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第8节 能量的转化与守恒
【核心概念】
4.能的转化与能量守恒
【学习内容与要求】
4.1 能的形式、转移与转化
能举出能的转化与转移有一定的方向性的实例。
通过实例认识能的转化的普遍性。知道能量守恒定律，初步了解”永动机“是不可能实现的。
【教学目标】
1.科学观念:.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互相转化,认识能量转化的普遍性，具有方向性；概述能量转化与守恒定律；初步了解“永动机”是不可能实现的。
2.科学思维:学会由局部到整体认识事物的思维方法；用能量转化与守恒的观点分析自然现象和生活现象。
3.探究实践:能列举日常生活中能量转化与守恒的实例。
4.态度责任:通过学习建立能量守恒观。
【教学思路】能量的转化与守恒定律的内容是: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,能的总量保持不变。通过对永动机的讨论分析,使学生对该内容产生深刻的认识,知道能量的转化和转移具有方向性。
【教学过程】
教学环节 教学活动 设计意图
创设情境，明确问题 能量有机械能、内能、化学能、电能、核能等多种形式。（PPT图片） 各种形式的能量不是孤立的，而是相互联系的。 自然界中总的能量会不会减少或增大呢？能量在转化过程中遵循什么规律？ 激发学生求知欲。
能量的相互转化 [情景展示] [问题探究] 结合图片内容,你知道能量是如何转化的吗 [思考交流] [归纳提升] 自然界中各种形式的能量都不是孤立的,不同形式的能量之间会发生相互转化。如太阳能、化学能、电能、机械能等。
能量的转化与守恒定律 [情景展示] [问题探究] 结合图片内容,你知道“永动机”为什么不能永动吗 [思考交流] [归纳提升] 能量在转化和转移的过程中,能的总量保持不变。这就是能量的转化与守恒定律,它是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。 描述能量转化与守恒定律时要突出总量不变 要结合具体的实例分析能量不会创生和消灭,只会转化或转移
能量的转移和转化的方向性 [情景展示] [问题探究] 结合图片内容,你知道能量的转化和转移有什么规律吗 [思考交流] [归纳提升] 能量的转化和转移有一定的方向性。
课堂小结
板书
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第8节 能量的转化与守恒
考试这样考
类型一 能量的相互转化
角度1：能量的转化
1.动态制动是现代车辆采用的一种重要制动方式。动态制动器主要由动态制动电阻和继电器
等组成,在故障、急停、电源断开时继电器将制动电阻接入,通过电阻耗能起到一定的制
动作用。其中,制动电阻在消耗能时,所发生的能量转化是( )
A.机械能转化为内能 B.机械能流失到空中 C.电能转化为内能 D.机械能转化为电能
角度2：能量的转移
2.把一乒乓球压入盛有水的烧杯底部(如图所示)，松手后，乒乓球上升至水面最后漂浮在
上。乒乓球在上升的过程中，它的机械能不断增加.下列关于乒乓球机械能来源的说法中
正确的是( )
A.是由水的内能转化来的 B.是由水的重力势能转化来的
C.是由乒乓球的内能转化来的 D.是由乒乓球的化学能转化来的
类型二 能量的转化与守恒定律
角度1：结合实际事例，正确理解能量守恒定律
3.下列关于能量的转化和守恒的说法中错误的是（ ）
A.“既要马儿跑，又要马儿不吃草”违背了能量守恒定律
B.酒精燃烧时，将化学能转化为内能
C.发电机发电时，将机械能转化为电能
D.人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生
角度2：“永动机”无法实现
4.“永动机”至今没有创造成功,其原因是 ( )
A.科学技术还不够先进 B.机器不能对外输出能量
