物理九年级全册第3节 能量的转化和守恒教学设计

这是一份物理九年级全册第3节 能量的转化和守恒教学设计，共13页。教案主要包含了提出问题，分析归纳，学生做下面的实验，分析总结，根据上述活动归纳，播放视频等内容，欢迎下载使用。


年级
九年级
授课时间
课题
第3节 能量的转化和守恒
教学
目标
1. 了解能量及其存在的多种形式。
2. 知道能量的转移和转化，能解释一些常见现象中的能量转化过程。
3. 理解能量守恒定律，有用能量守恒定律的观点分析物理现象的意识，体会能量守恒定律的普适性。
教材
分析
本节以能量为线索，通过图表的形式介绍自然界中各种形式的能量和能量的转移和转化，通过“想想议议”的提问和讨论，让学生对能量的转化有一个感性认识，最后突出能量守恒定律及其应用的重要性。本节介绍的能量的转化与守恒与日常生活息息相关，是自然科学的核心内容之一，从更深层次反映了物质运动和相互作用的本质。学习这部分内容对学生树立科学的世界观，形成可持续发展的意识以及进一步学习其他科学技术都是十分重要的。
本节内容由“能量的转化”和“能量守恒定律”两部分组成。让学生理解能量守恒定律是本节的重点，也是难点。
教学
器材
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、乒乓球等.
多媒体ppt，包含视频：《能量的转化和守恒》、《永动机》等。
教学过程
教师活动
学生活动
导入新课
【提出问题】请同学们双手不停地来回搓动，体会有何感受？从能量的角度分析下，能量如何变化？从现象的角度分析，揭示了什么关系？
【分析归纳】动手操作后手心发热。从能量的角度分析，是机械能转化为内能。从现象的角度分析，是摩擦生热，说明力现象与热现象存在着联系。
【追问】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.
《14.3能量的转化和守恒》.
进行体验，思考并回答问题，进入情景.
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一、能量的转化和转移
1. 自然界存在着各种不同形式的能量
【提问】在八年级学过能量的概念，想一想，你知道的能量有哪些？
【总结】在学生回答的基础上进行总结。常见的一些能量有：
（1）机械能：机械能包括动能、重力势能和弹性势能。
（2）内能：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。一切物体都具有内能。
（3）太阳能：太阳能是一种可再生能源。是指太阳的热辐射能，主要表现就是常说的太阳光线。在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。
（4）化学能：化学能是一种很隐蔽的能量，它不能直接用来做功，只有在发生化学变化的时候才可以释放出来，变成内能或者其他形式的能量。
（5）电能：电能是指使用电以各种形式做功的能力。
（4）核能：核能也叫原子能。原子核结构发生变化放出的能量。通常指重核（如钚、铀等）裂变和轻核（氘、氚等）聚变时所发出的巨大能量。
2. 能量的转化
（1）想想做做
【学生做下面的实验】完成下面一组小实验，根据器材准备情况，可以选其中的一个或二个。观察实验发生的现象，讨论发生了哪些能量转化。
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将太阳电池连在小电扇上，并使它对着阳光。
④将钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后靠近细碎的纸片。
【分析总结】在学生回答的基础上进行如下归纳。
①来回迅速摩擦双手。会发现双手发热，机械能转化为内能。
②黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下。会发现温度计的示数升高，太阳能转化为内能。
③将太阳电池连在小电扇上，并使它对着阳光。小电扇会转动，太阳能转化电能，电能又转化为机械能。
④将钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后靠近细碎的纸片。吸管会发热，并同时吸引细碎的纸片，机械能转化为电能，电能又转化为内能。
（2）能量的转化
自然界中的各种现象都是互相联系的。科学家们经过长期探索，发现能量转化是非常普遍的，在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的.
【提出问题】请你列举不同形式的能量相互转化的实例。
【分析总结】在学生回答的基础上进行如下归纳补充。
①机械能与内能的相互转化
“钻木取火”是机械能转化为内能；蒸汽机火车是内能转化为机械能.
