14.3 能量的轉化和守恒【教學目標】知識與技能1、知道各種形式的能量是可以相互轉化的。2、知道在轉化的過程中，能量的總量是保持不變的。3、能舉出日常生活中能量守恒的實例。4、能用能量守恒的觀點分析物理現象。過程與方法1、通過學生自己做小實驗，發現各種現象的內在聯系，體會各種形式能量之間的相互轉化。2、通過討論體會能量不會憑空消滅，只會從一種形式轉化為其他形式，或從一個物體轉移到另一個物體。 情感態度與價值觀1、通過學生自己做小實驗，激發學生的學習興趣，對物理規律形成感性的認識。2、通過討論鍛煉學生分析問題的能力。【教學重點】能量在轉化和轉移過程中，能量的總量保持不變。【教學難點】用能量守恒的觀點分析物理現象。【教學方法】引導啟發式、討論合作式，實驗、多媒體輔助教學。【教學用具】教師：氣球火箭模型、能量轉化的媒體資料。學生（每組）：黑色塑料袋、水、溫度計、電池、導線、小電動機、鋼筆、紙屑、質量稍大的乒乓球、橡皮泥。【教學過程】：主 要 教 學 過 程教學內容教師活動學生活動一、引入新課課件展示】引導學生觀看課件展示的圖片。發光的燈泡 食物飛行的飛機 燃燒的煤氣【提出問題】圖片中的物體具有什么形式的能量？這些能量是憑空產生的嗎？還是由其他形式能轉化來的？能的轉化過程中數量之間有什么關系？這是今天要學習的內容。板書：能量的轉化與守恒觀看圖片，直觀感受各種物體存在的能量發光的燈泡具有光能；食物具有化學能；飛行的飛機具有機械能；燃燒的煤氣具有內能思考問題（設計意圖：通過圖片展示，從生活走向物理，讓學生感到物理就在身邊。能量無處不在，為以下學習能量的轉化和轉移做好鋪墊）。二、新課講授（一）能量存在的多種形式：(二)、能量的轉移和轉化(三)、 能量守恒定律想想議議我們身邊的物體還存在哪些形式的能量？請舉例說明。板書：一、能量存在的形式：機械能、太陽能、風能、化學能、核能、等等【歸納總結】：我們身邊的許多物體都存在能量，物體的能量并不是一直不變的，在一定條件下，各種形式的能量是可以相互轉移或轉化的。【過渡語】：請同學們閱讀課本P27的“想想議議”，利用課桌上的實驗器材以同桌為小組完成這四個實驗，根據實驗現象，討論發生了哪些能量的轉化。1、來回迅速摩擦雙手。 2、黑塑料袋內盛水,插入溫度計后系好,放在陽光下。3、將連在小電扇上的太陽能電池對著陽光。4、用鋼筆桿在頭發或毛衣上摩擦后再靠近細小的紙片。【點撥引導】在判斷能量是如何轉化時，可先找出是哪一種形式的能量減少了，哪一種形式的能量增加了，增加的那一種形式的能量就是由減少的那一種形式的能量轉化而來的。【練一練】：PPT展示圖片1.請分析下列現象中發生了哪些能量的轉化2.課本第27頁中圖14.3-1，各種能量在一定的條件下都可以相互轉化。圖中舉出的實例，你能作些補充嗎？總結并板書: 二、在一定條件下，各種形式的能量都可以相互轉化。能量還可以從一個物體轉移到另一個物體。【設置問題情境一】：當你騎著自行車走在上學的路上，停止蹬腳踏后，隔一會自行車會停下來，自行車的動能消失了嗎？它減小的能量跑到哪里去了？【設置問題情境二】閱讀課本P28“想想議議”，思考：秋千和乒乓球的能量丟失了嗎？【想想議議】1.放在最高點的乒乓球具有什么形式的能？2.下落的過程中每次跳起的高度有什么變化？3.機械能是否守恒？是否失去了能量？減小的機械能到哪里了？模擬實驗：1.演示實驗：在課桌上平鋪一層薄橡皮泥，使乒乓球豎直下落，觀察乒乓球在橡皮泥上跳動幾下，就停止了，橡皮泥表面留下了乒乓球的印跡。請分析現象產生的原因？2.類比理解：乒乓球在空氣中運動會變熱，你能理解嗎？見過流星嗎？知道流星產生的原因嗎？流星是行星際空間的塵粒和固體塊(流星體)闖入地球大氣圈同大氣摩擦燃燒產生的光跡。總結：乒乓球在跳動的過程中對外做功（對地面做功、和空氣摩擦做功），轉化為其他形式的能量。【過渡】：能量在轉移的過程中，能量的總量變化了嗎？例題：把質量為1kg，溫度為90的熱水與質量為2kg，溫度為15的冷水混合，得到40的溫水，求熱水放出的熱量和冷水吸收的熱量？已知水的比熱容是4.2103 J /（kg）。 （不計熱損失）【提出問題】：熱水放出的熱量和冷水吸收的熱量在數值上有什么關系？這說明了什么？【歸納總結】：科學工作者用能量的觀點把自然界的各種現象聯系起來，從而發現了能量守恒定律。板書: 三、能量守恒定律的內容：能量既不會憑空消滅，也不會憑空產生，它只會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。【指出】能量的守恒定律是自然界中最普遍、最重要的基本定律之一。無論什么問題，什么現象，都服從能量的守恒定律。它是人類認識自然、利用自然、保護自然的有力武器。【想想議議】有人曾設想制造一種不需要動力就能源源不斷地對外做功的機器，人們把這種機器叫永動機。你能不能從能量守恒的角度說明它為什么不能一直工作下去嗎？