14.3 能量的转化和守恒 教案【核心素养目标】（2022新课标）

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第十四章 内能的利用
12.3 能量的转化和守恒
教学目标：
1.物理观念：
（1）了解各种不同形式的能，知道能量是一个重要的物理量。
（2）理解能量转化和守恒定律。
（3）能用能量守恒的观点分析、解释实际问题。
2.科学思维：
（1）通过对生活中能量转化的实例分析，理解能量守恒定律的确切含义。
（2）了解任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。
3.科学探究：
通过想想做做小实验探究能量的转化或转移。
4.科学态度与责任：
了解汽车在行驶过程中，燃料的化学能通过燃烧转化燃气的内能，再通过热机做功把内能转化为机械能。在这个过程中，燃料的化学能的一部分转化为机械能，一部分转化为热机和周围环境的内能。而周围环境的内能无法再利用。树立节能意识。
教学重点：能量守恒定律的内容与应用。
教学难点：对散失在周围环境的内能无法再次利用 ，永动机不能制成。
教学课时：1课时
教学用具：多媒体、单摆、皮球、橡胶棒、毛皮、纸屑。
教学互动设计：
1、 创设情景，导入新课
2023年5月30日9时31分，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。
神舟十六号飞行乘组由航天员景海鹏、朱杨柱和桂海潮组成。2023年5月30日，载人飞船与空间站组合体成功实现自主快速交会对接，航天员乘组从飞船返回舱进入轨道舱。
2023年5月30日18时22分，神舟十五号航天员乘组顺利打开舱门，欢迎神舟十六号航天员乘组入驻“天宫”。随后，两个航天员乘组拍下“全家福”火箭在发射过程中有哪些能量转化？
2023年7月28日晚，第三十一届世界大学生夏季运动会在四川省成都市隆重开幕。这是国家主席习近平在主席台上向大家挥手致意。
2023年8月8日晚，第31届世界大学生夏季运动会闭幕式在成都露天音乐公园举行。中国队总计获得103金40银35铜，创造了参加大运会的历史最好成绩。
2023年7月29日，成都第31届世界大学生夏季运动会诞生首枚金牌，四川籍、成都体育学院武术选手曹茂园在武术套路男子南拳比赛中发挥完美，以9.770分摘得金牌。曹茂园在腾空过程中发生哪些能量转化？
二、新课讲授，师生互动
（一）能量的转化
想想做做
完成下面一组小实验。
1.来回迅速摩擦双手。
2.黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下。
3. 将太阳能电池连在小电扇上，并使其对着阳光。
4.将钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后靠近细碎的纸片。
······
双手互搓，手发热。
机械能转化为内能。
黑色袋装水，放在阳光下，温度计示数升高。
内能的转移。
太阳能面板对着阳光，风扇转动。
太阳能转化为电能，电能转化为动能。
塑料棒与毛皮摩擦，吸引纸屑。
摩擦起电，机械能转化为电能。
观察实验发生的现象，讨论发生了哪些能量得到转化。
你还能指出一些事实，说明力的现象与热得现象的有联系、力现象与电现象有联系、电现象与热现象有联系吗？最后把现象演示给大家。
小孩从滑梯上滑下，臀部发热。
机械能转化为内能。
手摇发电机，灯泡发光。
机械能转化为电能，电能转化为光能和内能。
电炉灶通电，电炉发热。
电能转化为内能。
自然界中的各种现象都是互相联系的。
科学家们经过长期的探索，发现能量转化是非常普遍的，在一定条件下，各种形式的能量是可以互相转化的。
摩擦生热，机械能转化为内能； 水电站里水轮机带动发电机发电，机械能转化为电能；电动机带动水泵把水送到高处，电能转化为机械能。
植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能；燃料燃烧时发热，化学能转化为内能······
同种形式的能量间是转移，不同种形式能量间是转化。
（二）能量守恒定律
想想议议
停止用力，秋千会越摆越低；掉在地上的弹性小球会挑起，但是越跳跃低。
讨论秋千和小球在运动中的能量转化。
秋千上升，动能转化为重力势能。
秋千下降，重力势能转化为动能。
秋千在运动过程中受到空气的阻力，一部分机械能转化为内能。
小球下落，重力势能转化为动能。
小球接触地面形变，动能转化为弹性势能。
小球恢复原状，弹性势能转化为动能。
小球上升，动能转化为重力势能。
小球在运动过程中受到空气的阻力，一部分机械能转化为内能。例如，小球在跳动过程中会变热。
大量事实表明，能量既不会消灭，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，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。这就是能量守恒定律（ law of conservation of energy）。
能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。大到天体，小到原子核，无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都服从能量守恒定律。从日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要的作用。
不少人曾经设想制造一种不需要动力就源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，在科学技术发展的历史上，从来没有一种永动机成功过。
能量守恒定律的发现，使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能造出永动机。
想想议议
如图所示是一种设想的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片转动用来对外做功，同时带动抽水器从低处将水抽到高处，从而循环工作。你能不能从能量守恒的角度说明它为什么不能一直工作下去？
一切运动都产生内能，散失在空气中的内能无法再次利用，再次利用散失的内能必须消耗新的能量，也就说，利用能量有代价。
能量转化有方向性，逆方向利用能量必须消耗新的能量。例如利用空调将内能从低温处转移到高温处。
三、总结反思，超越自我
1.在一定条件下，各种形式的能量是可以互相转化的。
2.能量既不会消灭，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，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。
能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。能量转化具有方向性，永动机不可能制成。
四、板书设计，整合提升
1.在一定条件下，各种形式的能量是可以互相转化的。
2.能量既不会消灭，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，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。
能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。能量转化具有方向性，永动机不可能制成。
五、大海扬帆，尝试远航
1. 下列说法不正确的是（ ）
A. 双手互搓生热
B. 黑色袋装水放在阳光下晒，水会烫手
C. 太阳能帽的风扇转动是机械能转化为太阳能
D. 钢笔杆与头发摩擦后，钢笔吸引纸屑，这个过程是机械能转化为电能
2．下列说法正确的是（ ）
A.水从高处流向低处，是机械能转移
B.热量从高处传递到低温处，是内能的转化
C.热量可以自发从低温物体转移到高温物体
D.从高处下落的皮球从地面弹起后上升高度一定与原下落高度相同
3．某太阳能电池工作的效率是16%”，从能量转化角度下列说法正确的是（ ）
所吸收太阳能有84%转化为电能
B. 所吸收太阳能有16%转化为电能
C. 太阳能有16%转化为内能
D. 有16%的内能转化为电能
4．.一辆行驶的汽车，关闭发动机后，还能在水平路面滑行一段路程，从能量守转化来看 （ ）
A．机械能转化为内能
B．机械能不变
C．内能转化为机械能
D．化学能转化内能
5．根据能量守恒定律，以下情形可能发生的是（ ）
A.出膛的子弹射穿木板，以更快的继续前进
B.用天然气烧水，水沸腾后，停止加热，水沸腾不会停止
C.从冰箱拿出的一块冰，放在常温下，冰会熔化成水
D.孤岛上被人遗忘的一只机械表，默默走了十年
参考答案1.C；2.A；3.B；4.A；5.C。
六、作业：P29.T3
课外作业P29T1、T2、T4。
教学反思：
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