14.3 能量的转化与守恒—人教版九年级物理全一册教学设计

第十四章
内能的利用
第3节
能量的转化与守恒
【教学内容分析】
“能量的转化与守恒”是新课程人教版九年级全一册第十四章第三节的内容。本节前面分别学习了机械能和内能，本章共有三节：热机、热机的效率、能量的转化和守恒。教材从自然界中的各种能量形式的描述，能量在不同物体间的转移，各种形式能量之间的转化出发，从而引出能量转化及守恒定律。因此本节内容是全章的理论基础，也是前面分别阐明能量现象的总结。
【学情分析】
九年级学生，已基本具备独立思考、自主探究、小组讨论与合作交流的学习习惯，学习热情高，求知欲望强。
学生在本册教材前面已经学过一些能的形式，学习了动能和势能的相互转换及机械能的守恒；内能的改变。通过前面的学习，学生对能量转化已有了初步的了解，为本节“能量的转化与守恒”的学习作了较为全面的铺垫。
另外，在生产生活中到处都有能的形式与转化，学生有一定的知识储备和生活积累。
【教学目标】
知识及技能：
能列举各种形式的能量
。
能列举各种能量之间的转化及同种能量之间的转移。
理解不同能量形式的转化过程中能量的总量保持不变。
熟记能量守恒定律，能举出日常生活中能量守恒的实例。
过程与方法：
通过对生活中能量转化的实例分析，理解能量守恒定律的确切含义；
通过对人类对能量转化与守恒定律的认识过程的了解，感悟科学研究的一般方法与过程；初步建立守恒思想。
情感态度价值观：
通过能量守恒定律的教学，让学生领略物理规律的和谐美和简洁美，从欣赏美的角度探究物理规律，发展对科学的好奇心与求知欲；
培养学生参与科技活动的热情，勇于探索与日常生活有关的物理问题；学会运用守恒观点分析物理、生活、社会现象。
【教学重难点】
重点
能量的转化和能量守恒定律。
难点
能量在转化与转移中守恒
【教学方法】
1．教师启发、引导；
2．学生自主阅读、思考，并讨论交流。
【教学资源】
多媒体设备
【教学流程设计】
【教学过程】
一、情境创设
1．提出问题：我们已学习了多种形式的能，请同学们说出你所知道的能量形式。我们还知道不同形式的能之间是可以相互转化的，请你举几个能量转化的例子。
2．播放能量转化的视频，让学生观看后思考：有哪些能量发生了转化？
3．演示实验1：在一个玻璃容器内放入细沙，拿一个小铁球分别从某一高度释放，使其落到细沙中。
思考：小球运动过程中机械能是否守恒？请说出小球运动过程中能量的转化情况。小球最后静止在细沙中，它所具有的机械能那里去了？
4．演示实验2：用手提物理课本匀速上升，让学生分析机械能的变化情况。这个物体在运动过程中机械能是否守恒，如果不守恒，原因是什么，机械能是怎样变化的？
5．教师讲述：物体所处的系统机械能守恒是有条件的，当外力对物体做功时，系统的机械能不守恒，此时外力对系统做的功等于系统机械能的变化。
6．听取学生汇报，总结点评。回答学生可能提出的问题。
7．引入课题：从这两个例子中我们可以看到，机械能守恒定律并不是自然界中最基本的守恒定律，当涉及到多个能量之间的相互转化时，一种能量减少，必有其他能量增加，一个物体的能量减少，必定其他物体能量增加。那么能量的总和变不变化呢？人类是怎样研究这个问题的？得出了什么样的结论呢？通过这节课的讨论和学习，对这些问题将会有明确的认识。
二、新课学习
（一）认识各种形式能的转化
1．播放视频：《运动中的汽车》
2．观察课本，分组讨论问题：小汽车行驶时，燃料燃烧释放的内能都哪里去了？
3．讨论课本所示的现象中，能的转化情况
a：原子能（核能）转化为内能、光能、电磁辐射能等
b：植物的化学能转化为人体的化学能
c：电能转化为光能、声能、内能
4．教师小结：在自然界里，有各种各样的运动形式，每一种运动形式都有一种相应的能，随着物体运动形式的转化，能的形式也随着转化，这是自然界的普遍现象。
（二）人类对能量转化的进一步研究——能量守恒定律的确立
1．阅读讨论
（1）古希腊的运动不灭思想
（2）近代笛卡尔、莱布尼兹等科学家宇宙运动量不灭思想
（3）迈尔、焦耳、亥姆霍兹的研究
迈尔：研究分析了25种形式能量的转化现象，发现总能量不变（守恒）。
焦耳：研究分析了电能与内能转化，机械能与内能转化，电能、化学能、机械能间的相互转化，发现总能量守恒。
亥姆霍兹对人类关于能量转化与守恒研究的总结与概括——能量守恒定律的建立。
2．师生总结——能量守恒定律的内容
能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能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，在转化或转移过程中其总量不变。
3．教师讲述——对定律的理解：关键词——转化（能的形式）、转移（能的载体），守恒（能的总量）
