第二十章 课题3《能的转化与能量守恒》教案
【教学目标】
1.知识与技能
（1）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。
（2）知道能量守恒定律，能举出日常生活中能量守恒的实例。
（3）初步了解在现实生活中能量的转化与转移有一定的方向性。
2.过程与方法
通过参与科学探究活动，初步认识科学研究方法的重要性，学习从物理现象和实验中归纳简单的科学规律，尝试应用已知的科学规律去解释某些具体问题。www.21-cn-jy.com
3.情感态度和价值观
通过“永动机”的争论，懂得在科学发明与创新活动中尊重事实。养成实事求是、尊重自然规律的科学态度。认识到日常生活中合理利用能源与节约能源的重要性。
【教学重点】
能量转化与守恒，能量的转移与转化有一定的方向性。
【教学难点】
能量转化与守恒，能量的转移与转化有一定的方向性。
【教学方法】
观察引导、课上交流、巩固总结。
【课时安排】
1课时
【教学过程】
一、导入新课
通过前两节的学习，我们知道了人类利用能源的历史、能源危机和能源的开发利用。当今社会我们所利用的煤、石油、天然气等化石燃料面临枯竭，而人们对能量的需求越来越大，出现了能源危机。我们使用的新能源利用的原理是什么，关于能量有什么样的规律呢？只有掌握了关于能量的定律，才能更好地使用能源。2·1·c·n·j·y
二、新课学习
1．能的转移与转化
能量是物质存在的基本形式，自然界的能量有内能、机械能、化学能、光能、电能、核能等多种形式。长期的实践表明，能量之间可以转移，也可以相互转化。
活动1：能量的转移
根据图20-18，解释能量从哪个物体转移至另一个物体。在用热水袋取暖时，热水袋的内能转移至人体的内能；滑轮上下降的球将能量转移给上升的球，使其具有更高的重力势能；电能在输送时，电能由发电站转移至家庭。这些例子均说明能量可以在两个物体之间发生转移。【来源：21·世纪·教育·网】
活动2：能量的转换
根据图20-19，解释能量发生了怎么样的转换。电池在充电时，电能转化为化学能，而在使用电池时，化学能转化为电能；在上节课我们学习的核反应堆装置中，铀核裂变释放的原子能转化为蒸汽的内能，然后将高温蒸汽通入涡轮机中，驱动涡轮转动，使蒸汽的内能转化为涡轮机的机械能，并带动发电机，使机械能转化为电能。在物理学中，力、热、光、声、电、磁之间均能实现能量的转化。2-1-c-n-j-y
能量的转移和转化是能量利用的基础，在自然界和社会生活中有很多能量转移转化的实例。能量的转移和转化的原理，是利用能量的关键。21*cnjy*com
1.下列关于能量转化说法正确的是（ B ）
A．水力发电--内能转化为电能
B．柴油机做功冲程--内能转化为机械能
C．手机充电--电能转化为机械能
D．点燃木柴烧水--内能转化为机械能
2．能量守恒定律
能量的转移和转化是一种定性表述，在转移和转化的过程中是否发生着量变的问题，也即能量的转移和转化过程中的是否具有着定量的描述？21世纪教育网版权所有
如图20-20所示，起重机在工作时，电能是否都转化为了机械能？是否伴随着其它形式的能量转化？这些能量的加和是否等于所消耗的电能？21cnjy.com
可以假设这个论点不成立，也即消耗的电能不等于转化的其它形式的能量。这样伴随着能量转移和转化过程中数量的减少，这样长此以往能量的总量就将减少或增加，很显然这是不正确的。在历史上也曾出现过永动机的发明，希望不通过能量的消耗用来做功，如图20-21所示事实证明这些永动机均不能成功。长期的研究总结发现，能量不能凭空产生或消失，但是可以进行能量的转移和转换，并且在转移和转换中能量的总量保持不变，这就是著名的能量守恒定律。21·世纪*教育网
2.下列说法中错误的是（ ）
A．能的转化和守恒定律只适用于物体内能的变化
B．宇宙中能量总量是保持不变
C．能的转化和转移，遵从能量守恒定律
D．能的转化和守恒定律有利于人们认识自然
