四、能量转化的基本规律
教学目标
知识与技能
(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．
过程与方法
(1)通过实验能运用能量守恒定律分析“永动机”失败的原因．
(2)以思考、讨论为主体会能的转化有方向性．
情感态度与价值观
(1)学会用辩证唯物主义的观点看问题．
(2)培养学生将所学知识服务于社会的意识和能力．
教学重点难点
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
回顾“机械能和内能”一章中机械能的转化 ( http: / / www.21cnjy.com )问题．并请同学谈谈自己的认识．既然动能和势能可以互相转化，那么，自然界中不同形式的能量之间是否也可以互相转化呢 在转化过程中能量又遵循何种规律呢 这就是我们今天要研究的问题．
历史上曾经有不少人企图发明一种可以不消耗能量，又能不断对外做功的机器，号称永动机。同学们你们认为这种设计叮行吗
学生争议．
这种机器最终以失败而告终，为什么 今天我们将研究这个问题．(设疑引入)
乒乓球下落过程中，弹起高度越来越小；将单摆拉到适当高度放手后自由摆动过程中摆起的高度越来越小．乒乓球和单摆在运动过程中能量是如何转化的
学生回答．
在转化的过程中，弹起高度越来越小，单摆摆起的高度越来越小，是不是因为能量在转化过程中逐渐减少呢 (错误经验引入)
解读探究
1．能量的转化和转移
想一想：自然界中各种形式的能之间是可以相互转化的．同学们能举出一些实例证明这个观点吗
说一说：汽轮机带动发电机发电(机械能一电能)电动机带动风扇转动(电能一机械能)
光电池提供电压(光能一电能)
白炽电灯发光(电能一内能一光能)
燃料燃烧(化学能一内能)
讨论交流：同一种形式的能量在物体中可以转移吗 (学生展开讨论交流)
议一议：小孩在水平地面上弹玻 ( http: / / www.21cnjy.com )璃小球，当甲球从手中弹出而撞击静止的乙球后，乙球即沿地面向前滚动．在此过程中，乙球获得的机械能从何而来 这个现象说明了什么 (学生各抒己见，充分发表自己的观点)
点 拨：乙球获得的机械能从甲球传递而来．说明同一种形式的能量可以在物体之间转移．
讨论交流：请同学说出各例中是什么能量发生转移 转移是怎样进行的
总 结：草通过光合作用吸 ( http: / / www.21cnjy.com )收太阳能，兔子吃草吸收草的能量，人或其他动物吃兔子吸收兔子的能量，人通过吸收食物的能量才能进行各种运动．自然界中的能量在不停地转移和转化，我们是在能的转移和转化过程中利用能量的．
2．能量守恒定律
看一看：引导学生看课本活动“水滴实验”．
做一做：仿照课本图18一14(a)、(b)利用棉纱吸水提高水位．看一看什么情况下棉纱带能使杯中的水滴下 (a图中的水能滴下，b图不能)
总 结：“永动机”失败的原因说明自然界存 ( http: / / www.21cnjy.com )在一条法则：我们不可能无中生有地获得能量科学家经过长期探索终于发现各种形式的能量在相互转化时遵循一种规律，即能量的转化和守恒定律。
能量守恒定律是19世纪自然科学的三大发现之一 ( http: / / www.21cnjy.com )，也是自然界最普遍、最重要的基本规律之一，恩格斯把它称作“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，只要有能量的变化，都无一例外地严格遵循能量守恒定律。
3.能量转移和转化的方向性
看一看：引导学生看P95，图18-16和图18-17：
由图18-16得知：瀑布飞流而下，这是因为自然状态下水总是从高处流向低处。
由图18-17所示，热水中的冰块逐渐融化，这是自然状态下热量总是从高温物体传递到低温物体。
想一想：以下情况会发生吗？
（1）如图18-18，你坐在房间里，房间里充满空气。突然，这些空气自行聚拢到某一个角落，使你窒息。
（2）如图18-19，一杯水的内能自发集中到这杯水的上层，使上面的水剧烈地沸腾，而下面的水却结成了冰。