答案預設：奔馳的駿馬具有機械能、核電站的核燃料具有核能太陽具有太陽能刮的風具有風能等等（設計意圖：通過學生列舉的例子，使他們認識到能量的形式及存在情況，為下一步能量的轉移和轉化的學習打下基礎。）學生開始實驗，以同桌為小組進行，觀察手、溫度計、小電扇和鋼筆桿的變化，并根據實驗現象思考討論分析原因：1、來回迅速摩擦雙手，感覺手變熱了。討論分析原因是克服摩擦做功，使手的內能增加，此過程把機械能轉化為內能。2、黑塑料袋內盛水,插入溫度計后系好,放在陽光下一段時間后，看到溫度計的示數上升了。討論分析原因是太陽的內能轉移到水中。3、將連在小電扇上的太陽能電池對著陽光，小風扇轉動。討論分析原因是太陽能轉化為電能。4、用鋼筆桿在頭發或毛衣上摩擦后再靠近細小的紙片，紙片被吸引。討論分析原因是機械能轉化為電能。（設計意圖：利用“練一練”及課本第27頁中圖14.3-1的補充填寫，使學生進一步理解能量的轉移和轉化，培養學生觀察、分析、推理的能力。體會物理與生活、生產和科學的聯系。）學生利用切身體會，思考、討論、分析自行車的能量到哪里去了。學生回答：可能轉化為其他形式的能量了。學生認真閱讀“想想議議”思考、討論秋千、乒乓球的能量到哪里去了。思考并回答：1.重力勢能2. 每次跳的高度都降低。3.機械能不再守恒，沒有失去能量，因為下落的過程中有摩擦，把機械能轉化成了內能。學生討論：乒乓球對橡皮泥做功，使橡皮泥發生了形變。消耗了部分機械能。學生通過對流星形成的理解，知道乒乓球在空氣中運動和空氣摩擦生熱，消耗了部分機械能。（設計意圖：通過乒乓球在桌面上的來回跳動，高度并不斷下降的實驗及流星的形成類比，讓學生找出機械能不守恒的原因，幫助學生理解能量守恒，突破難點）。學生思考完成例題：解：冷水吸收的熱量為：Q吸=cm（tt0）=4.2103J /（kg）2kg（40-15）=2.1105J熱水放出的熱量為：Q放=cm（t0t）=4.2103J /（kg）1kg（90-40）=2.1105J在不計熱損失的情況下，熱水放出的熱量和冷水吸收的熱量在數值上是相等的，這說明能量在轉移的過程中，能量的總量不變。（設計意圖：利用例題，使學生知道能量在轉移時總量是不變的，為能量守恒定律的得出做下鋪墊，同時又復習了熱量的計算。）學生認識能量守恒定律的重要性。學生思考、討論后回答：不消耗能量而能永遠對外做功的機器是不存在的，它違反了能量守恒定律三、課堂小結回顧本節課“你學到了什么？”學生討論發言，梳理本節知識要點，見附件1。四、課堂檢測師巡視、講評完成檢測題（見附件2）五、布置作業動手動腦學物理1、2、3。課后完成。【板書設計】： 第三節 能量的轉化和守恒一、能量存在的形式：機械能、太陽能、風能、化學能、核能等二、能量守恒定律內容：能量既不會憑空消滅，也不會憑空產生，它只會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。【教學反思】：一、亮點：1.在處理P28“想想議議”中乒乓球的能量到哪里去了這個難點時，我設計了讓乒乓球跳動時落在橡皮泥上，觀察印跡來分析能量的轉化，使學生認識到能量并沒消滅，并類比流星的形成來說明乒乓球與空氣摩擦生熱。2.在進行能量轉移的過程中，用一道關于熱量冷熱水混合的計算題，即復習了熱量的計算，又讓學生明白在能量轉移過程中，能量的總和不變。3.設計了一道習題，從能量守恒定律的角度去理解改變內能的兩種方法。深化了對知識的理解。二、困惑：在處理P28“想想議議” ，即用能量守恒定律分析“永動機”失敗的原因時，感覺不好處理，感覺力度不到位。【附件一】：【附件二】：達標檢測：1指出下列現象中能量的轉化和轉移情況（1）氣體膨脹做功 （2）植物進行光合作用 （3）燃料燃燒 2如右上圖所示，在試管內裝一些水，用軟木塞塞住，用酒精燈加熱試管使水沸騰，水蒸氣會把軟木塞沖出在水蒸氣沖出軟木塞的過程中，_________的內能減少而軟木塞的________能增加3、冰塊沿地面滑動，往往會逐漸融化，在這一過程中是 能轉化為 能,但能量的總量_______。4太陽是一個巨大的能源，直接利用太陽能不會污染環境圍繞地球運轉的通信衛星，其兩翼安裝的太陽電池板，能把________能直接轉化成_______能，供通信衛星使用。 5、下列過程中，屬于內能轉化為機械能的是（ ）A、寒冷天氣快速搓手，手會感到暖和。B、水輪機帶動發電機發電。C、燒紅的鐵塊放入水中，冷水變熱。D、壺中的水沸騰時，壺蓋不斷地在跳動。6、從能的轉化和守恒的觀點來看，用熱傳遞的方法來改變物體的內能，實質上是能量的的過程，用做功方法來改變物體的內能，實質上是能量的 過程。答案：1、（1）內能轉化為機械能 （2）太陽能轉化為化學能 （3）化學能轉化為內能2、內能 機械能 3、內能 機械能 不變 4、太陽能 電能5.D 6.轉移 轉化 9