②电能与机械能的相互转化
水电站发电是机械能转化为电能；电车是电能转化为机械能.
③电能与内能的相互转化
电水壶是电能转化为内能；地热发电是内能转化为电能.
④电能与光能的相互转化
白炽灯是电能转化为光能；太阳能电池板是光能转化为电能.
⑤内能与光能的相互转化
白炽灯把电能转化成内能，再把内能转化成光能。太阳能热水器是光能转化为内能.
3. 能量的转移
【提问】你能列举出能量转移的事例吗？
【总结】能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从物体的一部分转移到其他部分。例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体或从物体的高温部分转移到低温部分，这些都属于能量的转移。涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机转动，属于机械能的转移。
内能的转移 机械能的转移
4. 正确理解能量的“转化”和“转移”
（1）能量的转化：能的形式发生了改变。如：弯折铁丝时，铁丝的温度升高，内能增加，机械能转化成了内能。在能量的转化过程中，一种形式的能量增加了，肯定有其他形式的能量减少了。
（2）能量的转移：能量的形式并没有变化。如：用锅烧水时内能从高温的火转移到低温的水和锅上。再如：流水推动水轮机转动，水的机械能转移到了水轮机上。
【例题1】关于图中四个事例的能量转化，下列说法中不正确的是
A．甲图中原始人类“钻木取火”，把内能转化为机械能
B．乙图中水轮机带动发电机发电，把水能转化为电能
C．丙图中行驶的高速电动列车，把电能转化为机械能
D．丁图中楼顶的太阳能热水器，把太阳能转化为内能
【答案】A.
【解析】A．“钻木取火”是克服摩擦做功，把机械能转化为内能，故A不正确，符合题意；
B．根据能量转化特点可知，水轮机带动发电机发电，将水的机械能转化为电能，故B正确，不符合题意；
C．根据能量转化特点可知，高速电动列车的电动机工作时，将电能转化为机械能，动车高速运动起来，故C正确，不符合题意；
D．根据能量转化特点可知，太阳能热水器直接把太阳能转化为内能，故D 正确，不符合题意。
故A正确。
【例题2】下列实例中没有发生能量转化的是（ ）
A． 太阳能电池发电 B． 泥石流冲垮房屋
C． 电风扇通电吹风 D． 雷击引发森林火灾
【答案】A.
【解析】A．太阳能电池发电是太阳能转化为电能，故A不符合题意；
B．泥石流冲垮房屋主要是力对物体做功，属于机械能的转移，没有典型的能量转化，故B符合题意；
C．电风扇通电吹风是电能转化为机械能，故C不符合题意；
D．雷击引发森林火灾是电能转化为内能，故D不符合题意。
所以选B.
列举出生活中常见的一些能量.可以相互补充.
分组进行实验，根据实验现象，交流讨论各种不同形式的能量是怎样转化的.
再列举出其他不同形式的能量相互转化的实例。
列举出能量转移的实例。



做例题并回答，进一步理解不同形式的能量间的转化.
做例题并回答，进一步理解能量的转移.