解析： A、能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化，故A错误；B、据能量守恒定律，宇宙中的能量总和不变，故B正确；C、能量守恒定律既适用能量转化过程，又适用于能量的转移过程，故C正确；D、能的转化和守恒定律有利于人们认识自然，故D正确；故选：A．21教育网
3．能在转移和转化中的方向性
对能量的定性和定量表述后，就需要知道能量在转移和转换中的方向性问题。
在使用暖手宝时，能量由暖手宝转移至人体，但不能发生反向的转移，即不能由低温物体自发转移至高温物体在烧水时，化学能转化为水的内能，但是这些内能不能重新转化为化学能。实践中的大量实例表明，能量在转移和转换过程中具有方向性。并且虽然能量在转移的过程中满足能量守恒定律，但总有一部分的能量不能被有效利用。这些规律都说明在能量的利用中存在利用效率的问题，这也是我们解决能源危机的关键。【来源：21cnj*y.co*m】
3.各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的，下面几幅图按能量转化的顺序，排列正确的是（ ）【出处：21教育名师】
A．①②③④ B．②③④① C．②①③④ D．①③④②
解析：各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的，地球上所有能量直接或间接来自于太阳能，所以下列能量的转化顺序为：太阳--树林--燃煤电厂--空调．故选：C．www-2-1-cnjy-com
三、课堂练习：
1．下列说法正确的是（ D ）
A．物体具有的能量越多，物体做的功越多
B．原子核由质子和电子组成
C．根据能量守恒定律，能量不会消失，但可以创造
D．电风扇工作时，主要将电能转化为机械能
2．下列装置在使用过程中，把内能转化为机械能的是（ A ）
A．内燃机
B．电动机
C．电热器
D．发电机
3．下列关于能量转化的实例，你认为说法正确的是（ C ）
A．水轮机带动发电机发电：电能转化为机械能
B．电动机工作：机械能转化为电能
C．燃料燃烧：化学能转化为内能
D．汽油机的压缩冲程：内能转化为机械能
课堂小结：
【师生交流】通过这节课，谈一下我们学习了哪些内容？
【总结】
20.3 能的转化与能量守恒
1．能的转移和转化
长期的实践表明，能量之间可以转移，也可以相互转化。能量的转移和转化的原理，是利用能量的关键。
2．能量守恒定律
长期的研究总结发现，能量不能凭空产生或消失，但是可以进行能量的转移和转换，并且在转移和转换中能量的总量保持不变，这就是著名的能量守恒定律。
3．能在转移和转化中的方向性
实践中的大量实例表明，能量在转移和转换过程中具有方向性。并且虽然能量在转移的过程中满足能量守恒定律，但总有一部分的能量不能被有效利用。这些规律都说明在能量的利用中存在利用效率的问题，这也是我们解决能源危机的关键。21·cn·jy·com
【板书】
【教学反思】
本节课首先通过实例，了解能量的转移与转化。重点突出能量守恒定律和能量转化过程中的方向性。培养学生将科学服务于人类的意识，激发学生振兴中华的使命感与责任感。
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第二十章 课题3《能的转化与能量守恒》一课一练
一、选择——基础知识运用
1、某同学设计并制作了一个“盲人水杯”．水杯底部装上电池后，当杯中的水位到达一定高度，水杯会自动发出音乐声，表示水己盛满．水杯发出音乐声时的能量形式转化是（ ）
A．电能→内能 B．电能→声能
C．化学能→声能 D．化学能→电能
2、下列现象中能的转化分析正确的是（ ）
A．摩擦生热是将机械能转化为内能
B．水电站里水轮机带动发电机是机械能转化为电能
C．给蓄电池充电是将化学能转化为电能
D．植物吸收太阳光进行光合作用是将光能转化为内能
3、下列关于能量转化的说法正确的是（ ）
