课件27张PPT。能量的相互转化我们进行的各种活动都需要能量 电视机电风扇交通工具4.1 能量與日常生活 动能物体由于运动而具有的能 质量相同的物体，物体移动得越快，所拥有的动能便越多。 4.1 能量與日常生活 势能被举高或发生弹性形变的物体也具有能4.1 能量與日常生活 热能来源：太阳、火等。
热能跟温度有关。4.1 能量與日常生活 光能来源：蜡烛、通了电的灯泡等。光让我们看見四周的景物。
4.1 能量與日常生活来源: 振动中的物体（例如振动中的小提琴的琴弦）。
声能越多，所发出的声音越大。 声能4.1 能量與日常生活 电能来源: 干电池, 发电等等。
电能是日常生活中最常用的能源。
各种电器都需要电能来运作。4.1 能量與日常生活 化学能 很多（化学）物质都拥有化学能。 屏幕发出的光能足球的动能和势能球员的动能 男孩喝采的声能太阳的光能和热能食物中的化学能能量可以转化检查站:脱毛衣时能听到“噼啪”声萤火虫能发光电鳗能放电青蛙捕食时，消耗了什么能？这些能哪里去了？
它获得了什么能？
这些能量来自哪里？ ●自然界中各种形式的能量都不是孤立的.请小结●不同形式的能量会发生相互转化,能量
也会在不同的物体间相互转移。
能量转换器4.2 能量的轉換机器和电器都是能量转换器4.2 能量的轉換人体是一个复杂的能量转换器。
你能举我们体内能量转换的例子吗?食物的化学能会在我们体内转换成：－动能（例如走路时）－声能（说话时）－热能（以维持体温）－电能（产生神经脉冲）应用广场：合理、科学、受控制的能量转化4.2 能量的轉換受控制的能量转换
可造成重大的破坏
甚至严重的火灾。失控的能量转换4.2 能量的轉換911 要获得一种能量必须以消耗另一种能量为代价，即所谓的“消耗能量”“利用能量”“获得能量”的实质是能量相互转化或转移的过程。
请领悟 俗话说:“既要马儿跑得快，又要马儿不吃草”，这话有道理吗？想一想?登云梯：能源危机！节约型社会节能意识节能行动训练场： 仔细了解你家里的能源消耗情况，制定一个节能计划● 尽可能全面地找出你家里能源浪费的要害处● 动员你家人全程参与你的节能“工程”，你是节能指导
者，你可以请你爸爸当助手、你妈妈当帮手……● 计划制订周密，整改措施得力 能的转化和守恒定律
一、学习目标：
1、知道各种形式的能可以相互转化，能举出日常生活中能量转化的例子。
2、知道电能特点。
3、理解能的转化和守恒定律，能用能量守恒观点分析自然现象。
二、学习过程
[引入]：
将下列字词排成正确的顺序，并讲述一个相关的小故事。
（1）森林 发电厂 太阳 煤 电灯
（2）植物 鹰 兔 飞翔 太阳
[新课学习]
一、各种形式的能
1、下面这段材料中有哪些我们以前学习了的能的形式？
“铃——”，汤姆被闹钟振动的声音唤醒，迷迷糊糊中他打开床头台灯一看，钟面液晶显示7：00，汤姆马上起床穿上衣服。他打开煤气热水器放出热水刷牙，洗脸，然后把面包拿到电烤箱里，再冲上一杯牛奶。吃完早餐，汤姆匆匆忙忙地拿起书包，骑上自行车去学校了。
我们已学习了 能， 能， 能， 能， 能。
2、电能的特点
请同学们阅读课本第58页第二段后归纳出电能的特点：
①便于 ：其他形式的能→ 能
②便于 ：只要用导线和变电设备，实现远距离输电。
③便于 ：电能→ 能。
④利于 ：不污染环境。
二、各种形式的能可以相互转化
1、在教室中用现有条件做几个能的转化实验，体会能的转化。
如：①摩擦双手发热
②用笔杆子摩擦衣服或头发靠近小纸片
③……………………
2、小组间活动：两个小组举日常生活生产中能转化事例，另两个小组同学回答能量转化情况。
结论： 。
三、能的转化和守恒定律
1、实验：掉在地上的弹性小球越跳越低。
在课堂上讨论“掉在地上的弹性小球为什么越跳越低”这一问题时，有三位同学发表了不同看法。
小强说：“这是因为小球每一次落回到地面时，地面都会把一部分能量给小球，只不过每一次给的能量在不断减少，所以就越跳越低。”
小雅说：“这是由于小球每次落下时都损失了一部分能量，所以越跳越低。”
小敏说：“都不对，小球并没有获得或损失能量，只不守它本身的能量转化成了空气、地表、它本身的其他形式的能量，致使它的动能越来越小，所以越跳越低。”