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二、能量守恒定律
1. 能量守恒定律
（1）想一想，做一做
【提问】①荡秋千时，若停止用力，秋千会越来越低。为什么高度会逐渐降低？是否丢失了能量？减少的机械能到哪去了？
【分析】在秋千的运动过程中，秋千和空气间有阻力，绳索间存在摩擦力，秋千要克服这些阻力做功，一部分机械能逐渐转化为内能，机械能总量逐渐减少，最终机械能为零，全部转化为内能。
秋千的摆动幅度 弹性小球在地面
越来越小 弹跳的频闪照片
【提问】②学生实验：抛出弹性小球，观察小球与地面碰撞时的运动情况。会发现掉在地上的弹性小球越跳越低。为什么高度会逐渐降低？是否丢失了能量？减少的机械能到哪去了？
【分析】在小球的运动过程中，由于和空气间有阻力，小球克服空气阻力做功，一部分机械能逐渐转化为内能，机械能总量逐渐减少，最终机械能全部转化为内能。
【根据上述活动归纳】
（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其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这就是能量守恒定律。
（3）能量守恒定律的普遍性
能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。大到天体，小到原子核，无论是物理学的问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都服从能量守恒定律。
根据能量守恒定律，在分析自然现象时，如果发现某种形式的能量减少，一定能找到另一种形式的能量增加；反之，当某种形式的能量增大时，也一定可以找到另一种形式的能量减少。
（4）运用能量守恒定律分析问题
从日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要的作用。例如，在行驶的汽车中，燃料的化学能通过燃烧转化为燃气的内能，再通过热机做功把内能转化为机械能。在这个过程中，燃料的化学能一部分转化为机械能，一部分转化成了热机和周围环境的内能。
燃料的化学能W总=W有用+W1+W2+ W3
2. 永动机
有人曾设想制造一种不消耗任何能量和燃料，却源源不断对外做功的机器，人们把这种机器叫永动机。这种机器有可能制成吗？
如图所示，高处的水具有一定的机械能W总，在水向下流动时，对水轮机做功，水轮机转动，把低处的水抽到高处.
由于水轮机转动的各部件间存在摩擦，会有部分机械能转化为内能W内能，只有一部分能量W抽水用来抽水做功.
根据能量守恒定律可知： W总=W内能+W抽水，最后抽水的能量小于原来水的总能量，使流下的水不能全部抽回。
由能量守恒定律知：无法制成永动机。
【播放视频】——《永动机的历史》
【例题3】（多选题）根据能量守恒定律，下列情形可能发生的是
A．出膛的子弹射穿木板后，以更快的速度继续前进
B．水壶里的水沸腾了，停止加热，壶中的水不能继续沸腾
C．一个从距地面5米高的位置自由掉落的小球，落地后，将弹到距离地面8米高的位置
D．两个对接的斜面，小球从一个斜面滚下后，继续滚上另一个斜面
【答案】BD.
【解析】A．子弹射穿木板的情景，子弹高速运动，说明子弹具有动能，由于摩擦生热会使动能减小，它的速度减慢，故A不符合题意；
B．把水加热到沸腾后停止加热，温度达到了沸点，但不能继续吸热，所以不能沸腾，故B符合题意；
C．一个从距地面5米高的位置自由掉落的小球，落地后，由于碰撞，一部分动能转化为内能，所以，将不会弹到距离地面8米高的位置，故C不符合题意；
D．两个斜面相对接，小球从一个斜面滚下后，由于具有动能，在另一个斜面上动能转化为重力势能，所以会继续冲上另一个斜面，故D符合题意。 故选BD。
【例题4】关于能量守恒定律，下列说法正确的是（ ）
A．能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化
B．能量守恒定律只适用于能量转化的过程
C．摩擦生热是创造了热，并不符合能量守恒定律
D．按照能量守恒定律，宇宙中能量的总量永远不会增减
【答案】D.
【解析】A．能量守恒定律适用于所有形式的能量相互转化，故A错误；
B．能量守恒定律不仅适用于能量转化的过程，也适用于能量的转移过程，故B错误；
C．摩擦生热是机械能转化为内能，使物体内能增大，温度升高，而不是创造了热，这一过程同样符合能量守恒定律，故C错误；
D．按照能量守恒定律，宇宙中能量的总量永远不会增减，即能量的总量是守恒的，故D正确，符合题意。所以选D。

进行讨论交流，知道机械能总量逐渐减少，最终为零，是全部转化为内能。
进行实验：抛出弹性小球，观察小球与地面碰撞时的运动情况。回答老师所提问题.
知道能量守恒定律的语言描述.
知道能量守恒定律的普遍性、重要性。
了解永动机，知道无法制成永动机的原因。
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做例题，并进行交流回答，理解能量转化的过程.
做例题，进一步理解能量守恒定律.