总 结：以上情况并不违反能量守恒定律，但却不可能发生。这是因为，自然界中许多自发的过程都是由方向的，或者说能量的转化和转移是有方向的。
能量守恒定律以及能量转移和转化的方向性原理将 ( http: / / www.21cnjy.com )我们对自然界各种现象和各个学科的认识联系起来，是人类从事生产活动和社会活动所必须遵守的基本准则之一。
小结：
引导学生总结：通过本节课你学到了什么？
作业布置：
讨论课本96页WWW的两个题目，并作出解释。一、能源利用与社会发展
【教学设计】
本节内容教学为一个课时：
本节教学内容主要采用“材料准备—交流讨 ( http: / / www.21cnjy.com )论”的模式，引导学生讨论学习人类利用能源的简史、能源分类以及未来能源趋势，并重点结合能源利用的发展，使学生认识到能量的转移和转化。通过学生课前收集资料，课堂上相互交流和讨论的学习方式，有利于拓展学习内容的深度与广度，也有利于培养学生收集信息处理信息的能力。
【教学目标】
1、初步了解人类发现、开发、利用能源的历史，能通过具体的事例，说出能源与人类生存和社会发展的关系。
2、通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以相互转化。
3、初步认识科学及相关技术对人类社会发展的影响，有将科学服务于人类的展望。
【教学重点与难点】
1、了解能量转移和能量转化的方向性。
2、不可再生能源和可再生能源的特点。
【教具、器材】
能源图片
【课前准备】让学生分组收集人类利用能源资料（火的利用、化石能源利用、电能利用、核能）
【教学过程】
教学内容与时间分配 教师引导 学生活动 点评
一、新课引入 在广袤无垠的太空里，有一颗蔚蓝色的 ( http: / / www.21cnjy.com )球形天体，这就是我们的地球，地球是现今人类知道的唯一具有生命繁衍和高度文明发展的天体。随着社会的发展、科技的兴盛、工业革命的兴起，掌握了技术的人类无节制的开发着自然界的资源，导致环境不断恶化，自二十世纪七十年代以来，能源、人口、粮食、环境、资源已被列为困扰人类的五大问题，其中能源问题至关重要。问:同学们知道生活中有哪些可以称为能源呢 什么是能源呢？总结：凡是能提供能量的物质资源都可以叫做能源。 举例:电、煤炭、石油、天然气、风、水、阳光等 激发学习新知识的兴趣，给予鼓励
二、能源发展历史 人类社会前进的每一步，都和能源息息相关， ( http: / / www.21cnjy.com )可以说，人类进化发展的过程也是人类开发的、利用能源的历史。接下来我们沿着能源的轨迹来看一看人类文明进步历程！课前老师已经让大家分组收集资料了，下面我们结合书本分小组汇报讨论人类发现开发利用能源的历史。1、火的利用提出问题：原始人钻木取火伴随能量转换吗？在摩擦取火的一段漫长岁月里人类又逐步学会了使用畜力、风力驱动车船，也取得进步，伴随什么能量转换？2、化石能源的利用蒸汽机是人类利用能量的新的里程碑，引入恩格斯的话。提出问题：我们前面学过蒸汽机和内燃机，它们伴随什么能量转化？总结：人类利用能源的过程，离不开能量转化和转移的过程3、电能的利用问：我们现在日常生活中使用最多的是化石能源吗？那么又是什么能源呢？请第三组收集电能的利用历史的同学作介绍（选代表，下面同学可补充）标志：人类进入文明时代。生活中有哪些利用电能的机器？（举例）总结：各种机器可以看成能量转换器，都伴随能量转换。4、核能的发现 翻开书本82页，阅读1－5段。第一组：开始利用能源，掌握人工取火的方法。（加些有关人工取火的故事）讨论回答：有，机械能转化为内能。答：机械能内部相互转化的过程第二组：整合资料，讨论讲解这时期人类利用化石能源的各种新型热机和有关事例。回答问题：内能转化为机械能。答：不是，是电能。第三组介绍收集的资料：1、伏打发明电池2、1820年丹麦物理学家奥斯特发现电流磁效应。3、1821年，英国物理学家法拉第发现感应电流。思考讨论问题：这些历史都实现了哪些能量转换？第四组同学整理资料讨论核能的发现以及核能发电的先进技术和优势 注意引导学生从能量角度分析能源利用！充分体现学生的主导地位教师可做适当补充书本第二节对核能作详解
