初中物理人教版九年级全册第十四章 内能的利用第3节 能量的转化和守恒教案设计

第14.3节《能量的转化和守恒》教案

【教学目标】

知识与技能

1.知道能量守恒定律的内容。

2.能举出日常生活中能量守恒的实例。

3.能用能量守恒的观点分析物理现象。

过程与方法

1.通过学生做小实验，发现各种现象之间的内在联系，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灭，只会从一种形式转化为其他形式，或从一个物体转移到其他物体。

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。

2.对能量的转化和守恒有--个感性的认识，为建立科学的世界观和科学的思维方法打基础。

【教学重难点】

1.分析各种能量转化和转移的事例；能量守恒定律的内容。

2.运用能量的转化和守恒定律对具体的自然现象进行分析，说明能量是怎样转化的。

【新课导入】

新华网报道：“象山技工学校19岁学生朱振霖花1.5万元钱，自行研制出一辆太阳能汽车，不需气、不需油，每天晒晒太阳，能开70千米”。

太阳能是如何驱动汽车前进的呢？我们这节课学习能量的转化和守恒。

【推进新课】

（一）能量的转化

[生活举例]

除了太阳能，你还知道有哪些形式的能量？

答案预设：机械能、内能、电能、化学能、核能等。

难点点拨：

（1）燃料的燃烧是一种化学变化，燃烧时产生的光和热就来源于燃料储存的化学能。

（2）食物也具有化学能，人们的生活、工作所消耗的能量就来源于食物里储存的化学能。

[活动体验]引导学生完成下面的小实验，思考感悟其中的能量转化。

（1）快速地摩擦双手（图甲）。（2）反复弯折一段铁丝（图乙）。

（3）点燃蜡烛（图丙）。（4）手摇发电机发电（图丁）。

思考感悟：

（1）摩擦生热，机械能转化为内能。

（2）弯折铁丝做功，铁丝温度升高，机械能转化为内能。

（3）蜡烛燃烧的过程中，化学能转化为内能和光能。

（4）手摇发电机发电，小灯泡发光。机械能转化为电能，电能又转化为光能。

[课件展示]

引导学生分析各种形式的能量的转化实例，利用多媒体课件展示各种形式的能量可以相互转化的示意图。

[想想议议]

（1）停止用力，秋千为什么会越摆越低？

（2）掉在地上的弹性小球会跳起，为什么越跳越低？

思路点拨：空气阻力做功，秋千和小球的机械能转化为内能。

[自主学习]

引导学生阅读课本P28-P29，“能量守恒定律”的内容，学习有关的知识。

1.内容：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。

2.意义：能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的基本定律之一。无论什么问题，什么现象，都服从能量的守恒定律。它是人类认识自然、利用自然、保护自然的有力武器。

剖析重点：

（1）区分转化与转移：转化是能量由--种形式变为其他形式，能量存在形式变化；转移是能量由一个物体到达其他物体，能量存在的载体变化了。

（2）“消耗能量”“利用能量”“获得能量”的实质都是能量相互转化或转移的过程。

[学以致用]

不少人曾经设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。同学们，这种永动机是否存在呢？想一想为什么？

答案点拨：不存在永动机；所有能量转化的过程，都服从能量守恒定律。任何一部机器，只能使能量从-种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。

【课堂小结】

【课堂检测】

1．下列关于能量的说法不正确的是（　　）

A．利用能量的过程就是能量的转化和转移的过程 

B．陨石进入大气层成为流星，机械能转化为内能 

C．水力发电是将化学能转化为电能 

D．人造卫星展开太阳电池板，把太阳能转化为电能提供给卫星上的用电器

【解析】A、利用能量的过程就是能量的转化和转移的过程，故A正确；

B、陨石进入大气层成为流星，陨石克服摩擦做功，机械能转化为内能，故B正确；

C、水力发电是将水的机械能转化为电能，故C错误；

D、人造卫星展开太阳电池板，把太阳能转化为电能提供给卫星上的用电器，故D正确。

故选：C。

2．2006年奥运会三米板双人跳水夺冠后，吴敏霞以5金1银1铜的战绩成为奥运会跳水项目第一人，下列关于她三米板跳水有关说法中正确的是（　　）

A．起跳时跳板的弹性势能全部转化为运动员的重力势能 

B．起跳时跳板的动能转化为运动员的重力势能 

C．起跳时运动员的重力势能转化为运动员的动能 

D．离开跳板后运动员的动能先减小后增大

【解析】ABC、起跳时，跳板逐渐恢复原状（弹性形变减小），使运动员获得一定的速度并达到一定的高度，所以，跳板的弹性势能转化为运动员的动能和重力势能，故ABC错误；