课
堂
练
习
课
堂
练
习
1. 下列能量转化或转移的情景中，属于能量转移的是（ ）
A．燃料燃烧时放热 B．脚放在热水中取暖
C．来回搓手取暖 D．给手机充电时，手机发烫
【答案】B.
【解析】A．燃料燃烧时发热，将燃料的化学能转化为内能，属于能量的转化；
B．脚放在热水中取暖，通过热传递改变了内能，属于能量的转移；
C．来回搓手取暖，通过做功改变物体的内能，属于能量的转化；
D．给手机充电，手机发烫，将电能转化为电池的化学能和内能，是能量的转化。
所以选B.。
2. （多选题）下列关于能量转化的效率理解正确的是（ ）
A．某柴油机工作效率是35%，该柴油机工作时可以把35%的化学能转化为机械能
B．某太阳能电池的光电转换效率是20%，该电池可以把20%的太阳能转化为电能
C．某电动车行驶的效率是80%，该电动车行驶时可以把80%的内能转化为机械能
D．某电热水器工作的效率是87%，该热水器工作时把87%的电能转化为水的内能
【答案】ABD.
【解析】A．工作效率是35%的柴油机，工作时把35%的化学能转化为机械能，故A正确；
B．光电转换效率是20%的太阳能电池，工作时把20%的太阳能转化为电能，故B正确；
C．行驶效率是80%的电动车，行驶时把80%的电能转化为机械能，故C错误；
D．工作效率是87%的电热水器，工作时把87%的电能转化为水的内能，故D正确。
所以选ABD.
3．能量是与物体运动有关的物理量，不同的运动形态对应着不同的能量形式。下列四种能量形式中与其它三种能量形式不同的是（ ）
A．运动场上奔跑的运动员具有的能量
B．剧烈运动的空气形成的龙卷风具有的能量
C．快速行驶的汽车具有的能量
D．核电站为我们的生活和生产提供的能量
【答案】D。
【解析】运动场上奔跑的运动员具有动能；剧烈运动的空气形成的龙卷风具有动能；快速行驶的汽车具有动能；核电站为我们的生活和生产提供电能，ABC三个选项中具有的能量形式与D选项中具有的能量形式不同，故ABC不符合题意，D符合题意。
4. 如图1所示为中国03式远火弹道导弹发射时的情景。发射后导弹加速升空，机械能______（“变小”、“不变”或“变大”）。导弹引爆后会产生极大的破坏力，引爆时______能被释放出来，转化为内能、光能等，这一过程能量的总量______（填“变小”、“不变”或“变大”）。
【答案】变大，化学，不变。
【解析】发射后导弹加速升空，由于速度和高度均变大，所以动能和重力势能都变大，故机械能变大，导弹引爆后会产生极大的破坏力来源于引爆时释放出来的化学能，转化为内能、光能等，根据能量守恒定律，这一过程能量的总量不变。
图1 图2
5. 如图2所示，工人使用冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下不断地冲击墙壁，冲击钻在工作过程中，其能量转化关系是（ ）
A．内能转化为机械能 B．内能转化为电能
C．只有机械能和内能的转化 D．有电能、机械能和内能的转化
【答案】D.
【解析】冲击钻在工作时，电流通过电动机，电流做功，消耗的电能转化为机械能和内能；钻头冲击墙壁，克服摩擦做功，将机械能转化为内能；所以在该过程中存在电能、机械能和内能的转化，故D正确。
6. 如图3所示是一种新型照明灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池。下列说法中不正确的是（ ）
A．蓄电池白天是将化学能转化为电能
B．照明灯晚上工作时将电能主要转化为光能
C．小风扇利用风力发电时，是将机械能转化为电能
D．太阳能电池板工作时是将太阳能转化为电能
【答案】A.
【解析】AD．蓄电池白天充电，光电池板是将太阳能转化为电能，电能转化为化学能，故A错误，符合题意，D正确，不符合题意；
B．照明灯工作时，将电能主要转化为光能，故B正确；
C．利用风力发电时，“小风扇”将机械能转化为电能，故C正确.
