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第七章 内能
华师大版九年级上册
第4节 能量的转化与守恒
教学目标
科学观念：能列举各种形式的能量；能列举各种能量之间的转化及
同种能量之间的转移；知道不同能量形式的转化过程中能量的总
量保持不变；知道能量守恒定律，能举出日常生活中能量守恒的
实例。
科学思维：通过问题的设置，培养学生分析、综合和归纳能力。
探究实践：通过讨论交流、小实验等活动突出学生的主体性地位，
培养探究精神和合作意识。
态度责任：通过列举日常生活中能量转化的例子，让学生认识能量
转化的普遍性，体会科学知识源于生活、用于生活，激发学生学
习的兴趣。
回忆：
我们知道的自然界中存在着各种各样形式的能。
举例说一说你知道哪些能量形式？
太阳能、电能、光能、声能、核能、内能、机械能（动能、势能）风能、化学能、生物质能……。
新知讲解
一、自然界的能量
1、能量无所不在，自然界中的能量多种多样。
能量是一切物质运动的源泉，是一切生命活动的基础。
新知讲解
2、太阳是地球的生命之源，地球上绝大部分能量来自太阳。
1）雷电显示出巨大的能量。一次雷电所释放的能量平均有 6×106 kW·h电力， 相当于一座中等发电厂一天内所发出的电能。
2）高山峡谷中不断冲落下来的水流具有巨大的能量，常利用来发电。海边河口潮水每日的起落，蕴藏着不小的能量。
3）来自地球深处的能量，触发地震及火山的喷发。一次强烈地震所释放的能量是十分巨大的。一次8级地震释放的 能量超过一枚氢弹释放的能量。地热温 泉是来自地球深处的内能，它给我们带来了清洁的能源。
4）煤、石油、天然气中蕴藏着的化学能，经燃烧大量为人类所利用。 生物体内包含着能量，马吃草、鹰吃鱼正是为了补充能量。
阅读：
视窗：
讨论交流
这些自然界中这么多种形式的能量会发生变化吗？举例说明。
热传递过程中热能发生了，所以能量可能会发生转移；做功改变物体的内能，说明能量就是表示物体做功的物理量，所以也可能发生转化。又如各种形式的发电，就是将其他形式的能量转化为电能。
讨论交流：
二、能量的转移
1、能量是可以发生转移的；热传递就是热能的转移。
2、能量可以从一个物体转移到另一个物体，从空间的一处转移到另一处。
3、能量转移过程中，能量的形式没有发生改变，能的总量保持不变。
4、能量转移的应用举例：
1）铁锤敲击铁钉时，铁锤的能量就转移到了铁钉上， 铁钉得到能量进入木块。
2）动能池塘中的水波将中心部分的振动向四面八方传播开去。这时中心部分水面的振动能量就不断向四周转移。
3）广播、电视、移动通信，是利用电磁波传播而实现的信息传递过程，同时也是电磁波能量的转移。从广播电台、电视台或移动通信基站发出的信息传播到各用户处，还是依靠电磁波能量的转移。
新知讲解
5、能量转移的应用举例：
1）铁锤敲击铁钉时，铁锤的能量就转移
到了铁钉上， 铁钉得到能量进入木块。
2）动能池塘中的水波将中心部分的振动向四
面八方传播开去。这时中心部分水面的振动能量
就不断向四周转移。
3）广播、电视、移动通信，是利用电磁波传
播而实现的信息传递过程，同时也是电磁波能量
的转移。从广播电台、电视台或移动通信基站发
出的信息传播到各用户处，还是依靠电磁波能量
的转移。
视频：
能量的转移
（点击图片播放）
讨论交流
自然界中，不同形式的能量之间会发生转化吗？
一定条件下，不同形式的能量之间可以发生转化。如，光合作用、燃料燃烧、生物呼吸、发电、摩擦生热等都存在着能量间的转化。
新知讲解
三、能量形式的转化
1、不同形式的能量在一定条件下是可以发生转化的；
2、自然界中能量的转化普遍存在。
3、能量的转化，实质上就是能量转从一种形式转化成另一种形式的过程。
4、做功的过程就是能量转化的过程, 所以功是能量转化的量度。
5、大量事实告诉我们，任何一种形式的能量在转化为其他形式的能量过程 中，消耗多少某种形式的能量，就得到多少其他形式的能量，能量的总量是保持不变的。
新知讲解
6、能量转化举例：
1）绿色植物的光合作用：
