資源簡介

人教版物理九年級全冊
14.3《能量的轉化和守恒》教學設計
課題名 14.3能量的轉化和守恒
核心素養 教學目標 一、物理觀念 1.知道能量守恒定律. 2.能舉出日常生活中能量守恒的實例. 3.理解自然界中各種能量間的聯系和相互轉化、轉移的規律. 二、科學思維 通過學生討論,體會能量不會憑空消失，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. 科學探究 通過學生自己動手做小實驗，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. 四、科學態度與責任 1.通過學生動手實驗，激發學生的學習興趣. 2.對能量的轉化和守恒有一個感性的認識，為建立科學的世界觀和思維方法打基礎.
教學重點 各種形式的能的轉化；能量守恒定律.
教學難點 區別能量轉移和能量轉化，并運用能量守恒定律分析具體問題.
教學準備 多媒體課件、塑料袋（黑色）、水、溫度計、太陽能電池太陽帽、火柴、鐵絲、酒精燈、鋼球、單擺、細線、乒乓球.
教學過程 一、新課導入 教師：出示多種多樣的運動形式，你能說出下面物體都具有什么形式的能量嗎？那么這些能量之間是否可以互相轉化呢？我們來一起探究一下吧！ 二、新課教學 （一）能量的轉化 1.能量的轉化 思考：1.金屬零件在砂輪上打磨時，為什么會發熱發光？ 2.在煤氣灶上放一鍋冷水，過一段時間后水會發熱，這是什么原因？ 學生討論后，老師總結：自然界中，能量不僅可以從一個物體轉移到另一個物體，形式多樣的能量之間還可以相互轉化。 師請大家自己動手完成教材P27頁《想想做做》中的小實驗. 學生分組進行實驗. 小組1完成實驗1：來回迅速摩擦雙手； 小組2完成實驗2，小組3完成實驗3，小組4完成實驗4.實驗結束后各小組派一名代表發言. 教師引導學生互相交流、點評，對回答不完善的地方可補充完善.分析歸納、得出結論： 實驗1：說明機械能轉化為內能 實驗2：說明太陽能轉化為內能； 實驗3：說明太陽能轉化為電能，再轉化為動能； 實驗4：說明機械能轉化為電能. 師請大家再列舉一些類似事例. 學生思考、分析和討論. 師 由此可見，自然界中的各種現象之間是互相聯系的，在一定的條件下，各種形式的能量都可以相互轉化. 教師引導學生看教材P27頁圖14.3-1，思考并舉例補充完整. 學生舉例，師就學生所舉事例引導學生分析，點評. （教師重點介紹氣體膨脹做功；水力發電；電流通過電熱器；電流通過電動機；植物光合作用等現象中的能量轉化.） 2.能量的轉移 老師出示圖片：寒冷的冬天涼風瑟瑟，人們利用熱水袋取暖，熱量從高溫物體轉移到低溫物體，熱量發生了轉移；發電站通過導線，將電能傳輸到千家萬戶，電能發生了轉移。 這是一個牛頓擺，我們將小球抬起后釋放觀察會發生什么？我們發現運動的小球撞擊后靜止了，而原本靜止的小球開始運動。同學們思考一下 這說明了什么 這說明運動的小球通過撞擊將機械能轉移給了靜止的小球,可見機械能在一定條件下也可以發生轉移.由此我們可以得出一個結論：相同形式的能量在一定條件下可以發生轉移在轉移的過程中能量的形式沒有發生變化。 3.能量轉化和轉移的方向性 內能總是自發地從高溫物體向低溫物體轉移，而不會自發地由低溫物體向高溫物體轉移。 機械能可以全部轉化為內能而內能不可能全部轉化為機械能而不引起其他變化。熱機的效率不可能是100％。 例如：電能可以使電燈發光，同時產生內能散失在空氣中，但這些內能卻無法自動轉化為電能。該現象說明能量的轉化具有方向性。 例如：把熾熱的鐵放到水中，是水吸收了鐵放出的熱量，一會兒后鐵的溫度與水的溫度相等，但此時水的熱能不會再轉化為鐵的熱能，使鐵恢復原來的溫度。這說明能量轉化具有方向性。 能量守恒定律 1.教師演示實驗： （1）單擺實驗； （2）把乒乓球從高處釋放的實驗. 師單擺擺動的幅度越來越小，最終停了下來；乒乓球彈跳的高度越來越小，最終停了下來.這是為什么？它們的能量丟失了嗎？減少的機械能到哪里去了？ 生思考、討論和交流，發表各自的見解. 教師引導學生分析：單擺、乒乓球克服空氣阻力做功，機械能逐步轉化為內能.