人教版九年级全册第3节 能量的转化和守恒教案设计

这是一份人教版九年级全册第3节 能量的转化和守恒教案设计，共7页。教案主要包含了课堂交流、小结与拓展等内容，欢迎下载使用。

备课笔记
备课笔记
小组问题探讨：
不同形式的能量在什么条件下可以相互转化？
小组问题探讨：
1.能量转化和能量转移有什么区别？
2.能量的总和是增加的、减少的还是不变的？
备课笔记
知识拓展：
机械能守恒与能量守恒的区别：
（1）机械能守恒是有条件的，即没有机械能的损失或额外的能量补充时，机械能是守恒的，但如果发生机械能与其他形式能的转化，机械能不守恒.如：从坡上匀速滑下的自行车，机械能减小，因为克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能；加速升空的火箭，机械能增大，因为燃气推力对火箭做功，燃料的化学能最终转化为火箭的机械能.
（2）能量守恒定律的成立是无条件的.能量转化的形式是多样的，一种形式的能量减少了多少，其他形式的能量就会增加多少；能量从一个物体（一部分）转移到另一个物体（另一部分），一个物体（一部分）的能量减少了多少，另一个物体（另一部分）对应的能量就会增加多少，能量的总量保持不变.
备课笔记
小组问题探讨：
按下开关后，灯泡亮了，在此过程中涉及到哪些能的转化？
备课笔记
课外拓展：
第一类和第二类永动机
永动机是一类所谓不需外界输入能源、能量或在仅有一个热源的条件下便能够不断运动并且对外做功的机械.不消耗能量而能永远对外做功的机器，它违反了能量守恒定律，故称为“第一类永动机”.在没有温度差的情况下，从自然界中的海水或空气中不断吸取热量而使之连续地转变为机械能的机器，它违反了热力学第二定律，故称为“第二类永动机”.
布置作业：教师引导学生课后完成本课时对应练习，并预习下一课时内容.
备课笔记
规律总结：
常见的能量转化
备课笔记
课题
能量的转化和守恒
课型
新授课
教
学
目
标
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.
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.
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
教学课时
1课时
课前预习
1.能的转化：各种形式的能量都可以在一定条件下相互 转化 .用热传递的方法改变内能，实质上是 内 能从高温物体转移到 低温 物体的过程；用做功的方法改变内能，实质上是 内能和机械能相互转化 的过程.
2.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 到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的 总量 保持不变.
3.分析下列能量转化实例，完成下列填空：
（1）迅速摩擦双手.（ 机械 能→ 内 能）
（2）黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好，放在阳光下.（ 光 能→ 内 能）
（3）将连在小电扇上的太阳能电池对着阳光.（ 光 能→ 电 能）
（4）用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后再靠近细小的纸片.（ 机械 能→ 电 能）
巩固复习
教师引导学生复习上一节内容，并讲解布置的作业（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.
新课导入
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 大家分析得很好.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
能量的转化和转移
1.能量的转化
请大家自己动手完成教材P27“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，再转化为机械能；
实验4：说明机械能转化为电能.
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.
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.
进
行
新
课
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？
学生思考、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.
科学家们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.
【课堂交流、小结与拓展】
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
学
板
书
课
堂
小
结
同学们，我们通过这节课的学习，收获了不少知识.我们知道了自然界最普遍、最重要的基本定律之一——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！
教
材
习
题
解
答
想想做做（P27）
完成下面一组小实验.
1.来回迅速摩擦双手.
2.黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下.
3.将太阳能电池连在小电扇上，并使它对着阳光.
4.用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后靠近细碎的纸片.
……
观察实验发生的现象，讨论发生了哪些能量转化.
你还能指出一些事实，说明力现象与热现象有联系、力现象与电现象有联系、电现象与热现象有联系吗？最好把现象演示给大家.
解：1.来回迅速摩擦双手，手会发热，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；一会儿温度计示数升高，光能转化为内能.
3.将连在小电扇上的太阳能电池对着阳光，小电扇会转动起来，光能转化为电能再转化为机械能.
4.用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后再靠近细小的纸片，钢笔会发热，并同时吸引小纸片，机械能转化为电能及内能.
力现象与热现象有联系的事例：摩擦生热，摩擦是机械运动现象，生热是热现象，摩擦能够生热，说明机械运动现象和热现象有联系.自行车、汽车在刹车时摩擦生热，汽油机、柴油机在压缩冲程中，汽缸内气体因被压缩而发热等，这些都是机械能转化为内能的过程.内燃机在做功冲程中，高温高压燃气推动活塞做功；爆竹爆炸时，火药燃烧产生的内能使爆竹炸飞和升空，这些都是内能转化为机械能的过程.
力现象与电现象有联系的事例：电动机通电后转动，电能转化为机械能；水电站的水力发电，水的机械能转化为电能.
电现象与热现象有联系的事例：电炉、电熨斗、电热水壶等通电后发热，电能转化为内能.
想想议议（P28）
停止用力，秋千会越摆越低；掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低.
讨论秋千和小球在运动中的能量转化.
为什么它们的高度会逐渐降低？是否丢失了能量？
你认为减少的机械能到哪里去了？
解：它们的高度降低，说明机械能减少了.但能量并没有丢失，实际上是通过做功把一部分机械能转化为了内能.