当阳光照射在绿色植物的叶片上时，通过光合作用将阳光的能量以化学能的形式贮存起来。
2）运动员的运动：
运动员消耗的能量来自他所吃进的各种食物。运动员在运动过程中食物的化学能转化为运动员的运动能量及发出大量的热。
3）人类的生命活动：
人类所有的活动都需要能量，无论是体育锻炼，还是工作或思考，甚至在睡眠中也需要能量。所有这些需要的能量都从食物中取得。
小资料：
新知讲解
5）各种发电都实现着能量的转化：
①火力发电：一般是燃烧煤或油，把化学能转化成电能。
优点：投资少，建设周期短。
缺点：对环境污染比较严重。
②风力发电：把风的动能转为电能。
优点：清洁，环境效益好；可再生，永不枯竭；基建周期短；装机规模灵活。
缺点：噪声，视觉污染；占用大片土地；不稳定，
不可控；目前成本仍然很高。
新知讲解
③水力发电：利用水位落差 ，将水的机械能转移为水轮机的机械能，再以机械能推动发电机，从而得到电能。
优点：发电成本低，高效而灵活，还能获得防洪、灌溉、航运、给水以及旅游等多种效益。
缺点： 建站投资高，容量增加难，导致河床变化，影响生物多样性等，还可能出现地质灾害等环境问题。
阅读：
1、我国的水电：
我国是水力资源十分丰富的国家，水能蕴藏量为 6.8亿千瓦，居世界第一位。2009 年建成的长江三峡水电站，32台发电机组年最大发电量约1 000亿千瓦时，可以照亮大半个中国，成为世界上最大的水电站。
2、美国的阳光发电：
世界上目前最大的太阳能组合装置，位于美国加利福尼亚沙漠中的这一装置占地405公顷，由计算机控制的采集镜把 合成油加热到390℃以上，这一装置产生的蒸汽推动涡轮发电机，装机容量达27.5万千瓦。
新知讲解
④阳光发电：由计算机控制的采集镜把合成油加热到390℃以上，这一装置产生的蒸汽推动涡轮发电机。
优点：太阳能资源没有枯竭危险，且资源分布广泛，受地域限制小；太阳能电池主要的材料--硅，原料丰富；无机械转动部件，没有噪声，稳定性好；
缺点：太阳能照射的能量分布密度小；不能连续发电，受季节、昼夜以及阴晴等气象状况影响大；光伏系统
的造价还比较高。
视频：
能量的转化
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新知讲解
7、太阳能的转化途径：
太阳能可转化为风能、水能用于发电、太阳能电池可将太阳光的能量直接转化成电能。还可转化为水的热能用于家庭取暖。通过光合作用太阳能转化为植物的化学能，
动物吃植物或其它动物获得生存
需要的能量，储存在动植物中的
能量经数百万年变成煤、石油天
然气。
归纳：
不同形式的能量在一定条件下可相互转化
阅读：
能量的转化和转移具有方向性
新知讲解
四、能量守恒定律
1、能量的转化和转移都具有一定的方向性；
如，热传递过程中，内能可以自发地从高温物体向低温物体传递，直到热平衡为止，但是不能自发地将热能从低温物体传向高温物体。
再如，绿色植物光合作用过程中，太阳能光能可转化为植物体内的化学能，但化学能不能转化为太阳光能。
新知讲解
2、能量转化和转移过程中，总量保持不变：
能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，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。 这个规律叫做能量守恒定律。
3、能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的基本定律之一。
4、功和能的关系：
视频：
能量守恒定律
（点击图片播放）
新知讲解
4、能量守恒与机械能守恒比较：
1）定义不同：
能量守恒是自然科学中最基本定律之一，观点是能量既不会住凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体到另一种物体或从一种形式转化为另一种形式，转移或转化有一定的方向性，且能的部量保持不变；
