能量的相互转化（教案）

第3章 能量的转化与守恒
第1节 能量的相互转化
【教材分析】
在前面的学习中，学生对能的概念已有了一些初步的认识。本节课在前面学习的基础上，通过对一些自然现象及生产、生活中的实例介绍，使学生进一步了解自然界能的多样性及能量的相互转化的普遍意义，初步学会分析和判断物质运动及变化过程中不同形式的能量的转化。
【教学目标】
1．理解能量的相互转化具有普遍意义。知道消耗能量、利用能量或获得能量的过程就是能量的相互转化和转移的过程。
2．能在具体情景中分析能量形式的转化。
【教学重点和难点】
自然界能量转化的普遍意义
【教学准备】
图片、投影、制作小风车实验装置一套
【课时安排】1课时
【教学过程设计】：
（1） 引入
教师演示：手持粉笔头举高，放手下落实验
提问：举高粉笔头具有什么能？为什么？
生：重力势能，因为粉笔头被举高了。
进一步提问：放手下落过程中，粉笔头又具有什么能？
生：此时既有重力势能又有动能。
问：下落过程中粉笔头的重力势能和动能各有什么变化？
生：由于粉笔的高度越来越小，速度越来越大，高度减小说明重力势能在减小，速度增大说明动能在增加，下落过程中重力势能在向动能转化（重力势能减少，动能增大），
教师指出：自然界中能量变化的事例很多，这就是本节所要研究的内容。
（2） 新课学习
讲述：我们学习过机械运动有机械能，热运动有内能，实际上自然界存在着许多不同形式的运动，每种运动都有一种对应的能量，如电能、磁能、光能、化学能、原子能等。
复习：
动能：我们把运动着的物体具有的能叫做动能。
实例：运动的锤子，流动的河水，流动的空气，行驶的汽车、跑动着的运动员，飞行中的子弹头，滚动着的钢球，运行中的人造地球卫星等。简单的知识结构：
势能：物体被举高或发生“弹性形变”时所具有的能。
实例：被举高的夯，被举高的打桩机的重锤，高坝中的水，放在高楼阳台边沿的花盆，搁货架的金属球、山顶上的石头，举高的铅球，悬吊在高空中的钢梁，悬空的起重臂，置于斜面上的钢球等。
创设情景：（展示图片或录象）图3－1 雪崩
（情景描述）一辆汽车在雪山脚下急驶，一场灾难不幸发生。只见高耸陡峭的雪坡霎时间犹如天崩地裂，数以千吨的积雪快速滑落下来，推翻并吞没了汽车，摧毁了沿路的建筑。
（讨论）积雪在崩滑过程中的能量转化。
（设疑）在崩滑中，积雪的势能和动能发生了相互转化，那么，其他形式的能量是否也会发生相互转化呢？
一、能量转化的普遍性
（展示图片或录象）图3－2 人造卫星
（讨论）人造卫星在太空中工作所需的电能来自哪里？（太阳能→电能）
（展示图片或录象）图3－3 间歇泉
（讨论）图3－3是间歇泉向外喷射热泉水的情景。间歇泉多发生在火山活跃的地带，它断断续续地向外喷出热水，很像压力锅加热后会断断续续地向外喷气一样。你知道热泉水喷发的能量是从哪里来的吗？ （地热能→机械能）
（展示图片或录象）小型发电机发电
（讨论）小型发电机发电的能量转化。（势能→动能→电能）
（展示图片或录象）青蛙扑食害虫
（讨论）在这个过程中，青蛙消耗了什么能？（化学能）
这些能量哪里去了？（化学能→机械能）
它获得了什么能？（化学能）
这些能量来自哪里？（害虫的化学能→青蛙的化学能）
说明：通过动能、势能、电能、热能、化学能、生物能等角度提出问题，展开讨论，使学生感受到自然界中的能量是可以相互转化的，且是一个普遍现象。
（小结）大量事实表明，自然界中各种形式的能量都不是孤立的，不同形式的能量会发生相互转化，能量也会在不同的物体间相互转移。所谓“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。