A．跳伞运动员在空中匀速下落时机械能守恒
B．拉弓射箭过程是将动能转化为弹性势能
C．核电站发电是将核能转化为电能
D．给电池充电是将化学能转化为电能
4、下列关于能量的转化和守恒的说法正确的是（ ）
A．因为能量是守恒的，所以人类社会不存在能源危机
B．人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生
C．酒精燃烧时，将化学能转化为内能，但内能不会自发的转化为酒精的化学能
D．高山上滚下的石块越来越快，说明动能转化为重力势能
5、关于能量和能源的利用，以下说法正确的是（ ）
A．煤炭燃烧，将内能转化为化学能
B．核电站是利用化学能来发电的
C．太阳能电池是把太阳能转化为内能的装置
D．汽油机的做功冲程，将内能转化为机械能
6、在各种形式的能量相互转化过程中，下列说法正确的是?（ ）
A．机械能一定守恒
B．各种形式的能量都守恒
C．各种形式能的总量一定守恒
D．内能一定守恒
7、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
二、解答——知识提高运用
8、在盛满水的容器中，有一浸没在水中的木块，当木块浮起来时，不仅获得了动能，势能也增加了，请问木块获得的能量是由什么能量转化而来的？为什么？21教育网
在某一高度处用力向下抛球，小球落地后被弹起的高度比原来高度要高，请做一做，并思考：此例是否可以说明能量守恒定律不成立？试解释说明．21·cn·jy·com
10、某同学用这样一种装置来发电：在距离地面h高处修建一个大水池，让水池的水通过导水渠冲向地面，利用水渠中的流水带动发电机发电，发电机发出的电能一部分用来照明，另一部分用来将流下的水全部抽回水池．这样就永远有供照明的电了！你认为它可行吗？为什么？
《能的转化与能量守恒》参考答案
一、选择——基础知识运用
1、【答案】B
【解析】水杯发出音乐声时，消耗电能，产生声能，故是将电能转化为声能的过程；故选B．
【答案】AB
【解析】A、摩擦生热是通过做功将机械能转化为内能，故A正确；B、水电站里水轮机带动发电机发电，消耗的是机械能转化为电能，故B正确；C、蓄电池充电时相当于用电器，是将电能转化为化学能，故C错误；D、植物吸收太阳光进行光合作用，是光能转化为化学能，储存在植物体内，故D错误．故选AB．21世纪教育网版权所有
【答案】C
【解析】A、跳伞运动员在空中匀速下落，与空气摩擦，会有一部分机械能转化为内能，故A错误；B、拉弓射箭过程中，消耗弓的弹性势能，变成箭的动能，所以是将弹性势能转化为动能的过程，故B错误；C、核电站发电是将核能转化为电能的过程，故C正确；D、给电池充电，消耗电能，产生化学能，所以是将电能转化为化学能的过程，故D错误．故选C．21cnjy.com
【答案】C
【解析】A、虽然能量是守恒的，但能量的转化具有方向性，且并不是所有的能量都可以使用，所以能源危机依然是存在的，故A错误；B、太阳能也是由于消耗太阳内部物质产生的，所以不能说明能量可以凭空产生，故B错误；C、酒精燃烧时温度升高，所以是得到了内能，但内能不会自发的转化为酒精的化学能，故C正确；D、高山上滚落的石头，高度降低重力势能减小，速度加快，动能增大，所以是重力势能转化为动能．故D错误；故选C．www.21-cn-jy.com
5、【答案】D
【解析】A、煤炭燃烧，本质是与氧气发生化学反应，将化学能转化为内能的过程．故A错误；B、核电站是利用核能来发电的装置，也就是将核燃料的核能转化为电能．故B错误；C、太阳能电池工作过程中将太阳能转化为电能．故C错误；D、汽油机的做功冲程，将汽油燃烧释放出的内能转化为活塞的机械能．故D正确．故选D．2·1·c·n·j·y
6、【答案】C
【解析】各种能量形式互相转换是有方向和条件限制的，能量互相转换时其量值不变，表明能量是不能被创造或消灭的．因此各种形式能的总量一定守恒，单一的某一种形式的能或几种能不一定守恒，故C选项说法正确．故选 C．【来源：21·世纪·教育·网】