机械能是重力势能、弹性势能和动能的总称；机械能守恒是指物体在只有重力或弹力做功的情况下，物体的重力势能或弹性势能和动能间相互转化，转化时机械能总量保持不变。
新知讲解
2）范围不同：
能量守恒范围很广，包括机械能、热能、光能、化学能……等，而机械能守恒只包括重力势能、弹性势能和动能。
3）守恒条件不同：
能量守恒定律是自然界普遍存在的规律，包括能量间的相互转移和转化过程，适用于所有物理现象；而机械能守恒是有条件的，在只有重力和弹力做功时才成立，如果有重力或弹力外的其他力做功时，机械能是不守恒的，但却又符合能量守恒定律。
课堂练习
1、下列事例中，说法正确的是（ ）
A．“长征七号”上升过程中是动能转化为重力势能
B．微波炉通电工作时，将电能直接转化为内能
C．核电站中的核反应堆是进行裂变、且不加控制而获得
核能的一种装置
D．“长征七号”上升过程中是燃料通过燃烧释放内能，
内能转化为机械能
D
课堂练习
2、根据能量守恒定律，判断下列说法正确的是( )
A．发电机可以产生电能
B．电动机工作时消灭了电能
C．发电机和电动机都是转化能量的机器
D．自然界各种能量不断地相互转化，人类不断地消耗各种能
量，总能量在不断减少
C
课堂练习
3、用打桩机打桩,打桩锤从5 m高处自由落下时,锤与桩因冲击力作用,表面温度升高,这说明 ( )
A. 机械能守恒 B. 动能守恒
C. 势能守恒 D. 能量守恒
D
课堂练习
4、学习了内能及能量的转化和守恒后，同学们在一起梳理知识时交流了以下想法，你认为其中不正确的是( )
A．能量在转化和转移的过程中总会有损耗，但能量的总量保持不变
B．热传递改变物体的内能是不同形式的能的相互转化
C．各种形式的能在一定条件下都可以相互转化
D．做功改变物体的内能是不同形式的能的相互转化
B
课堂练习
5、某机器的能量流向如图所示，据此推理该机器可能是( )
A．热机 B．电动机 C．发电机 D．电热水器
B
课堂练习
6、目前长沙城区的老居民小区正在进行水路改造，改造中用到了一种打孔工具——冲击钻。冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下不断地冲击墙壁，打出圆孔，如图所示。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
D
课堂练习
7、根据能量转化与守恒定律，在与外界没有热传递的条件下，物体内能的增加量与外界对物体做功多少相等。为了验证此规律，某兴趣小组设计了如图所示的实验：在容器里装一定质量的水，中间装上带有叶片的转轴，转轴上绕上绳子，绳子另一端通过滑轮与一重物相连；当重物下降时，绳子拉动转轴转动，带动叶片旋转，使容器里的水温度升高，结合水的比热计算出水增加的内能，以此验证水的内能增加量与重物的重力做功多少是否相等。
（绳重和摩擦不计）
(1)为完成此实验，除已提供测质量的电子天平、
刻度尺外，还需要测量工具有_____。
温度计
(2)兴趣小组在实验过程中发现，水内能的增加量小于重物做功的大小，请写出造成这种现象的一种原因： 。
(3)改进实验后，获得了如下数据，规律得到验证。
若使容器内相同质量水的温度升高2.5℃，则125千克的重物需下降_____米。
滑轮存在摩擦
4
课堂总结
1、自然界中存在各种各样的能量形式；
2、在一定条件下，能量间可以发生转化或转移；
3、自然界的重要定律……能量守恒定律：能量既不能消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从 一个物体转移到另一个物体，在转化和转移的过程中具有一定的方向性，其 总量保持不变。
板书设计
7.4能量的转化与守恒
能量形式多样：
转化，如做功
转移，如热传递
能量守恒:
不能消灭，不会创生，形式转化或空间转移；
具有一定的方向性，总量保持不变。
作业布置
1、复习本节课的主要内容；
2、完成作业本中的练习；
3、完成学案中的“课后巩固”。
谢谢
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