C.违背了能量守恒定律 D.机器只能转移能量,不能转化能量
类型三 能量转化和转移的方向性
5.能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会由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。能源危机产生的根本原因是( )
A.能量的转移和转化遵循守恒定律 B.人们在能量的转化或转移中利用能量
C.经转移或转化过程可利用能量增加 D.能量的转移和转化有方向性
类型四 学科综合
6.英国某公司研究发明了一种可以用来发电的地砖,当受到踩踏时，“发电地砖”会被压缩
大约5 mm 的距离，从而实现机械能到电能的转化。近年
推出的最新发电地砖从原来的四方形结构变成了三角形，
如图所示，在电能的转化率上提高了很多。
（1）把踩踏的机械能转化成电能，利用了 原理。
（2）根据能量转化和守恒定律分析,产生的电能 (填“大于”“等于”或“小于”)
人减少的机械能。
类型五 拓展创新
7.学习了机械能的转化和守恒之后，教师让学生考察日常生活中有关的能量转化现象，并
从中发现问题．小明说：有资料显示，气象站要每日放飞探空气球，气球下吊有测量仪
器，气球和仪器一起匀速上升，它们的机械能增加了，这份增加
的机械能是什么能量转化而来的呢？
（1）接着小军补充说：前几天我买了一个氢气球，不小心氢气球
飞上了天，在氢气球上升的过程中，机械能增加了，这份增
加的机械能是由什么能量转化而来的呢？在激烈的讨论下，
首先大家排除了由空气的内能转化而来。理由是 。
（2）那么增加的机械能究竟是什么能量转化而来的呢？老师做了以下实验，引导学生分
析思考：液体和气体很多时候具有相似的性质，我们不妨先看看木块在水中上浮的
情况。实验发现，当撤去对木块的压力时，由于 ，木块上浮，木块
升高了，机械能增加了，而这时，会有一部分水下去填补木块原来占据的位置，此
外，当物体最终漂浮后，水面有所下降，所以水的重力势能 （选填“增加”
或“减少”）了！
（3）假设气球在空气中上升和木块在水中上浮原理是相同的，你能解释小明小军提出的
问题了吗？请试着分析一下 。
能力提升训练
根据能量转化和守恒定律，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，结合水的比热容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。
（1）为了完成此实验,除已提供测质量的电子天平外,还需要的测量工具有: 、 。
（2）兴趣小组在实验过程中发现,水的内能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。
实验序号 重物质量/kg 下降高度/m 升高温度/℃
1 20 5 0.5
2 20 10 1.0
3 20 15 1.5
4 10 10 0.5
5 30 10 1.5
6 40 10 2.0
若使容器内相同质量水的温度升高2.5 ℃,则25 kg的重物需下降 m。
（4）若已知容器中水的质量是0.2 kg,计算第2次实验中,当重物下降,重物的重力做功
转化为水增加的内能的效率。[g取10 N/kg,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
参考答案
考试这样考
1.C 2.B 4.D 5.C 6.D 7.电磁感应 小于
8.（1）气球上升过程中，和空气摩擦，内能增加，所以增加的机械能不是由内能转化而来；
（2）所受浮力大于自身重力；减少；
（3）来自于下降空气的机械能．
能力提升训练
(1)刻度尺 温度计
(2)滑轮存在摩擦(合理即可)
(3)20
(4)解:重物的重力:
G=mg=20 kg×10 N/kg=200 N,
重物的重力做功:
W=Gh=200 N×10 m=2000 J,
水增加的内能:
Q=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×0.2 kg×1.0 ℃=840 J,
重物的重力做功转化为水增加的内能的效率:η=×100%=×100%=42%。
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第8节 能量的转化与守恒
浙教版 九年级上
教材解析
【核心概念】
4.能的转化与能量守恒
【学习内容与要求】
4.1 能的形式、转移与转化
能举出能的转化与转移有一定的方向性的实例。
通过实例认识能的转化的普遍性。知道能量守恒定律，初步了解
”永动机“是不可能实现的。
创设情境
自然界中总的能量会不会减少或增大呢？能量在转化过程中遵循什么规律？
能量有机械能、内能、化学能、电能、核能等多种形式。
各种形式的能量不是孤立的，而是相互联系的。
原子弹爆炸
篝火
水果电池
太阳能发电
化学能转化为光能和内能
核能转化为内能
化学能转化为电能
太阳能转化为电能
探究实践
读图
下列物体具有哪种形式的能量？物体的能量发生怎样变化？
金属勺放入热水中
A物上升，B物下降
A
B
水的内能
金属勺的内能
B物势能
A物势能
内能的转移
机械能转移
同一形式能量可以在两个物体之间转移。
探究实践
读图
下列物体具有哪种形式的能量？物体的能量发生怎样变化？
化学能
热能（内能）
重力势能
动能
森林火灾
特技跳伞
不同形式的能量也可以转化。
探究实践
压入水中的乒乓球，松手后，乒乓球在上升的过程中，它的机械能不断增加。
水的机械能
乒乓球的机械能
你能说出乒乓球机械能来源吗？
机械能发生了转移。
能量转移的是同种形式的能。
各种形式的能量不是孤立的，而是相互联系的。
思考与讨论
探究实践
能量转化的现象在我们周围经常发生。
电磁能
化学能
动能
内能
电能
利用太阳能是电磁能转化为其它形式的能。
叶光合作用
风起云卷
太阳能热水器
太阳能电池板
探究实践
人的生命活动和人体完成的各种动作，都需要能量。人体能量从哪里来？如何转化？
食物中储存化学能
化学能转移
化学能转化为内能、电能、机械能等
人体的能量都来自于食物（化学能）。
人体“利用化学能”、
“消耗化学能”。
探究实践
我们每天都在使用电能，电能由发电厂提供。
化学能
热能
机械能
电能
火力发电厂
电能是由化学能经过一系列能量转化后得到的。
探究实践
核能发电厂能量转化。
核能
热能
机械能
电能
电能是由核能经过一系列能量转化后得到的。
探究实践
思考与讨论
如图3-100 所示，青蛙从地上跃起捕捉害虫。在这个过程中，青蛙消耗了什么能？这些能量到哪里去了？青蛙获得了什么能？这些能
量来自哪里？
青蛙捕食
青蛙消耗了化学能。
这些能量转化为机械能。
青蛙获得了机械能。
这些能量来自害虫的化学能。
害虫等食物中的能量最终来自于哪里？
最终来自于太阳能。
害虫的化学能
青蛙的化学能
青蛙的机械能和内能
转移
转化
探究实践
大量事实表明，自然界中各种形式的能量都不是孤立的:
不同形式的能量之间会发生相互转化，能量也会在不同的物体间相互转移。
平常我们所说的“ 消耗能量 ”、“ 利用能量 ”或者“ 获得能量 ”，实质上就是能量相互转化或转移的过程。
消耗化学能
利用化学能
获得机械能
化学能的转化或转移
实质
探究实践
思考与讨论
氢氧化钠在水中溶解，温度会升高；硝酸铵在水中溶解，温度会降低。这两种物质在溶解过程中，能量的形式各发生了怎样的转化？
溶解的吸热与放热实验
氢氧化钠在水中溶解把化学能转化为内能。
硝酸铵在水中溶解把内能转化为化学能。
各种形式的能量之间的转化是非常普遍的现象，自然界中物质运动形式的变化总伴随着能量的相互转化。
探究实践
光合作用——地球上最主要的能量转化过程
6 CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2
光能
物质转化：
把二氧化碳和水转化成有机物，并 释放出氧气。
能量转化：
光能转化为储存在糖类中的化学能。
光合作用不仅为生物体提供食物和能量，也是目前世界上主要动力的源泉。