三、能源的分类 为了研究和描述方便，也为了交流和实际使用方便，人们对能源进行了分类。请阅读课本回答下列问题：（1）能源可以怎样分类？各举例（2）结合实例说出可再生能源和不可再生能源的特点？ 阅读课本生活物理与社会 培养学生处理信息的能力
四、教学小结 下面我们一起来小结一下我们这堂课的所学的知识。 让学生回答：这堂课学到了哪些知识？ 引导学生进行知识总结
五、作业 1、课后www第一题 2、你认为风能、太阳能、核能以及你想到的能源，哪些可以作为今后的理想能源？3、调查自己家庭目前的能源使用状况和能源使用的变迁，必须说明是那几种能源，每种能源的特点和类别
板书
一、能源发展历史
（1）火的利用 机械能—内能
（2）化石能源的利用 内能转--机械能
（3）电能的利用 电能---机械能
（4）核能的发现
二、能源的分类
【教学资源】《九年级物理课本》、《物理教学参考资料》五、能源与可持续发展
教学目标 1、知识与技能：（1）认识能源消耗对环境的影响。（2）知道能量转化的效率的计算方法2、过程与方法：（1）通过多媒体、讨论等了解当地能源使用对环境的影响。（2）为当地的能源利用提供依据。3、情感态度与价值观：（1）通过了解大量消耗能源对环境造成的破坏，初步认识科技给人类带来的负面效应，具有节能意识、环保意识。（2）知道探究过程的实际意义和方法，有合理改进实验、提高实验效率的意识，增强将科学服务于人类的责任感。
重点 能量转化与效率
教学难点 对效率的认识能源与可持续发展
教学准备 演示课件、图片预习本节课内容，上网查找有关本节课的内容，进行相关记录。
教学过程 教学内容 互动与反馈
创设情境导入新课 上节课我们已经讲了能量转化的基本规律 ( http: / / www.21cnjy.com )这节的内容，现在同学们来回忆一下，在历史发展的长河中，人类在能量转化规律方面的进步历程是怎么样的呢 同学们对上节课的内容掌握得还不错。进入21世纪，我们对能量转化技术的掌握是日趋成熟完善，对能源的利用也日趋合理，到底21世纪我们的能源发展是怎么样的呢？好，今天我们就来学习一下。 教师引导学生思考
自学指导整体感知 1、21世纪的能源趋势 ( http: / / www.21cnjy.com )由于世界人口的急剧增加和经济的不断发展 ( http: / / www.21cnjy.com )，能源的消耗持续增长。特别是近三四十年来，能耗量增长速度明显加快。同学们看图片，了解一下一个多世纪来，人类能源消耗的情况。学生看完后，老师利用多媒体显示一些有关近年来能源消耗的图片，让学生更形象地了解这方面的知识。叫学生讨论交流，21世纪的能源趋势是怎样的？2、能量转化与效率同学们看课本97页图18-22了解白炽灯工作时，能量的转化情况。我们再来看小娇车的情况，看图18-23，同学们有什么看法？学生谈白炽灯工作时，能量的转化情况。有部分能量转化为我们所不需要的同学们再看课本图18-24，进行分析引出效率，给出效率的计算方法。引导学生看课本98页热机的效率，谈热机的效率，如何提高热机的效率。3、能源消耗对环境的影响人类在耗用各种能源时，特别是目前石油、煤炭占了能源的绝大部分，而且年消耗量在不断增长，不可避免地会对环境造成影响。现在我们来看下影像，了解一下它对环境有哪些影响呢？ 学生看书教师总结教师讲解教师总结让学生学会看能流图
自学指导整体感知 学生通过各种媒体，可能对能源消耗对 ( http: / / www.21cnjy.com )环境的影响有一些初步的认识。然后让学生讨论、举出能源消耗还会对环境造成哪些影响，并且在老师的指导下，看课本图18-25，使学生认识到过量使用能源会对环境造成严重的破坏。4、能源与可持续发展下面我们进一步讨论能源危机、能源污染、能源开发等综合性问题，最终形成能源的可持续发展的意识。5、未来的理想能源化石能源的大量使用，不仅留给子孙后代的越来越少，而且造成严重的环境问题。根据学过的有关能源的知识，以及课本上提出的条件，在老师的指导下，让学生说一说哪些是未来的理想能源，并说明其道理，同时在课堂上展开讨论。 教师讲解教师讲解教师讲解