每次機械能減少了多少，內能相應地就增加了多少，因此，總能量并沒有變化，只是換了一種形式.由此可見，能量的總量是不變的.再例如，把燒熱的金屬塊，投到冷水中，冷水、盛水的容器以及周圍的空氣等，都要吸收熱量，它們所吸收的熱量總和跟金屬塊放出的熱量相等.所以說，盡管有的時候，物體某種形式的能量，可能轉移到幾個物體或轉化成幾種形式的能量，但能量的總量還是保持不變.也就是說某物體損失的能量等于幾個物體得到的能量的總和. 教師總結：大量事實證明，在普遍存在的能量的轉化和轉移過程中，消耗多少某種形式的能量，就得到多少其他形式的能量，能的總量是保持不變的. 科學工作者經過長期的實踐探索，直到19世紀，才確立了這個自然界最普遍的定律——能量守恒定律. 注意：能量的轉化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之一： （1）能量守恒定律普遍適用.在形形色色的自然現象中，只要有能量的轉化，就一定服從能量守恒的規律.無論是物理的、化學的問題還是地質的、生物的、天文的問題，大到宇宙天體的演變，小到原子核內部粒子的運動，都遵循能量守恒的規律. （2）能量守恒定律是人類認識自然、利用自然、保護自然的有力武器和重要依據. （3）能量守恒定律反映了自然現象的普遍聯系.揭示了自然界的各種現象都不是孤立的，而是相互聯系的. 師 既然能量是守恒的，不可能消滅，為什么我們還要節約能源？ 這個問題我們可以用上節課的知識舉例說明。這是我們上一節課中學習的內燃機工作時的能流圖，同學們還記得嗎？根據今天所學的能量守恒定律，我們可以得出燃料的化學能E =有用的機械能E1 +燃料未完全燃燒損耗的能量E2 +機械裝置吸收的能量E3 +廢氣帶走的能量E4 +機械摩擦的損耗E5，雖然前后能量的總和相等，但E2 E3 E4 E5 這些能量散失在環境中，不能自發的用來驅動機器，為人類的生產生活做出貢獻，所以說總的能量雖然是守恒的，但能夠為人類所能利用的能量卻是有限的。因此我們仍然需要節約能量。 在人類發展的歷史中有不少人曾經設想制造一種不需要動力就能源源不斷對外做功的機器，人們把這種機器叫做永動機。課本中就有一種永動機的方案，設計者是這樣想的通過高處的水流沖擊葉片，葉片轉動用來對外做功（如：打磨金屬），同時帶動抽水機從低處將水抽到高處從而循環工作，對于這個設計你怎么看？永動機能夠制造成功嗎？當然不可能，因為整個裝置無論水流動時候的摩擦，還是機器運轉時侯的摩擦都會將 機械能轉化為不能有效利用的內能，使得機械能在不斷減小機器最終停止運轉，更不用說利用機器來對外做功了。那有同學可能會認為，如果我消除所有的摩擦，那機器不就可以一直運轉下去了嗎？當然這種想法是很美好的。但人類其實只能不斷地減小機器摩擦，卻無法徹底消除摩擦。 課堂小結 同學們，我們通過這節課的學習，收獲了不少知識.我們知道了一個重要的基本的普遍的規律——能量守恒定律.明白了自然界中的各種現象是相互聯系的，不是孤立的.能量守恒定律在人類認識自然、利用自然和保護自然中提供了重要依據和有力保障.好，謝謝大家！
布置作業 課后題
板書設計
教學反思 1.通過學生自己做小實驗，激發學生的學習興趣，對物理規律有一個感性的認識.通過多舉例，多聯系生活鍛煉學生分析問題的能力.體會能量之間的相互轉化來反映自然界各種現象的內在聯系.學生在邊實驗邊分析中獲得了物理知識，學會了物理的學習方法.同時師生互動效果好，營造了良好的學習氛圍. 2.在幫助學生理解能量轉化、轉移過程中，能的總量保持不變時，采用演示實驗，由學生視覺上觀察到的表面現象入手進行引導剖析，揭開能量的真相——機械能不是消失了，而是轉化成另一種形式的內能.這樣由淺入深，水到渠成，學生自然就會明白了，能量不會憑空消失，也不會憑空產生. 3.在幫助學生理解能量守恒定律時，最后提出問題：先前總有人設想制造永動機，結果都是失敗了，這樣一個事實，讓學生思考、討論.應證了能量守恒定律為人類認識自然、利用自然和保護自然提供了重要依據和有力保障.

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