请你分析一下。哪位同学的说法是正确的？
2、分析思考：一杯放在桌上的热水冷却，此过程有能的转化吗？热水的热能消失了吗？
结论：能全既不会 ，也不会 ，它只会从一种形式 为另一种形式，或者从一个物体 到另一个物体而能的总量 ，这就是能的转化和守恒定律，也称 。
小组讨论：
（1）你认为哪几个是关键词，如何理解？
（2）电风扇工作时，消耗的电能与电动机获得的机械能相等吗？如不相等，是否意味着能量不守恒？
（3）我国有句谚语“要使马儿跑得快，又要马儿不吃草”比喻现实生活中不可能的事，请大家分析此比喻是否有科学道理？
（4）此定律是否需条件？
（5）观察下图，此插图是否符合能量守恒定律，为什么？
（注：能的转化和守恒定律是自然界最普遍，最重要的基本定律之一。）
三、阅读材料“永动机”
历史上有不少人想设计一种机器，这种机器不消耗任何能量，却可对外做功，这种机器被称为“永动机”。例如有人设计了如图所示的“永动机”，这是由12个机同铁球用链条连接起来组成的，首尾相连，围绕在三角形支架。设计者认为右边有四个小球，左边只有三个球，由于重
力的作用，整个链将向右下方运动，一旦启动，右边总是有四个小
球，左边也总是只有三个小球，所以整个球链就能“永动不停”地
运转，对外做功。你看这个设计有没有问题？
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。如图所示：轮子中央有一个转
动轴，轮子边缘安装着12个可活动的短杆，每个短杆的一端装有一个铁球。方案的设计者认为，右边的球比左边的球离轴远些，因此，右边的球产生的转动力矩要比左边的球产生的转动力矩大。这样轮子就会永无休止地沿着箭头所指的方向转动下去，并且带动机器转动。这个设计被不少人以不同的形式复制出来，但从未实现不停息的转动。 人们最早研究“永动机”是从纯力学方法出发设计的。17世纪初，有些科学有已经有了能量守恒思想，如伽利略就曾说过：物体在下落过程中所达到的速度能够使它跳回到原来的高度，但不会更高。笛卡儿也提出过一个原理，说宇宙中运动的总量是一定的，永不增加，也不会减少。以后人们逐渐认识到机械能守恒，得出：用纯力学方法建造“永动机”是不可能的。但那时仍有不少人在研究“永动机”，向法国科学院提交“永动机”的设计方案，致使1775年，法国科学院不得不作出决议，从今再不审查各种永动机的设计方案。到19世纪，人们从机械能和其他领域运动和能量的转化关系更认识到能量是守恒的。19世纪中叶，由无数实验终于得出能的转化和能量守恒这个自然界普遍适用的基本定律。人们无论从“纯力学”角度，或从其他能转化角度研究设计，要想造出不消耗能量或少消耗能量却能得到较多的功的机器是不可能的。
从历史上人们对“永动机”的研究可知，我们进行科学研究、创造发明是不可违背自然界的客观规律的。
思考：
①永动机为什么不能制造？
②从中你受到什么启发？
③下图是两位发明家自制的永动机模型。你能否与其他同学讨论一下，它们能永动吗？
[课时小结]：
1、请同学们根据学习目标自我总结。
2、你还想知道：☆
☆
☆
[巩固练习]：
1、释放化学能的过程不断发生在你的体内，食物也是一种燃料，营养成分在体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需能量，这过程没有火焰，但化学能除了一部分转化为热能以维持你的37℃正常体温。从能量守恒的角度，食物提供的化学能还能变为哪些能量？
答：
2、小刚同学想运用已学知识在家门口建立一个喷泉，并用抽水机把喷出的水送回到喷水用的贮水容器。为此他想为抽水机设计一个机械装置来带动，要求一开始用手摇动使机械转动起来，以后就靠机械自己通过内部简单机械相互传动，使其永远转动下去；抽水机就永远工作，喷泉也不停出水。你认为小刚同学设想的机械能实现吗？ （“能”或“不能”），为什么？
。
3、请填上箭头上发生能转化的装置、器具
机械能 ——→ 电能 化学能 ——→ 热能
热能 ——→ 机械能 光能 ——→ 电能
4、指出下列各种现象中，能量是如何转化的？
电动机带动抽水机工作 ____能转化为____能. 点燃的蜡烛 ____能转化为____能. 双手摩擦 ____能转化为____能. 白炽灯的灯丝变热和发光 ____能转化为____能 内燃机的压缩冲程中 ____能转化为____能