人类利用的煤、石油、天然 气等化石能源，是古代植物进行光合作用攒积下来的。
探究实践
思考与讨论
如图所示，用电动机提升重物时，电动机消耗的电能，是否都转化为重物的机械能？是否还转化为其他形式的能量？如果把转化后的各种形式的能量全部加起来，是否跟电动机消耗的电能相等？
电动机消耗的电能一部分转化为重物的机械能，一部分转化为内能（克服摩擦做功与电流的热效应）；
转化后的各种形式的能量全部加起来等于电动机消耗的电能。
起重机提升重物
探究实践
大量事实告诉我们：
在能量的形式发生相互转化的过程中，某种形式的能量减少了多少，另一种形式的能量一定会相应地增加多少。同样，某种形式的能量增加了多少，另一种形式的能量一定会相应地减少多少，而能的总量保持不变。
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，能的总量保持不变。
这就是能量转化和守恒定律
“不会消灭”
“不会创生”
“只会”
“转化”或“转移”
“能的总量保持不变”
“能量”
关键词：
探究实践
能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。
能量转化和守恒定律是许多科学家经过长期探索，于 19 世纪中叶建立起来的。
无论是机械运动，还是生命运动；无论是宇宙天体，还是微观粒子，都遵循这个定律。
它是科学史上最重大的发现之一，它把各种自然现象统一起来，描绘出一幅自然界普遍联系的世界图景。
实践探究
思考与讨论
达·芬奇曾设计了一个“ 永动机”：一只圆轮，里面装有可以自由滚动的重钢球，如图所示。利用隔板的特殊形状，使轮子一边的钢球总是滚到另一边距离轮心远些的地方，这样，在钢球的重力作用下，轮子便会转动不息。你认为这个“ 永动机”能旋转不息吗？为什么？
“永动机”不可能旋转不息，因为圆轮转动时要克服摩擦和空气阻力消耗能量，而能量的转化有方向性，摩擦生热是不可逆的。
达 · 芬奇的
永动机模型
“永动机”违背能量的转化和守恒定律。
探究实践
遵循能量的转化和守恒定律的事件是否一定会发生呢？
例1：
铁块不可能自发地从同温度的水中吸收热，使自己变得炽热。
炽热的铁块投入水中时，内能从铁块传递给水，最后两者达到相同的温度。
例2：
当杂技演员沿竹竿下滑时，重力势能转化为内能，使手和竹竿的温度升高。
手和竹竿不可能自发地降低温度，而使人的位置升高。
大量的现象表明，能量的转移和转化有一定的方向性。
我们是在能量转移或转化过程中利用能量的。
探究实践
思考与讨论
请你举例加以说明，能量的转移和转化有一定的方向性有什么实际意义？
例如，内能只能有高温物体转移到低温物体，这样就可以用高温物体给低温物体进行加热。
又例如，水总是从高处流到低处，这样人们就可以用水的落差进行水力发电。
提高能源的利用率和减少能源的浪费。
把具有能量的物质让它的能量按人们需要的方向转化和转移，这样我们对能源的利用率就提高了。
课堂小结
迁移应用
1.如图所示是一种在阳光下能不断摇摆的塑料小花。花盆表面的太阳能电板在光照下，产生电流驱动电动机，使小花左右摆动。下列有关该小花摆动过程中能量转化的描述正确的是（ ）
A. 叶片将光能转化为化学能
B. 电动机将机械能转化为电能
C. 太阳能电板将太阳能转化为电能
D. 小花将动能转化为化学能
C
迁移应用
2.关于能量的转化与守恒，下列说法正确的是（ ）
A.任何制造永动机的设想，无论它看上去多么巧妙，都是一种徒劳
B.空调机既能致热，又能致冷，说明热传递不存在方向性
C.由于自然界的能量是守恒的，所以说能源危机不过是杞人忧天
D.一个单摆在来回摆动许多次后总会停下来，说明这个过程的能量不守恒
A
板书设计
第7节 核能
能量的转化与守恒
消耗能量、利用能量、获得能量
能量既不会消灭，也不会创生
能量的转移和转化具有方向性
能的总量保持不变
谢谢
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