课程基本信息
课例编号 学科 物理 年级 9年级 学期 第1学期
课题 能量的转化和守恒
教科书 书名: 物理 九年级全一册 出版社:人教版 出版日期: 2013 年 6 月
教学人员
姓名 单位
授课教师
指导教师
指导教师
指导教师
指导教师
教学目标
教学目标: 知识目标:能列举各种能量之间的转化及同种能量之间的转移,理解能量守恒定律。 能力目标:通过分析生活中的实例和小实验,发现各种现象的内在联系,体会能量的转化和转移,有用能量守恒定律的观点分析物理现象的意识。 情感目标:通过列举日常生活中能量转化的实例,认识能量转化的普遍性,体会科学知识源于生活、用于生活。 教学重点: 能量的转化和能量守恒定律 教学难点: 理解能量守恒定律
教学过程
时间 教学环节 主要师生活动
2分钟 引入 内能是生活中常见的一种能量形式,人类利用内能制造了蒸汽机,拉开第一次工业革命的序幕。 这是汽轮机的模型。 【点PPT】播放视频 问:你看到了什么现象? 答:酒精灯给金属盒里的水加热一段时间后,叶轮转动起来。【点PPT】 问:你能解释一下产生这个现象的原因吗? 答:水沸腾后,产生大量的水蒸气,水蒸气对叶轮做功,推动叶轮转动。在此过程中,【点PPT】水蒸气的内能【点PPT】转化为叶轮的机械能。 我们已经知道,内能可以转化为机械能,机械能也可以转化为内能。 例如用高速旋转的砂轮打磨金属时,就是通过摩擦做功,【点PPT】完成机械能向内能的转化。 (默数1、2)
10分钟 能量的转化和转移 除了机械能和内能以外,生活中还有各种各样的能量形式,常见的还有【点PPT】璀璨的灯光发出的光能、【点PPT】高耸的电线中输送的电能。 这些能量之间的相互转化,为我们的生活带来极大的便利。 对我们日常生产生活至关重要的电能,就主要来自其他形式能量的转化。 (默数1、2)截断巫山云雨,高峡出平湖。世界上最大的水利枢纽工程【手指PPT】——三峡水电站,就是把水的机械能转化为电能。 (默数1、2) 炎炎夏日,当我们接通电源,电风扇就能为我们送来习习凉风,电能又转化为机械能为我们人类服务啦! (默数1、2) 【点PPT】播放视频 老师这里有一个小风扇,接通电源,看,小风扇转起来了 同学们猜一猜,老师用的是几号电池呢? 三、二、一 哇!竟然是土豆,它们居然也能发电! (默数1、2) 我们把铜片和锌片插在煮熟的土豆里,然后接出电极,就制成了最简易的电池——土豆电池。 土豆电池在使用时,将化学能转化为了电能。 其实我们平时使用的电池和它的原理是一样的,生活中常见的【点PPT】干电池,【点PPT】氧化银电池,也就是纽扣电池,【点PPT】铅酸蓄电池,【点PPT】锂电池,【点PPT】都是把“电”以化学能的形式储存起来。当我们用轻便的笔记本电脑进行工作;用小巧的智能手机阅读电子书刊时,电池就将储存起来的化学能,转化为我们所需的电能。 (默数1、2) 当电量不足时,我们就要给手机、笔记本电脑充电续航, 【点PPT】此时又将电能转化为化学能。 (默数1、2) 我们知道,【点PPT】化学能和电能之间在一定条件下可以相互转化,在此之前我们还知道【点PPT】电能和机械能,【点PPT】机械能和内能,在一定条件下也是可以相互转化。太阳和电灯带给我们光明,所以光能也是一种重要的能量形式。 (默数1、2) 用土豆可以驱动小电扇, (视频中的配音)【点PPT】 那我们也让它来上演一场灯光秀吧! 小彩灯闪烁起来了! (默数1、2) 同学们想一想,在这个过程中,都发生了哪些能量转化呢? 同学们说的很好!土豆电池的【点PPT】化学能转化为电能,【点PPT】电能又转化为光能。 (默数1、2) 同样,无论是舞台上美轮美奂的灯光,还是舞台下不停运转的摄影机,无疑都需要电能才可以工作。 (默数1、2) 而在遥远的月球,承载着人类探月梦想的玉兔二号,又是如何获取能量为车上的电子设备供电的呢?