7、【答案】D
【解析】A．马在奔跑中是要消耗能量的；故“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的，故A正确；B．酒精燃烧是把化学能转化为内能，故A正确；C．发电机将机械能转化为电能，故C正确；D．能量是不能凭空产生的，此说法违背了能量守恒定律，故D错误．故选D．21·世纪*教育网
二、解答——知识提高运用
8、【答案】木块的动能和势能都增加是受到的重力小于浮力的缘故，浮力是水提供的；只对水和木块两个事物来说，木块上升过程中，容器中水的高度会下降，即水的重力势能减小，所以木块获得的能量是由水的重力势能转化而来的（因为部分水在下降），也就是水的重力势能通过浮力做功的形式转化为木块的能量．www-2-1-cnjy-com
9、【答案】在某一高度处用力向下抛球，小球具有一个初速度，即小球落地后被弹起的高度比原来高度要高，这一过程同样遵循能量守恒定律．小球在下落时具有速度，动能不为0，小球在上升过程中动能转化为重力势能，所以小球落地后被弹起的高度比原来高度要高一些．在某一高度处用力向下抛球，小球具有一个初速度，即小球落地后被弹起的高度比原来高度要高，这一过程同样遵循能量守恒定律．小球在下落时具有速度，动能不为0，小球在上升过程中动能转化为重力势能，所以小球落地后被弹起的高度比原来高度要高一些．2-1-c-n-j-y
10、【答案】该方案不可行；因为抽水发电，发电又抽水的过程中，是机械能与电能的相互转化，在此过程中，有部分机械能和部分电能会转化为内能，即机械能和电能都会逐渐减少，所以机械能和电能的总量不守恒，发电机和抽水机就不可能不停地运转下去．不可能永远有供照明的电．
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沪粤版 九年级下册
第二十章 能源与能量守恒定律
课题3 能的转化与能量守恒
【复习】前两节的学习，我们知道了人类利用能源的历史、能源危机和能源的开发利用。当今社会我们所利用的煤、石油、天然气等化石燃料面临枯竭，而人们对能量的需求越来越大，出现了能源危机。
导入新课
【思考】我们使用的新能源利用的原理是什么，关于能量有什么样的规律呢？
只有掌握了关于能量的定律，才能更好地使用能源。
新课学习
能的转移和转化
【思考】能量的表现形式有哪些？
常见的能量类型有机械能、电磁能、内能、化学能、核能等，能量的表现形式多种多样，每一种形式的能对应一种运动形式，如热运动对应内能，化学反应对应化学能等。
【思考】这些形式的能量能否发生相互转换？
长期的实践表明，不同物体之间可以发生能量转移，能量也可以相互转化。
活动1：能量的转移
在用暖手宝取暖时，暖手宝的内能转移至人体的内能。
暖手宝取暖
在滑轮上，下降的铁球将重力势能转移给上升的铁球，使其具有更高的重力势能
铁球的升降
电在输送时，电能由发电站转移至家庭。
电能的传输
活动2：能量的转化
电池在充电时，电能转化为化学能，而在使用电池时，化学能转化为电能。
电池充电与放电过程
核反应装置
【思考】核反应装置中，涉及哪些能量转化？
核反应堆装置中，铀核裂变释放的原子能转化为蒸汽的内能，然后将高温蒸汽通入涡轮机中，驱动涡轮转动，使蒸汽的内能转化为涡轮机的机械能，并带动发电机，使机械能转化为电能。
【思考】物理学是研究力、热、光、声、电、磁等及其转化的科学，试举出一些能量转化的实例？
比如发电机将机械能、光能、热能转化为电能，而电能也可以转化为多种形式的能量。
【巩固练习】
1.下列关于能量转化说法正确的是（ ）
A．水力发电--内能转化为电能
B．柴油机做功冲程--内能转化为机械能
C．手机充电--电能转化为机械能
D．点燃木柴烧水--内能转化为机械能
B
能量守恒定律
【思考】能量可以发生转移和转化，那么在转移和转化中需要遵循什么原则？