物体在阳光照射下温度升高 ____能转化为____能 流星穿过大气层时会变得炽热 ____能转化为____能 飞行的子弹射穿木板后子弹温度会升高 ____能转化为____能
将一块冰放在地面上拖，冰会熔化 ____能转化为____能
反复弯折一根铁丝，弯折部分温度会升高 ____能转化为____能
擦燃火柴 ____能转化为____能;
金溪水电站发电 ____能转化为____能;
水蒸气对活塞做功----____能转化为____能;
三、课外提高训练
1、一台额定功率为50千瓦的水力发电机，水流做的功只有80%可以转化为电能，水的流量为50米3/分，则水流的落差（即水源高度）不得少于多少米？（g 取10牛/千克）
2、水从50 米高处落到地面，如果重力所做的功全部转化为水的热能，则水的温度将升高多少？（取g=10牛/千克）
3、一座65万千瓦功率的水电站，发电一天所获得的电能，相当于完全燃烧多少吨烟煤？（烟煤的燃烧值为2.9×107焦/千克）
4、到达地球表面的太阳辐射功率，在跟阳光垂直的表面上面每平方米大约为280瓦。如果用有效面积为2米2的反射镜，把阳光聚集到盛有1.2千克水的容器上，水的初温为20℃。问：经过多少时间水温才能达到60℃？[太阳能的30%被水吸收，其他热能损失不计，水的比热为4.2×103焦/（千克·℃）]
制造永动机梦想的破灭
永动机这个名词不是很恰当。如飞轮之类，一旦开始运动，若无磨擦阻力作用，是可以永久继续运动下去的，这在实际上虽然不易实现，但是在道理上说得通，可以看作一种实际的极限情况。所谓永动机并不是指这种情况，不是试图去保持永恒的运动，而是期望在没有外界能源供给，即不消耗任何燃料和动力的情况下，源源不断地得到有用的功。如果这种永动机真的能够制成，那么就可以不使用任何自然能源无中生有地得到无限多的动力。在人们还没有掌握自然的基本规律时，这种想法曾经引诱许多有杰出创造才能的人，他们付出了大量的智慧和劳动，追求这种梦想的实现。但是，没有任何一部永动机被实际地制造出来，也没有任何一个永动机的设计方案能受住科学的审查。
早期著名的一个永动机设计方案，是13世纪法国人亨内考提出的。亨内考设计的装置当时并不叫作永动机，而是按它特别吸引人的性质，把它叫做"魔轮"。他在一个轮子的边缘上等距地安装12根活动短杆，杆端分别套上一个重球。无论轮子转到什么位置，右边的各个重球总比左边的各个重球离轴心更远一些。亨内考设想，右边更大的作用特别是甩过去的重球作用在离轴较远的距离上，就会压使轮子按照箭头所示的方向永不停息地旋转下去，至少要转到轮轴磨坏时为止。但是，实际上轮子转动一两圈后就停了下来。
后来，文艺复兴时期意大利的达·芬奇（Leonardo da Vinci，1452-1519）也造了一个类似的装置，。他设计时认为，右边的重球比左边的重球离轮心更远些，在两边不均衡的作用下会使轮子沿箭头方向转动不息，但实验结果却是否定的。达·芬奇敏锐地由此得出结论：永动机是不可能实现的。
事实上，由杠杆平衡原理可知，上面两个设计中，右边每个重物施加于轮子的旋转作用虽然较大，但是重物的个数却较少。精确的计算可以证明，总会有一个适当的位置，使左右两侧重物施加于轮子的相反方向的旋转作用（力矩）恰好相等，互相抵消，使轮子达到平衡而静止下来。
流水的落差可以推动水轮机对外提供动力，能否用流水来设计永动机呢？16世纪70年代，意大利的一位机械师斯特尔又提出了一个永动机的设计方案。他在设计时认为，由上面水槽流出的水，冲击水轮转动，水轮在带动水磨转动的同时，通过一组齿轮带动螺旋汲水器，把蓄水池里的水重新提升到上面的水槽中。他想，整个装置可以这样不停地运转下去，并有效地对外做功。实际上，流回水槽的水越来越少，很快水槽中的水就全部流进了下面的蓄水池，水轮机也就停止了转动。
浮力也是设计永动机的一个好帮手。是一个著名的浮力永动机设计方案。一连串的球，绕在上下两个轮子上，可以像链条那样转动。右边的一些球放在一个盛满水的容器里。设计者认为，右边如果没有那个盛水的容器，左右两边的球数相等，链条是会平衡的。但是，现在右边这些球浸在水里，受到了水的浮力，就会被水推着向上移动，也就带动整串球绕上下两个轮子转动。上面有一个球露出水面。下面就有一个球穿过容器底，补充进来。
