20.3 能量的转化与守恒 教案

20.3能量的转化与守恒
一、教学目标
1.通过实例了解能量及其存在的不同形式。能说出一些常见的能量名称，知道自然界有多种形式的能量。
2.知道能量守恒定律。知道永动机不可能制成。并能自觉利用能量守恒定律分析有关问题。
3.能解释一些常见现象中的能量转化问题。
4.能独立或采取合作的形式完成实验探究内容。
二、学法指导
1、密切与生产、生活紧密相联系，紧密结合先有的生活经验及社会知识；
2、主要是自主阅读，通过各种途径收集相关资料，课上用多种形式交流信息、理解和体会，加强讨论和交流；
3、能量的转化实验、小球摆动实验一定要亲身做一做，教材提供的实验实际上是根据电动机和发电机的原理设计的，根据实际条件，可以灵活处理另行设计；
4、在学习中，可对“能量守恒定律”的建立及其意义多做一些了解，使自己明白永动机是永远制造不出来的，要尊重科学，尊重规律以少走弯路；
三、释疑解难
1．能的存在形式：机械能、电磁能、内能、化学能和核能等。
　　2．化学能：是由于化学反应，物质的分子结构变化而产生的能量。
　　3．核能：是由于核反应，物质的原子核结构发生变化而产生的能量。
　　4．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另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而能的总量保持不变。
四、自我检测
1．瀑布从高山上飞泻而下，落地后水温稍有升高，这是能转化为能。
2．发电机发电时，能转化为能。
3．下列能的转化中，属于化学能转化为内能的是（）
A、植物吸收太阳光进行　　　B、电动机带动水泵抽水
C、摩擦生热　　　　　　　　D、燃料燃烧时放时
4．关于能量下列说法正确的是（）
　　A、机械能守恒　　
B、能量正在消失
　　C、只有动能和重力势能的相互转化
　　D、减少的那部分机械能转化为内能，能的总量保持不变
5．下列事实中，属于利用机械能转化为内能的是（）
　　A、打气筒打气时，筒壁温度升高　　
B、把烧红的铁块放入冷水中，使冷水变热
　　C、古代人钻木取火
D、水壶中水沸腾后，水蒸气使壶盖跳动
6．下列现象与对应的能的转化关系正确的是（）
　　A、子弹打进墙壁的过程，机械能转化为内能
　　B、电熨斗通电后发热，电能转化为内能
　　C、燃烧木柴把水烧开的过程中，木柴的内能转化为机械能
　　D、使用太阳能电池的过程中，太阳能转化为电能
7．为什么人造地球卫星在转道上运行时不会被烧毁，而当它进入稠密的大气层时，就会被烧毁？请从能的转化角度来回答。
五、课外空间
永动机不能制造
热力学发展初期，热和机械能的相互转化是人们研究的主题。在工业革命的推动下，工业上和运输上都相当广泛地使用蒸汽机。人们研究怎样消耗最少的燃料而获得尽可能多的机械能。甚至幻想制造一种机器，不需要外界提供能量，却能不断地对外做功，这就是所谓的第一类永动机。为了解决这个问题，促使人们都去研究热和机械能之间的关系问题。迈尔（J.R.Mayer）第一个提出了能量守恒定律，而此定律得到了物理学界的确认，却是在焦耳（J.P.Joule）的实验工作发表以后。
焦耳在1840～1848年间做了大量实验，测定了热与多种能量的相互转化时的严格的数量关系。以往热的单位是cal（卡），功以erg尔格）为单位，焦耳的实验结果为1cal=4．184×107erg，这就是著名的热功当量。此后，更准确地测定为4．184×107erg，即4．184J（焦耳）。焦耳实验表明，自然界的一切物质都具有能量，它可以有多种不同的形式，但通过适当的装置，能从一种形式转化为另一种形式，在相互转化中，能量的总数量不变。能量守恒转换定律的建立，对制造永动机的幻想作了最后的判决，因而热力学第一定律的另一种表述为：“不可能制造出第一类永动机”。由此可见，热力学第一定律就是涉及热现象领域内的能量守恒和转化定律。
热力学第一定律告诉我们：物质运动既不能创造，也不能消灭，而运动形式的相互转化是物质本身具有的属性。恩格斯对能量守恒与转化定律曾经给予很高的评价，将它和细胞学说及进化论相提并论，称它们是揭示自然界辨证发展过程的自然科学的三大发现。