D、离开跳板后，在上升阶段运动员的速度不断变小，动能减小；在下降阶段运动员的速度不断变大，动能增大；所以离开跳板后运动员的动能先减小后增大，故D正确。

故选：D。

3．下列关于能量转化转移现象的说法中，正确的是（　　）

A．蓄电池充电时，化学能转化为电能 

B．暖瓶塞跳起时，机械能转化为内能 

C．用热水袋取暖时，内能发生了转移 

D．电动机工作时，机械能转化为电能

【解析】A、蓄电池充电时，消耗电能得到化学能，所以是电能转化为化学能。故A错误；

B、暖瓶塞跳起时，瓶内空气的内能减少，瓶塞获得了机械能，所以是内能转化为机械能。故B错误；

C、利用热水袋取暖时，热水袋温度降低内能减少，人体获得热量，所以是内能的转移。故C正确；

D、电动机工作时，消耗电能，得到机械能，所以是电能转化为机械能。故D错误。

故选：C。

4．关于能的概念，下列说法中错误的是（　　）

A．一个物体能够做功越多，这个物体具有的能量越多 

B．动能、势能及机械能的单位都是焦耳 

C．用线悬挂着的静止的小球没有做功，所以小球没有能 

D．甲物体的速度比乙物体的速度大，但甲物体具有的动能不一定比乙物体多

【解析】A、功是能量转化的量度，一个物体能够做功越多，这个物体具有的能量越多，说法正确，不符合题意。

B、动能、势能及机械能的单位都是焦耳，说法正确，不符合题意。

C、用线悬挂着的静止的小球没有做功，但它具有重力势能，小球有能量，说法错误，符合题意。

D、物体的动能由物体的质量与速度共同决定，甲物体的速度比乙物体的速度大，但甲物体具有的动能不一定比乙物体多，说法正确，不符合题意。

故选：C。

5．太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法正确的是（　　）

A．图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能 

B．图乙中，太阳能热水器通过做功方式将太阳能转化为水的内能 

C．图丙中，太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能 

D．图丁中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能

【解析】A、绿色植物的光合作用是将光能转化为化学能，储存在植物体内，故A正确；

B、太阳能热水器内的水从太阳吸收热量，内能增加、温度升高，是通过热传递的方式增加水的内能，故B错误；

C、太阳能信号灯先将太阳能先转化为电能，再转化为光能，故C错误；

D、太阳能飞机是先将太阳能转化为电能，再转化为机械能，故D错误。

故选：A。

6．把一乒乓球压入盛有水的烧杯底部（如图所示），松手后，乒乓球上升至水面最后漂浮在水面上。乒乓球在上升的过程中，它的机械能不断增加。下列关于乒乓球机械能来源的说法中正确的是（　　）

A．是由水的内能转化来的 

B．是由水的重力势能转化来的 

C．是由乒乓球的内能转化来的 

D．是由乒乓球的化学能转化来的

【解析】松手后，乒乓球上升至水面最后漂浮在水面上。乒乓球在上升的过程中，水的重心不断降低，重力势能不断减小，重力势能转化为乒乓球的机械能，故乒乓球的机械能不断增加；

故选：B。

7．如图，小华坐在充满空气的房间里，突然这些空气自行聚拢到某一个角落，使人窒息。关于这个情境下列说法合理的是（　　）

A．它违反了能量守恒定律，但可能发生 

B．它不违反能量守恒定律，但不可能发生 

C．它违反了能量守恒定律，但不可能发生 

D．它不违反能量守恒定律，但可能发生

【解析】空气均匀充满房间，如果突然这些空气聚拢到某一个角落，一定是能量发生了转化或转移，而能量的转化和转移是具有方向性的，因此，空气不会自行聚拢到房间的角落。

即此现象不违反能量守恒定律，但却不可能发生。

故选：B。

8．下列关于能量转化和守恒的说法或理解，正确的是（　　）

A．自然界中能量的形式是多种多样的，所有形式的能量全部都能被人类利用 

B．根据能量转化和守恒定律，不同能量可以相互转化，无需担心地球能量不足 

C．原子核能所释放的能量称为核能；可控制地进行核反应的装置称为核反应堆 

D．汽车刹车时，车的动能转化为内能，这些内能可以收集起来再作为车行驶的动力

【解析】A、自然界中能量的形式是多种多样的，但并不是所有形式的能量都都能被人类利用，故A错误；

B、虽然自然界中能量是守恒的，不同能量可以相互转化，但能量的转化具有方向性，很多能量一旦消耗，将无法被人类所利用，故B错误；

C、原子核能所释放的能量称为核能，可控制地进行核反应的装置称为核反应堆，故C正确；

D、汽车刹车时，车的动能转化为内能，这些内能无法收集起来再作为车行驶的动力，故D错误。

故选：C。

9．如图所示，是内燃机工作时的　　冲程：一台单缸四冲程汽油机在一个工作循环中总共消耗了10g汽油（汽油的热值为4.6×107J/Kg），这些汽油完全燃烧产生的热量是　　J，如果这台汽油机的效率为30%，则一个工作循环中输出的有用机械能为　　J，而损耗的内能则不会自发的转化为我们需要的能量，说明能量的转移或转化具有　　性。

【解析】（1）由图可知，两个气阀都关闭，活塞向下运动，所以是做功冲程；

（2）汽油完全燃烧产生的热量利用公式Q＝mq＝10×10﹣3kg×4.6×107J/kg＝4.6×105J；

（3）输出的机械能为W＝Q×η＝4.6×105×30%＝1.38×105；

（4）损耗的内能则不会自发的转化为我们需要的能量，说明能量的转移或转化具有方向性。

故答案为：做功；4.6×105；1.38×105；方向。

10．人类生存和发展离不开各种能源，随着世界人口的急剧增加和经济的不断发展，能源的消耗持续增长，而化石能源开发利用后不能再生，如果长期大规模开采，不久的将来会消耗殆尽，所以开发新能源是可持续发展的趋势。我州某地建立大型风力发电场，如图所示。请你根据风力发电的特点和所学物理知识提出相关问题并回答。

示例：

问题：风叶转动是由什么能转化为什么能？回答：风能转化为风叶的机械能。

（1）问题：　　？回答：　　。

（2）问题：　　？回答：　　。

【解析】（1）问题：风力发电中的能量转化是怎样的？回答：将风能转化为电能；

（2）问题：风能属于可再生能源还是不可再能能源？回答：风能是可再生能源；

（3）问题：与化石能源相比，风能有哪些优点？回答：清洁无污染，可重复利用等。

故答案为：（1）风力发电中的能量转化是怎样的？将风能转化为电能；

（2）风能属于可再生能源还是不可再生能源？风能是可再生能源（合理即可）。

【课后反思】