分析：这是一个定量的问题，涉及能量在转移和转化中数量变化的问题。
假设：能量在转移和转化中数量增加或减少。
那么随着能量的转移和转化，体系的能量将逐渐增多或减少，这样长此以往能量的总量就将变化，也即能量凭空产生和消失，这显然是不正确的。
永动机：希望不通过能量的消耗用来做功。
各种永动机
在1840年，科学界已经证明永动机不能制造。
结论：能量不能凭空产生或消失，但是可以进行能量的转移和转换，并且在转移和转换中能量的总量保持不变，这就是著名的能量守恒定律。
能量守恒定律，是19世纪自然科学的一块重要理论基石。它的意义是建立物质运动变化过程中的某种物理量间的等量关系。只要有能量转化,就一定服从能量守恒的规律。
【巩固练习】
2.下列说法中错误的是（ ）
A．能的转化和守恒定律只适用于物体内能的变化
B．宇宙中能量总量是保持不变
C．能的转化和转移，遵从能量守恒定律
D．能的转化和守恒定律有利于人们认识自然
解析： A、能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化，故A错误；B、据能量守恒定律，宇宙中的能量总和不变，故B正确；C、能量守恒定律既适用能量转化过程，又适用于能量的转移过程，故C正确；D、能的转化和守恒定律有利于人们认识自然，故D正确；故选：A．
A
能在转移和转化中的方向性
【思考】我们了解了能量转移与转化需要遵循的原理，那么它进行的条件是什么？
实践中的大量实例表明，能量在转移和转换过程中具有方向性。
实例：
在使用暖手宝时，能量由暖手宝转移至人体，但不能发生反向的转移，即不能由低温物体自发转移至高温物体；
在烧水时，化学能转化为水的内能，但是这些内能不能重新转化为化学能。
能量转移和转化的方向性表现在：高温向低温、其它形式的能向内能的转化是自发的。
【思考】能量转化时是否能够完全利用？
虽然能量在转移的过程中满足能量守恒定律，但总有一部分的能量不能被有效利用。
这个结论指出了我们要提高能源利用率的原理，也即在能量转化时降低不能被利用的能量比率。
【巩固练习】
3.各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的，下面几幅图按能量转化的顺序，排列正确的是（ ）
A．①②③④ B．②③④① C．②①③④ D．①③④②
解析：各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的，地球上所有能量直接或间接来自于太阳能，所以下列能量的转化顺序为：太阳--树林--燃煤电厂--空调．故选：C．
C
1.下列说法正确的是（ ）
A．物体具有的能量越多，物体做的功越多
B．原子核由质子和电子组成
C．根据能量守恒定律，能量不会消失，但可以创造
D．电风扇工作时，主要将电能转化为机械能
课堂练习
D
2.下列装置在使用过程中，把内能转化为机械能的是（ ）
A．内燃机
B．电动机
C．电热器
D．发电机
课堂练习
A
3.下列关于能量转化的实例，你认为说法正确的是（ ）
A．水轮机带动发电机发电：电能转化为机械能
B．电动机工作：机械能转化为电能
C．燃料燃烧：化学能转化为内能
D．汽油机的压缩冲程：内能转化为机械能
C
课堂练习
课堂小结
我们都学了什么？
课堂小结
20.3 能的转化与能量守恒
1．能的转移和转化
长期的实践表明，能量之间可以转移，也可以相互转化。能量的转移和转化的原理，是利用能量的关键。
2．能量守恒定律
长期的研究总结发现，能量不能凭空产生或消失，但是可以进行能量的转移和转换，并且在转移和转换中能量的总量保持不变，这就是著名的能量守恒定律。
3．能在转移和转化中的方向性
实践中的大量实例表明，能量在转移和转换过程中具有方向性。并且虽然能量在转移的过程中满足能量守恒定律，但总有一部分的能量不能被有效利用。这些规律都说明在能量的利用中存在利用效率的问题，这也是我们解决能源危机的关键。
