人教版九年级全册 物理 第十四章 第三节--能量的转化和守恒-教案

第十四章 内能的利用

第三节 能量的转化和守恒 1课时 新授课

【教学目标】

知识与技能

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. 列举出日常生活中能量守恒的实例。

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其他形式，或者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，对物理规律有一个感性的认识。

2、通过学生讨论锻炼学生分析问题的能力。

【教学重点】

能的转化和守恒定律，知道能的转化和守恒定律是自然科学中最基本定律。

【教学难点】

运用能的转化和守恒原理计算一些简单的物理习题；会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。

【教学准备】

打气筒 单摆

主要教学过程

教学内容 教师活动 学生活动

【情境创设】引入新课.

【活动设置】问题：刀具在砂轮上磨削时，为什么会刀具发热？

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？

师：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？

设计意图：通过能量转移和转化的实例，使学生对能量转化和转移有初步认识。 学生回答：原因是通过摩擦力做功，机械能转化为内能。

学生回答：变热，这是通过热量传递使这瓶水内能增加。

【教学过程】

知识点一：

自然界存在多种形式的能量。

【提示引导】1．自然界存在多种形式的能量

师：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？

师：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？

2．不同形式的能之间，在一定条件下可以相互转化

师：演示打气筒打气，让同学们感觉打气筒外壁的温度变化。

指出类似现象在生活中很常见，师生归纳：在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化和转移。

不同形式能的转化 学生回答：机械能、电能、磁能、内能等等。

学生回答：煤、石油、天然气、电等等。

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。

请同学列举实例，并进行分析。

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。 知识点二：

能量再转移和转化过程中遵循的规律

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：

⑵内能在转移过程中守恒

师：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。

师生归纳：能量在转移过程中是守恒的。

师生共同归纳总结：

师：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。

4、能量守恒定律的应用

题型一 能结合实例分析能量之间的转化和转移

例 下列过程中，属于内能转化为机械能的是（ ）

A．寒冷天气快速搓手，手会感到暖和

B．水轮机带动发电机发电

C．烧红的铁块放入水中，冷水变热

D．壶中的水沸腾时，壶盖不断地在跳动

知识点 通过实例，认识能量之间可以互相转化 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。

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。

生：寒冷天气快速搓手，手感到暖和是摩擦生热现象，机械能转化为内能．水轮机带动发电机发电，是机械能转移的过程．烧红的铁块放入水中，使冷水变热，是内能转移的过程，铁放热，内能减小，水吸热，内能增加．壶中的水沸腾时，壶盖不断地在跳动，是水蒸气膨胀对外做功，顶起壶盖后，它自身的内能要减小，从而获得机械能．

答 选D

生： 电冰箱制冷过程中，使冰箱内的温度降低的同时，又使其外部温度升高题型二 能用能量守恒的观点分析物理现象．

例 在某密闭隔热的房间内有一电冰箱，现接通电源使电冰箱开始工作，并打开电冰箱的门，则过段时间后室内的温度将（ ）

A．降低 B．不变

C．升高 D．无法判断

知识点 有用能量转化与守恒的观点分析物理现象的意识

[拓展题] 小华在做如图15-13所示的滚摆实验中，发现滚摆每次上升的高度逐渐减小，小华想：“这是否说明在动能、势能的相互转化的过程中，整个装置的能量不守恒？这不是与能量守恒定律相矛盾吗？”请你帮小华解决他的困惑．

闯关点拨 在能量的转化过程中，某种能量可以增加或减小（即可以不守恒），但总的能量一定是守恒的．

答 在滚摆运动的过程中，由于摩擦不可避免，总有一部分机械能转化为内能，故整个装置的机械能不守恒，但总的能量（即机械能和内能的总和）保持不变． （将冰箱内部的内能转移到外部），此过程不可能自发发生，必需消耗电能，此部分电能最终也转变为内能，因此从总能量的角度

看，室内的内能将增加，室内温度

上升．

答 选C

【反馈练习】 教师巡视检查 完成反馈练习题（见附件1）

【盘点收获】 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。

图15-13 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。

【课堂检测】 教师巡视点评 完成检测题（见附件2）

【家庭作业】 分发作业题 课后完成（见附件3）

【板书设计】

第三节 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

【教学反思】

一、案例的“亮点”

《能量的转化和守恒》这节内容广宽，设问巧妙，发人深思，如何将能量的转化和守恒定律的引出更为自然、顺畅呢？根据能量转化和守恒定律的文字表述：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，而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。所以，我们只要解决好能量不会消失、能量不会创生，自然也就能说明能量的总量保持不变了；而能量的转移与转化在之前的学习中学生已然掌握。如何说明能量不会凭空消灭。可例举一些现象和运动，讨论它们的能量是不是消失了？例如，自行车停蹬以后，隔一会停下来了，自行车的动能消失了吗？保温瓶内的沸水，几天以后凉到跟室温一样，沸水的内能消失了吗？……所有这些，表面上看能量消失了，但是实际完全是能量之间的转化和转移，这些能量都没有消失。 如何说明能量不会凭空产生。可先从一个简单例子入手，有一种自动机械手表，戴在手上，不用开发条，可运转久远，它的能量似乎凭空产生？可以先让学生讨论一下，很容易知道是能量转移的结果。

二、教学中易出现的问题

1. 学生对能量的转化和守恒定律的理解不可能一步到位，随着科学知识的提高，对这一定律的理解会进一步加深。

2. 课本142页的图是一个很好的小组讨论内容，可让学生分组讨论不同形式下能量转化的实例，然后展示，但不好举的例子也不可牵强。

附件1：

反馈练习题

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．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．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