迁移扩散学以致用 小结师生共同小结：这节课学到了什么？学生回答：1、能量转化效率的计算2、能源与可持续发展 学生训练教师巡视
完成学稿中的课堂练习当堂分析练习
布置课后练习
板书设计：五、能源与可持续发展一、能量转化效率的计算1、白炽灯2、小轿车二、能源与可持续发展具体措施三、太阳能
教学目标
一、知识与技能
1.初步认识太阳的结构，知道太阳能是人类能源宝库。
2.大致了解太阳能的利用。
二、过程与方法
观察太阳能在日常生活中应用的实例，经历自制太阳集热器的过程。
三、情感、态度与价值观
有了解太阳能奥秘的兴趣，能保持对大自然的好奇，初步领略自然现象的美妙与和谐，对大自然有亲近，热爱的感情。
教学重点：太阳能的利用。
教学难点：发明装置。
教学过程
一、引入新课
同学们，你见过太阳能电动车吗？你知道它是 ( http: / / www.21cnjy.com )如何动起来的吗？想一想，能不能用阳光代替手电筒的光？光为何能让电动车运动起来呢？我们今天就来学习太阳能，了解我们现在是如何利用太阳能的。
二、新课学习
1.太阳—巨大的“核能火炉”
（1）太阳的结构所示
直径为地球的110倍，体积为地球的130万倍，质量为地球的33万倍。
（2）太阳内部发生聚变，释放巨大的能量，以光和热向四周辐射。
（3）太阳已经稳定地燃烧了50亿年，在经过50亿年才会燃尽。
2.太阳能是人类能源的宝库
煤及石油的形成过程：如下图所示，远古时期陆 ( http: / / www.21cnjy.com )地和海洋中的植物，通过光合作用，将太阳能转化为生物体的化学能。在它们死后，躯体埋在地下和海底，腐烂了。
沧海桑田，经过几百万年的沉积、化学变化、地层的运动，在高压下渐渐变成了煤和石油。在石油形成过程中还放出天然气。
根据下图所示，说明太阳能辐射到地球的能量的利用，转化和守恒的情况。
地球上的风能、水能、生物质能等都是来源于太 ( http: / / www.21cnjy.com )阳。地球上任何地方都在吸收太阳的热能量，但是由于地面每个部位受热的不均匀性，空气的冷暖程度就不一样，于是，暖空气膨胀变轻后上升；冷空气冷却变重后下降，这样冷暖空气便产生流动，形成了风。地球表面的一部分水吸收太阳的能量经过蒸发形成水蒸气，暖湿气流从地面升起，因绝热达到过饱和而凝结成云，遇到冷空气就形成雨。植物通过光合作用从太阳获取能量，以化学能的形式存 储在植物体内，人类和动物从植物或其他动物获取生物质能以维持生命。
3.太阳能的利用
将质量、温度都相同的水分别 ( http: / / www.21cnjy.com )倒入两个相同瓶中，用白纸和黑纸分别将瓶包起来，如下图所示，然后将两个瓶子放在太阳光下，经过5min后，观察两个温度计的变化。
分析：由于黑色物体更容易吸收太阳光的能量，所以用黑纸包着的瓶中水温度高。
（1）利用太阳能加热物体
①平板集热器的箱面是玻璃，内表面涂黑，箱内温度可比箱外高 100℃。
②把反射镜做成曲面，它们将阳光反射并会聚，也能获得高温。
（2）将太阳能转变为电能
利用太阳能电池使太阳能转化为电能。
（3）太阳能电池的优点：
①使用寿命长；
②保养费用低；
③不需燃料
（4）太阳能电池的缺点：
①效率低；
②制造费用大
如下图所示为太阳能热水器，说明工作原理 ( http: / / www.21cnjy.com )吸热板吸收太阳光时，太阳能转化为内能，吸热板处的水的内能增大、温度升高、密度减小而上升，补给水箱内的密度大的冷水流下来填补，同时被加热后的水向下流进水储水箍内。
三、小结
这节课我们了解了关于太阳能的知识
1.太阳能的利用方式
2.太阳的结构
四、板书设计
太阳能
一、太阳能特点：清洁 丰富 经济
二、太阳能的利用
1.直接加热物体
2.间接利用二、核能
学习要求
1．知道核能，裂变和聚变。
2．了解核能的优点和可能带来的问题。
学习指导
1．核能：由于原子核的变化而释放的巨大能量。