（提问）你能列举自然界中能量转化或转移的实例吗？
（学生举例回答）
二、各种过程中能量形式的转化
（展示）图3－5 能量形式的转化
（讨论）能量转化是一个普遍的现象，自然界中（物质不同形式的运动对应着不同形式的能量）物质运动形式的变化总伴随着能量的相互转化。你能根据下列各图所呈现的现象，说说能量形式发生的转化吗？
（分析）胶片感光成像 光能→化学能
特技跳伞 势能→动能
激光切割金属 光能→热能
森林火灾 化学能→热能和光能
植物生长需要阳光 太阳能→化学能
小型水电站（工作时） 势能→动能→电能
【水由高到低（从上游冲下来），势能转化为动能；水流冲击转盘，带动电动机转动（水流经压力水管冲击水轮机转动，再带动发电机发电），水的动能转化为电动机的机械能；发电机转动发电，机械能转化为电能；电到灯泡，灯泡发光，电能转化为热能；电到电动机，电动机转动，电能转化为机械能。】
说明：教学中还可补充列举一些贴近学生学习和生活实际的事例，让学生对能量转化的普遍意义有一个深刻的认识。
（实验）图3－6 制作小风车（可事先布置课前完成）
制作方法：如图3－6所示，将圆形铝箔纸切割成扇形小片，再将扇形小片弯曲成风叶，然后用大头针依次穿过风叶的中心，小珠子和短木棍端上的小孔并固定好。
（讨论）将风叶水平放在发光的灯泡上方，你看见什么？说出这个现象中能量形式发生的转化。
学生讨论后分析：看见风车转动；灯泡发热：电能→热能；热空气上升推动风车转动：热能→机械能。
拓展：这个风车转动的原理与“走马灯”相同，都是由于点亮的灯泡上方有对流的空气推动风叶的缘故。
（思考）氢氧化钠在水中溶解，温度升高；硝酸铵在水中溶解，温度要降低。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？
分析：氢氧化钠在水中溶解，温度要升高，化学能转化为热能；
硝酸铵在水中溶解，温度要降低，热能转化为化学能。
（三）课堂小结
（四）课堂练习
1、一小孩从光滑的斜面上滑下，速度越来越快，到斜面底端时：动能______，势能______，机械能总量______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
在这里“光滑”的标准即认为可以不考虑摩擦，因此在能量的转化中不考虑摩擦及能量的损失，小孩在下滑时，减少的势能全部转化成小孩的动能，机械能的总量不变。所以应是：动能增加，势能减少，机械能总量不变。
2、一小孩从斜面上匀速下滑，到斜面底端时，动能______，势能______，机械能总量______。
由于小孩从斜面上“匀速”下滑，到底端时速度不变，因此动能不变，而由于高度降低，势能减少，因而机械能的总量减少。在题目中虽没明确说明摩擦的存在，但小孩从斜面上“匀速”下滑，就隐含了存在摩擦这个条件。因此，在转化中必然有一部分机械能消耗在克服阻力做功上，而引起机械能总量的减少。
（五）布置作业
必做作业：（1）课后练习与活动 （2）作业本
选做作业：
【教后反思】
本节教材一开始，就以“雪崩”为例，就学生较为熟悉的动能和势能之间的转化引入新 课教学，并从电能、热能、化学能、生物能等角度提出问题，展开讨论，引发学生对学习“能量转化”的兴趣和欲望。教师在教学中可根据学生年龄和认知特点，列举贴近学生学习和生活实际的事例，让学生对能量转化的普遍意义有一个深刻的认识。在这个基础上，引导学生从实例分析得出：所谓“消耗能量”、“利用能量”或者“获得能量”，实质就是能量相互转化和转移的过程。
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