20.1 能量的转化与守恒 教案 2024-2025学年物理沪科版九年级全一册

第二十章 能源、材料与社会
第一节 能量的转化与守恒
一、教学目标
1.了解能量及其存在的不同形式，能描述能量和生产、生活的联系。
2.认识能量可以从一个物体转移到其他物体，不同形式的能量可以相互转化。
3.知道能量守恒定律，并能利用能量守恒定律分析有关问题。
4.知道永动机，了解能量转移与转化有一定方向性。
二、教学重难点
重点：
1.能量及其存在的不同形式。
2.不同形式的能量可以相互转化。
三、教学过程
【新课导入】
[情境导入]课件展示图片
[提出问题]永动机的想法起源于印度，公元1200年前后，后传到西方。在欧洲，早期最著名的一个永动机设计方案是十三世纪时一个叫亨内考的法国人提出来的。
文艺复兴时期，达·芬奇也设计了一个永动机。
1681年，英国有一位著名的医生弗拉德利用阿基米德螺旋把水池的水提到高处，再让升高的水推动水轮机。
永动机可以被制成吗？
你们知道能量是如何传递的吗？
学了这节内容,问题便会迎刃而解。
板书课题：第二十章 能源、材料与社会
第一节 能量的转化与守恒
【新知探究】
（一）多种形式的能量
[教师讲解]自然界中能量展现的形式是形形色色、多种多样的。
[提出问题]我们已学过的能有哪些？
[学生猜想]机械能、电能和内能。
[展示课件]
[教师讲解]风扇的叶片转动产生机械能，闪电中带有电能，火上的锅具有内能。
[师生总结]我们已学过机械能、电能和内能等，下面我们还将学习其他能。
[提出问题]木材的燃烧是一种化学反应，燃烧时产生的光和热来源于哪里？
[展示课件]
木材燃烧
[学生猜想]木柴内部的能。
[教师讲解]来源于木材里储存的化学能。
[师生总结]化学能：是由化学反应而产生的能量。
[展示课件]
各种各样的食物
[教师讲解]食物也具有化学能，人们的生活、工作所消耗的能量就来源于食物里储存的化学能。
[提出问题]如图所示是我国第一颗原子弹爆炸时的情景，那么原子弹爆炸时的能量来源于什么能量？
[学生猜想]核能。
[教师讲解]核能是由于核反应，物质的原子结构发生变化而释放的能量。
[师生总结]原子弹、氢弹爆炸时释放的能量来源于核能。
[提出问题]下列物体所具有的能量是什么？
[展示课件]
[学生回答]势能、动能、内能、化学能、电能。
[教师讲解]山顶的石块具有势能，滚动的足球具有动能，加热后的物体具有内能，牛奶、面包和水果具有化学能，导线中的电路具有电能。
（二）能量的转移与转化
[提出问题]能量可以从一个物体转移到其他物体吗？
[学生猜想]可以、不可以。
[展示课件]
牛顿摆 火堆旁取暖
[教师讲解]自然界中，能量不但可以从一个物体转移到其他物体，而且可以从一种形式转化为其他形式。
[展示课件]
电风扇转动 给充电宝充电 将牛排煎熟
[提出问题]上述图片中，能量是如何转化的？
[学生猜想]电能转化为机械能、电能转化为化学能、化学能转化为内能。
[教师讲解]电风扇转动电能转化为机械能、给充电宝充电电能转化为化学能、将牛排煎熟化学能转化为内能。
[教师讲解]地球上的能量主要来源于太阳。太阳的内部每时每刻都发生着剧烈的核反应，释放出巨大的能量。太阳能给大地带来光明和温暖，带来云、雨、风、浪和滔滔的江河。
[展示课件]
[师生总结]生命活动离不开太阳能植物通过光合作用将太阳能转化为化学能储存在其体内。食草动物从植物获取其生命活动所需要的能量，其中一部分转化为内能，另一部分转化为化学能，而变成了机体的一部分。食肉动物则通过捕食食草动物来获取能量。
煤，石油和天然气中的能量则来源于亿万年前植物动物体内的化学能。
（三）能量守恒定律
[展示课件]
[提出问题]小球弹起的高度逐渐降低，说明了什么？
[学生猜想]小球的机械能减少。
[提出问题]减少的能量去了哪里？
[学生猜想]一部分转化为内能，一部分与地面和空气摩擦。
[教师讲解]自然界中的能量是守恒的，科学家们将研究结果概括为能量守恒定律。能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，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，而能的总量保持不变。
[展示课件]