2．裂变：一个原子核分裂成两个或多个较 ( http: / / www.21cnjy.com )轻的原子核的反应叫做裂变。聚变：将两个质量较小的原子核在超高温下结合成新的原子核，会释放出惊人的能量，这就是聚变也称为热核反应。链式反应：用中子轰击铀235原子核，铀核分裂释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子又会轰击其他铀核，于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能。
3．核电站：利用核能发电的电站 ( http: / / www.21cnjy.com )叫做核电站。已建成的核电站是利用重原子核裂变释放的能量发电，它主要由核反应堆、热交换器、汽轮机和发电机等组成。核电站具有消耗的燃料少、运输量小、成本低、功率大的特点，但须防止放射性物质泄漏，避免放射性污染，确保安全。
典型范例
例1．关于原子核的组成，下列说法中正确的是（ ）。
A．原子核是由质子和电子组成的
B．原子核是由质子和中子组成的
C．原子核是由中子和电子组成的
D．原子核是由质子、中子和电子组成的
精析：原子核是由质子和中子组成的，质子 ( http: / / www.21cnjy.com )带正电，中子不带电，故A、C错误，B项正确；D项中质子、中子和电子组成的不是原子核而是原子，故D错误。
全解：本题应选B。
点评：正确掌握原子和原子核的结构，理解原子和原子核的特性，是解决本题的关键。不要把原子的结构和原子核的结构搞混。
例2. 对于裂变及链式反应，利用我们现在的 ( http: / / www.21cnjy.com )条件无法进行实验，以便进行观察和研究，但可以用如图18-1所示的实验进行模拟，这种研究物理问题的方法叫
法，链 ( http: / / www.21cnjy.com )式反应释放的能量如果让其 ，就可以被我们进行和平利用，如果 就可以用来制造原子弹。
精析：链式反应的过程与如火柴模型点燃过 ( http: / / www.21cnjy.com )程相似，用图示方式来研究，直观、形象地描述链式反应的过程，所采用的是类比法。对裂变过程的能量释放如果不进行控制，就会发生猛烈的爆炸，这就是原子弹的基本原理。
全解：类比，缓慢释放，不控制。
点评：用相似的现象去研究不便直接研究的 ( http: / / www.21cnjy.com )现象，这样的方法叫做类比法。这种方法更加形象、直观，使人们便于掌握和理解比较深奥的物理现象或物理本质。
活动与探究
如图18-2为远距离输电系统示意图，请回答下列问题：
（1）发电机的能量转化是 ；
（2）民用电的能量转化是 ；
（3）日常生活中要注意用电安全，请写出两条安全用电的原则：
① ；
② 。
思考与练习
一、填空题
1．用中子轰击铀235，铀核会分裂成大小 ( http: / / www.21cnjy.com )相差不是很大的两部分，这种质量较大的原子核分裂成两个或两个以上中等质量核的过程叫做 。在这样的过程中，同时释放出大量的 能。
2．获得核能的两条途径是 和 。
二、选择题
3．现阶段核电站利用的核反应是（ ）
A．聚变 B．裂变
C．热核反应 D．化学反应
4．目前人类对核能不是和平利用的有（ ）
A．利用放射性检查金属内部有无砂眼和裂痕
B．利用核能发电
C．利用放射性治疗恶性肿瘤
D．制造原子弹、氢弹
相关链接
发展核电的必要性
我国虽然有丰富的煤炭、水力和石油资源，但由于 ( http: / / www.21cnjy.com )我国人口众多，人均拥有量并不多，而且资源分布很不均匀：水力资源70%分布在西南地区，煤炭已探明的储量80%分布在北方；南方人口占全国63%，能量消耗约占全国65%，而核电站具有消耗“燃料”少、成本低等特点，只需要很少的核燃料就能产生大量的电能；核电站发1KW·h的电能的成本要比火电站低20%以上，因此，为消除我国能源储藏与消耗上的不平衡，在华东、华南等地区发展核电站是迫切需要的。
教后感：
图18-1
图18-2
