苏科版九年级物理 18.4 能量转化的基本规律 教案

能量转化的基本规律
教学目标
(1)知道能量是可以转移和转化的．
(2)知道能量守恒定律，并能用它来解释有关简单的实际问题．
(3)初步了解能量转移和能量转化的方向性．
重点难点
重点：
能量转化和守恒定律．
难点：
对能量转移和转化的方向性的认识．
教学过程
【导入】新课导入
师：老师这里有一个玩具小汽车，同学们有哪些方法可以使它跑起来？
生：①可以用手推。——这个是利用人的能量转化为车的机械能；
②可以用弹簧推。——这是利用弹簧的弹性势能转化为小车的机械能；
③可以利用电动机助力。——这是将电能转化为机械能；
④设计一个蒸汽机。——这是利用燃料的化学能转化为内能再转化为机械能；
⑤设计一个斜面，让小车从高处滑下。——这是将重力势能转化成动能。
【讲授】新课教学
活动一：探究能量守恒定律
师：小车的运动其实是我们在能量转化或转移过程中利用能量的。在前一阶段我们学习了电能的产生和利用。哪位同学来阐述一下火力发电的过程中能量是如何转化的？
生答：燃烧煤炭对水加热，产生高温高压蒸汽，主要是将化学能转化为蒸汽的内能；
高温蒸汽推动发电机发电，是电能转化为机械能，再转化为电能；
电动机带动机械运转，是电能转化为机械能的过程；电流流过灯泡发光，是电能转化为光能；电能流过蓄电池将电能储存起来是将电能转化为化学能……（点击ppt展示）
师：刚才这些例子都说明我们是在能的转化或转移过程中利用能量的。大家思考一下，还以玩具小车为例，我们是否可以设计出一辆不需要消耗任何能量却能自动运转的小车呢？请大家小组讨论一下。
生小组讨论展示。
师：历史上就曾有人有这样的一种想法，他们设计出这样一种滴水装置。（ppt展示）他们希望利用这样的盆和毛巾将水一级一级向上提，试想，如果可以的话就不需要用抽水机来提水了。老师提供了一些实验器材给大家，请你们来做一个这样的模拟实验，看一看在什么情况下，棉纱能使杯中的水滴出来？
学生实验并讨论。
师：根据大家的实验结果，这些发明家设计的这种滴水装置能否替代抽水机，保持它的持续工作？
学生回答：不可能，要使棉纱中的水滴落下来，必须使杯外的棉纱低于液面才可以。
师：这种滴水装置是不少人曾设计的“永动机”的一种。（ppt投影）所谓“永动机”：是一种不需要消耗任何能量，却能永远地运动并对外做功。这是一种非常美好的想象，历史上，用很多人，包括著名的画家达芬奇也在孜孜以求的设计出这样一种“永动机”，（ppt投影），但是无一例外，这些“永动机”都失败了。科学家们认为，自然界中总存在一条法则：它使我们不可能无中生有地获得能量。各种形式的能量在相互转化时，似乎总遵循某种规律，其总量保持不变。（ppt投影能量守恒定律并板书 ）
生齐读。
师：这个能量守恒定律告诉了我们些什么？
学生解释。
师：能量守恒定律是19世纪自然科学的三大发现之一，是自然界最普遍最重要的基本定律之一，恩格斯把它称为“伟大的运动基本定律”，自然界的一切变化过程，小到原子世界大到宇宙空间都无一例外的遵循能量守恒定律。
学生举手提问：能量是守恒的，就不会消失，为什么还会出现现在的能源危机呢？
活动二：探究能量转化和转移的方向性
师：那请我们同学带着这样的问题阅读课本95-96页内容。
学生阅读课本。
师展示两幅图：这两幅图说明了什么？（投影ppt）
生：自然界中水自动从高处流向低处，热量总是从高温物体传到低温物体。
师：那水能自动从低处流向高处，热量能从低温物体传向高温物体吗？
生：不会出现。
师：那这说明了什么？
生：能量的转化和转移是具有方向性的。（投影ppt，师板书）
师：烧开水时，燃烧的煤、天然气的化学能转化为水的内能。当水渐渐凉下来时，水减少的内能是不会再自动转化为煤或天然气的化学能；行驶中的汽车克服摩擦阻力，使地面和车轮变热，机械能转化为内能，但地面和车轮的内能是不可以再推动汽车行驶的。虽然这些能量的总和没有变化，但是它无法自动转化为其它形式的能量，因此很难或者无法再利用。这两个就是我们今天学习的能量转化的基本规律（板书课题：四、能量转化的基本规律）。
根据能量转化基本规律可以知道，我们可利用的能量是只会减小的，因此，节约能源和更有效率的利用能源是我们人类亟需解决的重要问题。这也是能量守恒和能源危机不矛盾的原因。
【练习】作业布置
讨论下面的两个题目，并作出解释。
1.小华在做如图所示的滚摆实验时，发现滚摆每次上升的高度逐渐减小。小华想：“这是否说明在动能与重力势能相互转化的过程中，整个装置的能量不守恒呢？这不是与能量守恒定律相矛盾吗？”请你帮小华解决他的困惑。
2.有人设计了如图所示的“永动机”：在距离地面一定高度处架设了一个水槽，水从槽底的管中流出冲击水轮机，水轮机的轴上安装有一个抽水机和一个砂轮。他希望抽水机把地面水槽里的水抽上去，这样循环不已，机器不停地转动，就可以永久的用砂轮磨制工件了。
请分析，高处水槽中水的势能转化成了哪几种形式的能量？这个机器是否能够永远运动下去？