玉兔二号是利用太阳能板,把光能转化成电能的。 (默数1、2) 电灯、太阳能电池让电能与光能之间实现了转化。 (默数1、2) 老师这里有一个电动小车,我们一起来看一看,它是如何运动起来的 【点PPT】播放视频 这是电动小车、感温片、散热片、塑料盒、铝盒。将冰水倒入塑料盒里;将热水倒入铝盒里 看!小车运动起来了 (默数1、2) 这说明它获得了机械能。 问:小车的机械能从何而来? (默数1、2) 答:没错!是电能。那电能如何得到的呢? 【点PPT】是小车上的感温片,利用温度差, 【点PPT】把内能转化为电能的。 反过来,电能是否可以转化为内能呢。生活中这样的实例比比皆是。 (默数1、2) 例如:我们常用的电饭煲、电热毯、电饼铛、电炉子。 (默数1、2) 这就是内能和电能之间的相互转化。那内能和光能是否也可以相互转化呢?(默数1、2) 炽热的铁水会发出红热的光,是内能转化为光能; 【点PPT】用太阳灶烧水,就是将光能转化为内能 (默数1、2) 原来,内能和光能之间也可以发生相互转化! 能量的转化不仅仅存在于人类的生产生活中,大自然中的生物也离不开能量的转化。 (默数1、2) 纤细的幼苗通过光合作用,把光能转化为化学能提供成长的养分; 【点PPT】萤火虫,把化学能转化为光能,点亮夜空。 (默数1、2) 自然界的生物实现了光能和化学能的转化。 是不是你已经已经发现了,我们的周围,无论是简单的机械运动还是复杂的化学反应,无论是光现象、热现象还是无处不在的电现象,都有着内在的联系。而这些联系常常以能量转化的形式发生着。 内能,机械能,电能,化学能,光能等能量之间,(默数1、2)在一定条件下都可以相互转化。能量转化的过程,实际上是做功的过程。 不同形式的能量之间,在一定条件下可以相互转化,而相同形式的能量则可以发生转移。(默数1、2) 寒冷的冬日,用暖手宝暖手时,发生热传递,热量从高温物体转移到低温物体。 【点PPT】西电东送工程,通过特高压输电线,把西部省区的电能转移到电力紧缺的东部沿海地区。 同样,机械能也可以发生转移。(默数1、2) 【点PPT】老师这里有一个牛顿摆,将右侧的小球提升到一定高度,由静止释放, 【点PPT】观察小球的运动情况。 我们观察到,右边的小球撞击后静止了,而左边的小球向左摆动。 同学们想一想,这说明什么?右侧小球的机械能通过碰撞,转移给了左侧小球。可见,机械能在一定条件下也可以发生转移。 所以我们可以得出这样一个结论,同种形式的能量在一定条件下可以发生转移。在转移的过程中,能量的形式没有发生改变。(默数1、2)
10分钟 能量守恒定律 18世纪末到19世纪初,自然科学上的一系列重大发现,揭示出各种自然现象之间的普遍联系。正是在这种情况下,迈尔、焦耳、亥姆霍兹等,从事七八种专业的十多位科学家,做了大量的实验,分别通过不同的途径各自独立的发现了能量守恒定律。 而在这一系列的研究过程当中,以焦耳所做的贡献最大。所以,能量的单位,就以他的名字来命名了。 (默数1、2) 大量事实表明,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。 这就是著名的能量守恒定律。 能量守恒定律,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。 【点PPT】能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。 物理学中的声、光、力、热、电等现象都遵循能量守恒定律。 人类从日常生活到科学研究,都离不开能量守恒定律。 既然能量是守恒的,为什么还要节能呢?为了说明这个问题,我们一起来看 (默数1、2) 我们将一个乒乓球由静止释放 (随着视频说)乒乓球弹起的高度在逐渐减小,最后会停下来。 乒乓球的机械能在减少。 