这样的永动机也没有制成，是不是因为要下面的球能够通过容器底，而又不能让水漏出来，制造起来技术上有困难呢？技术上的困难并不是主要问题，主要问题还是出在设计的原理上。当下面的球穿过容器底的时候，它和容器底一样，要承受上面水的压力，而且是因为在水的最下部，所以它受到的压力很大。这个向下的压力，就会抵消上面几个球所受的浮力，这个水动机也就无法永动了。
此外，人们还提出过利用轮子的惯性，细管子的毛细作用，电磁力等获得有效动力的种种永动机设计方案，但都无一例外地失败了。其实，在所有的永动机设计中，我们总可以找出一个平衡位置来，在这个位置上，各个力恰好下互抵消掉，不再有任何推动力使它运动。所有永动机必然会在这个平衡位置上静止下来，变成不动机。
层出不穷的永动机设计方案，都在科学的严格审查和实践的无情检验下一一失败了。1775的，法国科学院宣布"本科学院以后不再审查有关永动机的一切设计"。这说明在当时科学界，已经从长期所积累的经验中，认识到制造永动机的企图是没有成功的希望的。
各种永动机设计方案的失败，制造永动机美好梦想的破灭，对于每一个寻找永动机的人是一个不小的打击。但是，反思这一失败的探索过程，它从反面给人类以启迪，一些科学家从这一否定的结论中开始思考，提出这样一个问题：永动机不可能制成，是不是说明自然界存在着一条法则，它使我们不可能无中生有地获得能量？也就是说自然界各种能量之间存在着一定的转化关系。这方面的思考是能量转化和守恒原理建立的线索之一。德国著名物理学家和生理学家亥姆霍兹（H. Helmholtz，1821-1894）就是从永动机不可能实现的这个事实入手研究发现能量转化和守恒原理的。他在论文中写道：“鉴于前人试验的失败，人们……不再询问‘我如何能利用各种自然力之间已知和未知的关系来创造一种永恒的运动'，而是问道‘如果永恒的运动是不可能的，在各种自然力之间应该存在着什么样的关系？'”
19世纪中叶，能量转化和守恒原理得到了科学界的普遍承认。这一原理指出：自然界的一切物质都具有能量，对应于不同的运动形式，能量也有不同的形式，如机械运动的动能和势能，热运动的内能，电磁运动的电磁能，化学运动的化学能等，他们分别以各种运动形式特定的状态参量来表示。当运动形式发生变化或运动量发生转移时，能量也从一种形式转化为另一种形式，从一个系统传递给另一个系统；在转化和传递中总能量始终不变。
还有另外一种非常美妙的幻想，它并不违反能量转化和守恒原理。假如能把空气或海水里的热能，通过一种巧妙的机器，全部转化成我们所需要的机械功，这可以成为取之不尽、用之不竭的能源。发明这种机器的想法，比起前面要凭空产生能量的想法聪明得多了。如果这种机器真能发明的话，还有另一好处，一方面我们可以把一种东西里面的热能取出来做功，同时还会使这种东西的温度降低。这样，我们可以在海洋上设置一些巨大的工厂，利用海水里的热能，来进行各种不同的工作，比如利用它来发电，一只轮船可以利用海水中的热量，不必烧煤或烧油，就能到世界各地去航行，这岂非美事！这可称作第二种永动机，也是不可能实现的，因为它和热力学第二定律相违背。
热力学第二定律是由无数次实践证明了的客观规律。它可以表述为：“从单一热源吸取热量使之完全变为有用的功而不产生其他影响是不可能的。”这也就是说，热机不可能有100%的效率，它要在把从高温热源吸收的一部分热量变为有用功的同时，把另一部分热量放到低温热源。
追寻永动机的失败经历，可以给我们两点启示：首先，失败的经历也有积极的科学研究价值，永动机的种种设计方案的失败，引起了人们的反思，启发了能量转化和守恒的思想，成为能量转化和守恒原理建立的思考线索之一；其次，要依据科学规律办事。历史上追求永动机的人们，并不是因为他们没有一种良好的愿望，也不是他们缺乏刻苦钻研的精神，只是由于他们做的是违背客观规律的工作。在人们还没有认识能量传递和转化的规律之前，对那些寻求永动机的努力遭到的失败，我们只能感到遗憾，但是，如果在今天还有人去设计永动机，那他就是愚蠢的，是违反科学规律的，也是永远不会成功的。