（1）能量不能凭空产生，也不能凭空消失
（2）能量只能从一种形式转化为另一种形式，或者有一个物体转移到另一种物体
（3）在能量的转化或转移过程中，能的总量保持不变
4．教师讲述——能量守恒定律建立的意义
能量守恒定律的建立过程，是人类认识自然的一次重大的飞跃，也是人类思想史上的一次飞跃，是哲学和自然科学长期发展和进步的结果。它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式，和谐美是科学的魅力所在。
这么普遍，这么重要的科学规律，却有着如此简洁和谐的表述，这就是物理规律的简洁美，和谐美，也是物理学的简洁美，和谐美。
5．学生讨论——“案例分析”
（1）第一类永动机的设计思想是什么？
不消耗能量或少消耗能量而做大量的功。
（2）这能实现吗？
听起来，就像天上掉馅饼。“没有免费的午餐”，应该不会实现。仔细分析可以看出，重锤产生的两个方向的转动力矩总是平衡的，即就是让它转起来，但转动过程中由于要克服各部分间及与空气的摩擦而消耗机械能，所以不可动永远转动下去，永远对外做功。人类的任何创造发明，都不能违背自然规律。
6．学生讨论——能的转化或转移有方向性吗？
回顾必修1所学的机械能守恒定律有关内容及日常实力进行讨论。
三、案例分析
质量为m的子弹以水平v0射入速度v0沿同一方向运动的木块中，木块质量为M。当子弹进入木块的深度为d时，子弹和木块的速度分别v为和v0，若子弹和木块的相互作用力为F，不计木块与水平面的摩擦力及空气阻力，证明这一过程中子弹和木块总共损失的动能为ΔEk=FD．
证：从子弹接触木块到进入d，对子弹运用动能定理有：；对木块运用动能定理有：。这一过程中子弹、木块系统总共损失的动能是：
，
由于s1-s2=d，
所以有
四、巩固练习
1．下列说法正确的是（
）
A．燃料燃烧时把自己的热量释放出去，它还会自动聚集起来供人类重新利用
B．热量会自发地从高温物体传给低温问题，但却不能自发地从低温物体传给高温物体
C．自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源
D．两种气体放到一个容器内，总会均匀地混合到一起，但不会再自发地分离开来。
2．指出下列现象中能量的转化或转移情况
（1）植物的光合作用；（2）雨天时发生雷电；（3）人在跑步时，身体发热；（4）手摇发电机发电使灯泡发光；（5）风吹动帆船前进。
3．一小滑块放在如图所示的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿斜面运动了一段距离。若已知在这过程中，拉力F所做的功的大小（绝对值）为A，斜面对滑块的作用力所做的功的大小为B，重力做功的大小为G，空气阻力做功的大小为D．当用这些量表达时，小滑块的动能的改变（指末态动能减去初态动能）等于多少？，滑块的重力势能的改变等于多少？滑块机械能（指动能与重力势能之和）的改变等于多少？
五、教师小结
能量守恒定律的变式表述：（1）物体系统内，某些形式能的增加等于另一些形式能的减小；（2）物体系统内，某些物体的能量的增加等于另一些物体的能量的减小。
【教学评价】
评价项目
评价标准（100分）
等级（分）
自评
组内评
教师评
优秀
良好
一般
较差
知识与技能
能列举各种形式的能量
15
10
8
5
能列举各种能量之间的转化及同种能量之间的转移
10
7
5
3
知道不同能量形式的转化过程中能量的总量保持不变
10
7
5
3
过程与方法
能够灵活运用实验现象,培养分析现象、归纳现象、表达结论的能力
12
8
6
3
能够熟悉运用实验法、观察法，增强实验操作能力和实验观察能力
12
8
6
3
能举出日常生活中能量守恒的实例
15
10
8
6
情感态度与价值观
课堂上积极参与，积极动手、动脑
8
6
4
2
小组成员间配合默契，彼此互帮互助
8
6
4
2
运用能量守恒的观点分析物理现象的意识
10
8
5
3
【板书设计】
【教学反思】
1.
优点
通过探究型学习方式突出了学生学习的主题地位，并加强了学生之间的合作学习。在讨论环节和实验环节各小组都能集思广议，互帮互助、互相补充。
多媒体演示和电子白板的交互学习扩大了信息量，激发学生的学习兴趣，拓展了学生的思路，整堂课学生始终保持精神高度集中。
注重物理情境的创设，课堂上学生参与热情高涨。
课前复习和反馈练习强化了学生对知识的理解；课后作业注重回归生活，做到学以致用。
2.
缺点
时间安排还应更合理，应留给学生更多思考和讨论空间。
应该准备更多实验器材让学生从中选择进行实验，进一步加强动手能力。
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