问:你知道减少的能量去哪里了吗? (默数1、2) 根据能量守恒定律,我们知道机械能只能是转化为其他形式的能量了。 (默数1、2) 乒乓球在空中运动过程中,与空气会“摩擦生热”,与地面碰撞的过程中,会“压缩变形”,并发出“砰砰”的声音,都会把机械能转化为不可回收再利用的内能和声能,乒乓球的机械能就越来越小,弹起的高度越来越低。 根据能量守恒定律可知,某种形式的能量减少多少,其他形式的能量或其他物体的能量就会增加多少。 而在能量转化和转移的过程中,能量的总量没有发生变化。 既然能量是守恒的,一部分人就想制造出一台永动机,它在不消耗任何燃料和动力的情况下,可以不停的工作。 课本中有一个永动机的设计方案,设计者是这么想的:【点PPT】【手指PPT】通过高处的水流冲击叶片,让叶片转动带动抽水器,再将水抽回到高处,从而循环工作。 图中中间部分就是安装了一个砂轮,这样,人们就能利用它来工作了。 对于这个设想,你怎么看?这种机器有可能制成吗? (默数1、2) 很明显,不可能!因为整个装置无论是水流动时产生的摩擦,还是机器转动时产生的摩擦,都会使机械能转化为内能,这些内能不可能被回收再利用,从而造成机械能的损失。更何况还要用这台机器来工作,这样就有更多的机械能转化成为不可再利用的其他形式的能。 所以这种设想是不切实际的,违反了能量守恒定律。 那有的同学会问:如果我们消除所有的能量损失,这样永动机不就可以实现了吗? (默数1、2) 当然,这种想法很美好。可现实能够实现吗?其实同学们早就知道:能量损失是不可能完全消除的。 (默数1、2) 例如,电风扇,人们总是希望它能够百分之百的把电能转化为机械能。但是,长时间工作以后,用手触摸电动机外壳,会发现外壳很热。这是由于电能在转化为机械能的同时,也有一部分转化为了内能。 【点PPT】除此之外,我们在给手机充电时,总是希望电能能够百分之百的以化学能的形式储存在电池当中。可是,这个愿望也是不能够实现的。电池在充电过程中发热了!电能又一次转化为 “无用”的内能。 换句话说,我们最初始的总能量。不可能完全的、百分之百地被利用。 总有一部分能量,要么转化为我们不需要的能量形式;要么,通过振动、热传递等方式,转移给其他物体了。 从而,降低我们对能量利用的效率。 想要节约能源,就要努力减少这部分损失的能量,从而提高有用的能量,占总能量的比例。也就是说,我们要提高能量利用的效率。 这里有一些我们生活中常见装置和机械的效率,我们一起来看一下。 太阳能电池的工作效率仅有16%,仅相当于一片树叶光合作用的效率,甚至比某些植物还要低一些。如果能提高效率,这种清洁的能源将更好的造福人类。 锂电池充电时的效率最高可达99%,以其特有的性能优势,已经得到广泛的应用。 我们不但要减少能量的损失,努力提高效率。我们还要充分的利用能量之间的转化,开发更清洁的新能源。
2分钟 课堂小结 祖国的建设需要创新型人才,希望未来有你们的身影。能量守恒定律作为最普遍、最重要的定律之一,对我们的生产生活至关重要,让我们一起重温一下,人类这一伟大的发现。 本节课我们通过大量的实验和生活中的现象,了解到 【点PPT】不同形式的能量可以转化, 【点PPT】相同形式的能量可以转移, 【点PPT】能量既不会凭空产生,也不会凭空消灭 【点PPT】在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。 由于可利用的能源是有限的,我们应该 【点PPT】节约能源、提高能量利用效率、开发新能源。
1分钟 布置作业 今天的作业是: 1.基础性作业:完成学生资源中的课后练习 【点PPT】 2.拓展性作业:你知道家用轿车、拖拉机、电动单车等车辆的效率吗?试着了解一下。 今天,我们就学习到这里,同学们,再见。
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