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学设计

14.3《能量的转化和守恒》

学习目标：

1.了解能量及其存在的多种形式。

2.知道能量的转化和转移。

3.理解能量守恒定律。

情境引入：

今天老师带来很多实验器材，都是物理社团的同学们提前为大家准备的。

比如这个装置，在外力作用下笔芯开始旋转，经久不歇，同学们叫它“永动机”。大家猜想一下，它具有的能量可以让它永远转动下去吗？

相信大家经过今天的学习，会有更确切的认识。

新课讲授：

一睹芳容

说到能量，它以多种形式存在于自然界中。让我们通过一组图片，一睹芳容。

注意思考其中包含哪些形式的能量？

你知道哪些生活中常见的能量？

动能，重力势能，弹性势能，统称机械能。风能，水能也蕴含着巨大的机械能。

还有，太阳能（光能），电能，化学能，内能。除了这些生活中常见的能量，还有核能，地热能，潮汐能等新型能源。

请问：这些形式多样的能量是孤立存在的吗？还是它们之间有联系？（有联系）

有什么联系呢？（相互转化或发生转移）

你猜想的依据是什么？（八年级物理中我们学过了机械能之间的相互转化，知道动能和势能在一定条件下可以相互转化。）

所以猜想，自然界中其他形式的能量也可以相互转化。

那转移呢？（上一章我们学习了热传递，知道内能可以从高温物体转移到低温物体）

由此猜想，其他形式的能量也可以发生转移。

好，针对大家的猜想，让我们进一步通过实验，来二探究竟。

二探究竟

问题一：能量的转化

请各小组利用实验盒里已有的实验器材，合理设计实验，注意观察实验现象，找出这些现象间的联系，探究其中的能量转化。

请各小组做好准备，展示你们的探究成果。

（1）手动发电机，风力发电机：机械能转化为电能。

旋转的小兔，旋转木马：电能转化为机械能。

（2）自制手电筒：机械能转化为电能。

飞驰电刷：电能转化为机械能。

温差发电机：内能转化为电能。

短路燃锡纸：电能转化为内能。

（3）太阳能路灯，太阳能小车：太阳能（光能）转化为电能

可乐电池，盐水小车：化学能转化为电能。

（4）旋转的纸圈，喷气小船：内能转化为机械能。

擦燃火柴，空气压缩引火仪：机械能转化为内能。

看来大家都有所收获。

经过探究，我们发现不同形式的能量在一定条件下确实可以相互转化。

科学家们也经过长期探索，发现了自然界的各种现象变化常常存在着能量的转化。

能量转化的过程实际上是做功的过程，做功必然引起能量的形式改变。

既然不同形式的能量在一定条件下可以相互转化，那么同种形式的能量又会如何？

问题二：能量的转移

你知道哪些能量转移的例子？

比如牛顿连摆：将右侧小球提升一定高度由静止释放，注意观察小球的运动情况。

右侧的小球撞击后，发生了什么？（使左侧的小球向左摆动。）

说明了什么？（运动的小球在撞击过程中把自己的机械能转移到了另一侧的小球上。）

可见机械能在一定条件下也可以发生转移。

所以，同种形式的能量在一定条件下确实可以发生转移，而在转移的过程中，能量的形式是不变的。

综上可知，能量在一定条件下，是可以相互转化或者发生转移的。那么在转化和转移的过程中，遵循什么规律吗？

问题三：遵循规律

我们再来看牛顿连摆，小球会一直摆动下去吗？（不会）

小球的摆动幅度有何变化？（越来越小，最后静止。）

摆幅减小，说明了小球的机械能  减小，那么减小的能量去哪了？是不是消失了？小组讨论一下。

其实，生活中也有很多这样的例子。比如，掉在地上的篮球或其他弹跳小球，与地面撞击后，会再次弹起来，但高度会逐渐降低，也是球在空气中和与地面碰撞时，损失了机械能，转化为内能，最终静止。

可见，能量并不会有凭空消灭。

大量事实证明，在能量的转化和转移过程中，消耗多少某种形式的能，就会得到多少其他形式的能。

科学工作者也经过长期实践探索，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：

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。

能量守恒定律的发现与发现细胞，生物进化论，一起被恩格斯誉为19世纪自然科学的三大发现。自然界的任何变化及人的一切生产生活活动，都含有能量的转化和转移问题，它们都遵循能量守恒定律。

物理来源于生活，又应用于生活。让我们学以致用，三思应用：

三思应用

（1）大展身手：分析以下现象中包含的能量转化

这次我们开展个人赛，知道的同学可以直接举手。

钻木取火

水电站发电

电动水泵抽水

光合作用

燃料燃烧

光太阳能电池

科技进步离不开创造力，让我们开动大脑，进入奇思妙想：

（2）奇思妙想：

有人曾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，人们把这种机器叫永动机。

1681年，英国有一位著名的医生弗拉德提出一个建议，利用阿基米德螺旋转把水池的水提到高处，再让升高的水推动水轮机，水轮机除了带动水磨做功以外，还可使阿基米德螺旋转不断提水，如此周而复始，不就可以无需担心天旱水枯了吗？

对于这个设想，你怎么看？这种机器有可能制成吗？

集合你们小组的集体智慧，分析一下原因。

（3）寻根究底：

现在我们再来看，老师刚开始拿的这个名叫“永动机”的装置，它会永远转动下去吗？（不会。）

它的能量是如何转化的？（机械能转化为内能，最终静止。）

遵循能量守恒定律吗？（遵循。）

既然能量守恒，我们还用节约能源吗？（用）

虽然自然界蕴藏着大量的能源，但人们也要合理地使用能源，节约能源。

学习小结：

今天的学习就要结束，大家的学习目标达成了吗？

哪位同学来做个小结？

（认识了能量，知道能量的转化和转移，能量守恒，永动机不可制成，要节约能源）。

拓展作业：

最后请大家完成今天的拓展作业：

请参考图中提示，结合生活和自然现象，写一篇有关能量的心得体会或小论文。

板书设计：