[教师讲解]小球摆动时势能与动能不断的相互转化。当小球达到最高处时，势能最大，随着小球的下降，势能逐渐减小，动能逐渐增大，势能转化为动能。当小球下降到最低点时，势能最小，动能最大。
[提出问题]小球在摆动过程中能量应该守恒，这样小球应该永远摆下去，事实上小球的机械能不断减小，最终停下来，这是为什么呢？
[学生猜想]摩擦。
[教师讲解]小球在运动过程中与空气摩擦产生热，小球的一部分机械能转化为内能，如果将此类能一并计算进去，总的能量还是守恒的。
（四）能量转移与转化的方向性
[提出问题]想一想：能不能制造出这样一种装置，它既不消耗能量，又能永远不停的运动呢？
[学生猜想]不可以。
[教师讲解]从能量守恒定律看，我们无法制作出既不消耗能量，又能对外做功的装置。既满足能量守恒定律，还能永远不停地运动的永动机是否可以被制作出来？例如，若在小球运动过程中转化的内能，自动地转化为机械能，小球可以永远不停地运动吗？
[展示课件]
[学生猜想]不可以。
[提出问题]为什么？
[学生猜想]小球运动过程中不能自动地转化为机械能。
[教师讲解]物理学的研究表明，能量的转化与转移具有方向性。小球在摆动过程中，由于摩擦的存在，一部分机械能会转化为内能，这部分内能不可能自动地转化为机械能，如果没有能量的补充，小球最终会停止运动，所以上面的设想是不可行的。
[提出问题]永动机可以被制作出来吗？永动机可以一直不停地运动下去吗？
[学生猜想]不可以。
[教师总结]制造永动机是不可行的。违反了能量守恒定律。
【课堂小结】
一、多种形式的能量
机械能、电能、内能和化学能。
二、能量的转移与转化
能量可以从一个物体转移到另一个物体，还可以从一种形式转化为其他形式。
三、能量守恒定律
自然界的能量是守恒的。
四、能量转移与转化的方向性
能量的转化与转移具有方向性。
【课堂训练】
1.下列关于能量的叙述，错误的是（ A ）
A.运动的物体具有能量，静止的物体没有能量
B.一个物体能对另一个物体做功，表明这个物体具有能量
C.物体具有的能量越大，它能对其它物体做的功就越多
D.能量和功的单位都是焦耳
2.如图所示是一种太阳能背包。它的前面有一个太阳能电池板，里面有一个蓄电池，可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电。下列说法错误的是（　D ）
A.太阳能电池板将太阳能转化为电能
B.给蓄电池充电将电能转化为化学能
C.蓄电池放电将化学能转化为电能
D.小风扇工作将化学能转化为机械能
3.《天工开物》中记载有一种自动引水灌溉工具——“高转筒车”（如图）。使用时下方转轮安装在河道中，流水驱动轮子转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断输送到上方农田中。下列说法正确的是（　C　）
A.这是一台“永动机”
B.水在输送过程中重力势能不变
C.转轮转速越快输水做功功率越大
D.上、下两个转轮可分别看作定滑轮和动滑轮
4.汽车在刹车过程中，机械能转化为地面和轮胎的内能，这些内能将无法自动地转化为汽车的机械能，这种现象说明自发的能量转化过程是有一定 方向 性的，但在能量的转化和转移过程中，能的总量 保持不变 （选填“不断减少”“保持不变”或“不断增加”）。
【布置作业】
【板书设计】
第二十章 能源、材料与社会
第一节 能量的转化与守恒
1.多种形式的能量
2.能量的转移与转化
3.能量守恒定律
4.能量转移与转化的方向性
【教学反思】
一、案例的“亮点”
1.本节课从多种形式的能量、能量的转移与转化、能量守恒定律、能量转移与转化的方向性一步步了解能量及其存在的不同形式，能描述能量和生产、生活的联系、认识能量可以从一个物体转移到其他物体，不同形式的能量可以相互转化、知道能量守恒定律，并能利用能量守恒定律分析有关问题、知道永动机，了解能量转移与转化有一定方向性，激发求知欲和学习热情，促进学生学以致用。
2.利用提问的方法让学生自主学习，独立思考，实现以学生为主，教师为辅，使学生知道了能量的转化与守恒，激发研究身边事物的兴趣。
二、教学中易出现的问题
注意知识点之间的衔接过渡，转折不宜生硬，保证堂课逻辑的完整性，让学生可以全身心投入课堂的学习。注意调动学生的情绪，让他们带着疑问主动思考，强化课堂教学对学生学习的引导作用。