的关系,这公式也反映出做功过程中,机械能的损失数量恰好等于物体内能增加的数量。
(2)把一铁块放入盛有水的烧杯中,用酒精灯加热烧杯内水,直至水沸腾。
在这一过程中,铁块从周围水中吸收了热量使它温度升高,内能增加。
这过程中水的一部分内能通过热量传递使铁块内能增加。
铁块吸收多少热量,它内能就增加多少。
公式Q=ΔE表示吸收的热量与内能变化量的关系,也反映出铁块增加的内能数量与水转移给铁块的内能数量相等。
一般情况下,如果物体跟外界同时发生做功和热传递过程,那么,外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q,等于物体内能的增加ΔE,即
W+Q=ΔE
上式所表示的是功、热量和内能之间变化的定量关系,同时它也反映了一个物体的内能增加量等于物体的机械能减少量和另外物体内能减少量(内能转移量)之和。
进而说明,内能和机械能转化过程中能量是守恒的。
2.其他形式的能也可以和内能相互转化
(1)介绍其他形式能:我们学习过机械运动有机械能,热运动有内能,实际上自然界存在着许多不同形式的运动,每种运动都有一种对应的能量,如电能、磁能、光能、化学能、原子能等。
(2)不仅机械能和内能可以相互转化,其他形式能也可以和内能相互转化,举例说明:(同时放映幻灯片)
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
(3)其他形式的能彼此之间都可以相互转化。
画出图表让学生回答分析:
3.能的转化和守恒定律
大量事实证明:各种形式的能都可以相互转化,并且在转化过程中守恒。
“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别的形式,或者从一个物体转移到别的物体。
”这就是能的转化和守恒定律。
在学习力学知识时,学习了机械能守恒定律。
机械能守恒定律是有条件限制的定律,而且实际现象中是不可能实现的。
而能的转化和守恒定律是存在于普遍自然现象中的自然规律。
这规律对物理学各个领域的研究,如力学、电学、热学、光学等都有指导意义。
它也对化学、生物学等自然科学的研究都有指导作用。
4.永动机不可能制成
历史上不少人希望设计一种机器,这种机器不消耗任何能量,却可以源源不断地对外做功。
这种机器被称为永动机。
虽然很多人,进行了很多尝试和各种努力,但无一例外地以失败告终。
失败的原因是设计者完全违背了能的转化和守恒定律,任何机器运行时其能量只能从一种形式转化为另一种形式。
如果它对外做功必然消耗能量,不消耗能量就无法对外做功,因而永动机是永远不可能制造成功的。
5.运用能的转化和守恒定律进行物理计算
例题:用铁锤打击铁钉,设打击时有80%的机械能转化为内能,内能的50%用来使铁钉的温度升高。
问打击20次后,铁钉的温度升高多少摄氏度?已知铁锤的质量为1.2kg,铁锤打击铁钉时的速度是10m/s,铁钉质量是40g,铁的比热是5.0×102J/(kg·℃)。
首先让学生分析铁锤打击铁钉的过程中能量的转化。
归纳学生回答结果,指出铁锤打击铁钉时,铁锤的一部分动能转化为内能,而且内能中的一半被铁钉吸收,使它的温度升高。
如果用ΔE表示铁钉的内能增加量,铁锤和铁钉的质量分别用M和m 表示,铁锤打击铁钉时的速度用v表示。
依据能的转化和守恒定律,有
铁钉的内能增加量不能直接计算铁钉的温度,我们把机械能转化为内能的数量等效为以热传递方式完成的,因此等效为计算打击过程中铁钉吸收多少热量,这热量就是铁钉的内能增加量。
因此有
Q=cmΔt
上式中c为铁钉的比热,Δt表示铁钉的温度升高量。
将上面两个公式联立,得出
经计算得出铁钉温度升高24℃。
在这个物理计算过程中突出体现了如何应用能的转化和守恒定律这一基本原理。
应该注意,有的同学把上述题目中铁锤打击铁钉过程中的能量转化,说成“铁锤做功转化为热量”是不正确的。
只能说做功与热量传递在使物体内能改变上是等效的。
(三)课堂小结
自然界的物质有不同的运动形式,每一种运动都对应着一种能。
能不能凭空产生,也不能凭空消失,自然界各种形式的能存在着相互转化过程,转化过程中总量是守恒的。
能的转化和守恒定律是自然界最基本的物理定律。
同学们要会分析一些自然现象中能是怎样转化的。
应该知道,根据能的转化和守恒定律,永动机是不可能制造成功的。
通过课上的例题计算,学会运用能的转化和守恒定律解决物理问题的方法。
(四)说明
能的转化和守恒定律是学生进入高中物理阶段后,第一次完整、细致地学习。
此定律对今后学习物理是很重要的一个理论铺垫。
教学上要重视,课堂上讲解要细致和透彻。