所以选A.
图3 图4
7. 如图4所示，是设想中的“永动机”，它通过高处的水从A口流出时，水流冲击叶片转动，叶片的转动带动B处的砂轮转动，打磨刀片，同时带动C处的抽水器工作，将低处的水抽到高处从D口流出，从而循环工作。该“永动机”工作过程中，下列说法正确的是（ ）
A．水流冲击叶片转动，把机械能转化为内能
B．砂轮打磨刀片时，刀片和砂轮的温度都升高，说明“永动机”工作时制造了能量
C．相同时间内，A、D两口流出水的质量相等
D．这款“永动机”违背了能量守恒定律
【答案】D.
【解析】A．水流冲击叶片转动，水的机械能转化为砂轮的机械能，A错误；
B．砂轮打磨刀片时，刀片和砂轮的温度都升高，这是机械能转化为内能，不是“永动机”工作时制造了能量，故B错误；
C．水在冲击叶片的过程中，一部分水流失掉了，所以相同时间内，A、D两口流出水的质量不相等，故C错误；
D．设想中的永动机不能一直工作下去，因为抽水器在工作过程中，有部分机械能会转化为内能，即机械能会逐渐减少，根据能量守恒定律，最后会停止工作；永动机违背了能量守恒定律，故D正确。 所以选D。
8.下列描述正确的是（ ）
A．对热机而言，燃料燃烧释放的能量大部分用来做有用功
B．对甲图而言问号表示的是热机克服摩擦所带走的能量
C．汽油机中压缩冲程存在着化学能转化为内能的过程
D．图乙和图丙的能量转化情况不相同
【答案】D.
【解析】A．燃料燃烧的大部分能量被废气带走，只有一小部分能量用来做功，故A错误；
B．燃料燃烧的化学能大部分被废气带走，另一部分克服机械间的摩擦损失了能量，图中问号表示被废气带走的能量，故B错误；
C．做功冲程中的能量转化是内能转化为机械能，压缩冲程中的能量转化是机械能转化为内能，故C错误；
D．图乙是压缩冲程，是机械能转化为内能，图丙是内能转化为机械能，两图的能量转化不相同，故D正确。
所以选D.
课
堂
小
结
第3节 能量的转化和守恒
能量的转化和守恒
①各种形式的能量：机械能、内能、电能、光能等.
②能量的转化：由一种形式转化为另一种形式的能.
③能量的转移：能量的形式不变，能量由一个物体转移
到其他物体，或从物体的一部分转移到其他部分.
④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.
⑤永动机的失败：是因为违背了能量守恒定律.
板
书
设
计
第3节 能量的转化和守恒
1. 自然界存在着多种形式的能量：机械能、内能、电能、光能等.
2. 能量的转化：能量由一种形式转化为另一种形式的能。
3. 能量的转移：能量的形式不变，能量由一个物体转移到其他物体，或从物体的一部分转移到其他部分.
4. 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.
5. 永动机的失败：是因为违背了能量守恒定律.
作
业
课后
反思
1. 能量的转化是本节内容的一个难点，学生只熟悉一部分能量的转化，如机械能转化为内能，内能转化为机械能，电能转化为内能，电能转化为机械能，机械能转化为电能，等等。教学中要注意帮助学生对不太熟悉的能量转化有所了解，如：化学能和电能之间的相互转化，最好让学生举出实际例子，便于学生加深印象和理解。
2. 课堂教学时，注重让学生动手做些小实验。让学生观察实验所发生的现象，找出这些现象之间的联系。引导学生分析得出在这些实验中发生了哪些能量转化。教学时可以重点分析摩擦生热，说明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，在这个过程中，机械能转化成了内能。然后让学生列举一些能量转化的实例。在此基础上，教师告诉学生：科学家经过长期探索，发现各种现象变化常常存在着能量的转化。