想想议议（P29）
如图是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动用来对外做功，同时带动抽水器从低处将水抽到高处，从而循环工作.你能不能从能量守恒的角度说明它为什么不能一直工作下去？
教
材
习
题
解
答
解：要使机器持续不断地做功，就要消耗能量把低处的水抽到高处，而做机械运动的各部件间有摩擦，会有部分机械能转化为内能，一部分能量用来对外做功抽水，使流下的水不能全部抽回.
动手动脑学物理（P29~30）
1.一支向高空瞄准的步枪，扣动扳机后射出一颗子弹，子弹没有击中目标，最后下落陷在土地中.请你说出以上过程中发生了哪些能量转化.
解：扣动扳机将子弹射出时，火药的内能转化为子弹的机械能，子弹在空中飞行与空气发生摩擦，子弹的机械能转化为空气的内能，陷入土地时与土地发生摩擦，子弹的机械能转化为土地的内能.
2.请从能量转化的角度具体说明以下效率的意义.
●某太阳能电池工作的效率是16%;●某电动机工作的效率是83%；●某锂电池充电时的效率是99%；●某柴油机工作的效率是35%；
●某电热水器工作的效率是87%
解：（1）某太阳能电池工作的效率为16%，表示把吸收太阳能的16%转化为电能；（2）某电动机工作的效率为83%，表示将83%的电能转化为机械能；（3）某锂电池充电时的效率为99%，表示将99%的电能转化为化学能；（3）某柴油机工作时的效率为35%，表示将35%的内能转化为机械能；（4）某电热器工作时的效率为87%，表示将87%的电能转化为内能.
3.小华家使用的是天然气热水器，该热水器的铭牌标明了它的热效率，表示该热水器工作时，天然气完全燃烧所消耗的化学能，有多大比例转化为水的内能.小华尝试估测该热水器的热效率，以核对铭牌上的数值是否准确.他把家里自动洗衣机的“水量”设置为40L，用热水器输出的热水注入洗衣机，当注入水的体积达到40L时洗衣机便会自动停止注水.已知当时自来水的温度是15℃，热水器输出热水的温度为40℃，注入前天然气表的示数是2365.89m3，注水后变为2366.05m3，天然气的热值为3.2×107J/m3.请你估测该热水器的热效率.
解：水吸收的热量Q吸=cmΔt=cρVΔt=4.2×103J/( kg·℃) ×103 kg /m3×40×10-3m3×(40-15) ℃=4.2×106J，天然气用量V=2366.05 m3-2365.89m3=0.16 m3，
天然气完全燃烧放热Q放=Vq=0.16 m3×3.2×107J/m3 =5.12×106J，
该热水器的效率为
4.释放化学能的过程不断地发生在你的体内.食物也是一种“燃料”，营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需的能量.这种过程没有火焰，但化学能同样可以转化为内能，因此人的体温保持在37℃左右.从能量守恒的角度说说，食物提供的化学能还转化为哪些能量？
人体摄入的能量（营养师常称之为热量）过多或过少，都有损于健康.对于正在长身体的初中学生，每天应该摄入多少能量？应该如何调整饮食？查阅资料、进行调查，写一篇科学报告，并与同学交流.
解：食物的化学能除了转化为内能外，一部分转化为机械能，供器官、肌肉运动；一部分转化为电能，因为人体内还会产生各种生物电流，例如：神经冲动在神经纤维上的传导；一部分还会转化为人体的化学能，以脂肪的形式储存起来.
难
题
解
答
【例1】 （1）利用能量转化与守恒的观点分析家用液化气炉灶能量利用率达不到100%的原因，并提出提高家用液化气炉灶利用率的措施.
（2）在寒冷的冬天为使自己的身体暖和一些，请你用不同的物理知识（概念、原理），写出一种能够使身体暖和的方法并简要说明理由.
（1）原因：_____________________________________________________.
措施：__________________________________________________________.
（2）方法：_____________________________________________________.
理由：__________________________________________________________.
解析：（1）原因是燃烧不充分，热量有损失.措施针对原因即可.（2）改变物体内能的方法有做功和热传递.
答案：(1)一部分能量散失到空气中，同时燃料燃烧不充分可以减少热量散失，并使燃料充分燃烧
（2）搓手做功可以改变物体的内能（或用暖手袋取暖热传递可以改变物体的内能）
【例2】 如图所示，从斜面上滚下的小球能推动水平面上的木块前进一段距离，最后小球和木块都静止，对此现象，下列说法中正确的是（ ）
A.小球和木块的机械能都消失了
B.小球的机械能转移到木块上，但机械能的总量保持不变
C.小球和木块的机械能转化成其他形式的能量（如内能等），但能的总量保持不变
D.以上说法都不对
解析：由于小球跟斜面、小球和木块与水平面间都有摩擦，小球和木块都要克服摩擦做功，使机械能转化为内能（小球、木块、斜面、水平面的内能都增加），但在能的转化过程中，能的总量保持不变，故正确答案为C.
答案：C
教学反思
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，摆出这样一个事实，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.
教学反思
教学过程中老师的疑问：
教师点评和总结