鲁科版 (2019)必修 第三册第2节 能量的转化与守恒获奖教学设计

能量的转化与守恒

【教学目标】

【教学重难点】

1．知道不同形式的能量可相互转化，在转化过程中能量总量保持不变。有用能量守恒的观点分析物理现象的意识。

2．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。

【教学过程】

一、导入新课

机械能守恒定律告诉我们，在一定条件下，系统的动能和势能可相互转化，且机械能守恒。不同形式能量之间的转化遵循怎样的规律呢？本节我们将进一步学习能量的转化与守恒的相关内容。

二、新知学习

知识点——能量的转化与守恒

[观图助学]

以上运动中能量如何转化？

1．能量的转移与转化：能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从一种形式转化为为另一种形式。

2．能量守恒定律：在一个孤立系统里，能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能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，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。

3．第一类永动机：不需要任何动力或燃料就能不停地运动的机器。

【注意】

不同形式的能——转化

同种形式的能——转移

功是能量转化的量度，热量是能量转移的量度。

三、核心探究

核心要点——能量的转化与能量守恒

[要点归纳]

1．能量转化或转移的判断

2．能量在转化或转移过程中，总能量不变。能量为状态量，对应某时刻；功与热量是过程量，对应一个过程。

[试题案例]

[例1]关于下列现象中的能量转化的说法正确的是（    ）

A．在水平公路上行驶的汽车，发动机熄火之后，速度越来越小，最后停止，是机械能转化为内能

B．电风扇通电后开始转动，断电后转动着的风扇又慢慢停下来，是电能转化为机械能

C．火药爆炸产生燃气，子弹在燃气的推动下从枪膛发射出去，射穿一块钢板，速度减小，是化学能转化为内能

D．用柴油机带动发电机发电，供给电动水泵抽水，把水从低处抽到高处，是电能转化为机械能

【解析】在水平公路上行驶的汽车，发动机熄火之后，速度越来越小，最后停止，这一过程中，汽车所受的阻力做负功，机械能转化为内能，选项A正确；风扇通电后开始转动，电流做功，电能转化为机械能，有一部分转化为内能；断电后转动着的风扇又慢慢停下来，阻力做负功，机械能转化为内能，选项B错误；火药爆炸产生燃气，化学能转化为内能；子弹在燃气的推动下从枪膛发射出去，推力做功，内能转化为机械能；子弹射穿一块钢板，速度减小，阻力做负功，机械能转化为内能，选项C错误；柴油的化学能转化为柴油机的机械能，再转化为发电机的电能，电能又通过电动水泵转化为水的机械能，选项D错误。

【答案】A

[例2]瀑布从20 m高处以103 m3/s的流量竖直落下，流进底部的水轮机后再以2 m/s的速度流出，水轮机再带动发电机发电。如果水的机械能转化为电能的效率是80%，那么发电机发出的电功率有多大？（瀑布在山顶的速度可忽略不计，g取10 m/s2）

【解析】设t时间内流下的水的质量为m，以m为研究对象，竖直下落后减少的机械能为mgh－mv2，

转化为电能的功率为：

P＝＝＝×0.8＝103×103××0.8 W≈1.58×108 W

【答案】1.58×10 5 kW

[针对训练1]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

【答案】A

[针对训练2]韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员。他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1900 J，他克服阻力做功100 J。韩晓鹏在此过程中（    ）

A．动能增加了1900 J

B．动能增加了2000 J

C．重力势能减小了1900 J

D．重力势能减小了2000 J

【解析】根据动能定理，合外力做的功等于物体动能的增加量，重力对他做功1900J，他克服阻力做功100J，即阻力对他做功为－100J，则外力对他所做的总功为1900J－100J＝1800J，是正功，他的动能增加了1800 J，A、B错误；重力做的功等于重力势能的减少量，重力对物体做功为1900 J，是正功，则重力势能减小了1900 J，C正确，D错误。

【答案】C

【课堂总结】