43《能量的轉(zhuǎn)化與守恒》學(xué)案2

1、【課題】【學(xué)習(xí)目標(biāo)】4.3能的轉(zhuǎn)化與守恒1. 理解能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，能列舉出能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的實例；2. 理解“永動機”不能實現(xiàn)的原理。知道能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然科學(xué)的基本定律之一，應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化和守恒的觀點來分析物理現(xiàn)象、解決物理問題是很重要的物理思維方法。【學(xué)習(xí)重點】重點內(nèi)容是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，強調(diào)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然科學(xué)中最基本定律。學(xué)習(xí)運用能的轉(zhuǎn)化和守恒原理分析解決一些物理習(xí)題。運用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律對具體的自然現(xiàn)象進行分析，說明能是怎樣轉(zhuǎn)化的，對學(xué)生來說是有難度的。【知識點導(dǎo)學(xué)】(1) 改變物體內(nèi)能的兩種方式做功可以改變物體的內(nèi)能運動的汽車緊急剎車，汽車最終停下來。這過程中

2、汽車的動能(機械能)轉(zhuǎn)化為輪胎和路面的內(nèi)能(假定這過程沒有與周圍物體有熱交換，即不散熱也不吸熱)。摩擦力做了多少功，內(nèi)能就增加多少。公式W=AE表示了做功與內(nèi)能變化的關(guān)系，這公式也反映出做功過程中，機械能的損失數(shù)量恰好等于物體內(nèi)能增加的數(shù)量。(2) 熱傳遞也可以改變物體的內(nèi)能把一鐵塊放入盛有水的燒杯中，用酒精燈加熱燒杯內(nèi)水，直至水沸騰。在這一過程中，鐵塊從周圍水中吸收了熱量使它溫度升高，內(nèi)能增加。這過程中水的一部分內(nèi)能通過熱量傳遞使鐵塊內(nèi)能增加。鐵塊吸收多少熱量，它內(nèi)能就增加多少。公式Q=AE表示吸收的熱量與內(nèi)能變化量的關(guān)系，也反映出鐵塊增加的內(nèi)能數(shù)量與水轉(zhuǎn)移給鐵塊的內(nèi)能數(shù)量相等。(3) 熱力

3、學(xué)第一定律一般情況下，如果物體跟外界同時發(fā)生做功和熱傳遞過程，那么，外界對物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q,等于物體內(nèi)能的增加AE,即W+Q=AE上式所表示的是功、熱量和內(nèi)能之間變化的定量關(guān)系，同時它也反映了一個物體的內(nèi)能增加量等于物體的機械能減少量和另外物體內(nèi)能減少量(內(nèi)能轉(zhuǎn)移量)之和。進而說明，內(nèi)能和機械能轉(zhuǎn)化過程中能量是守恒的。這個結(jié)論成為“熱力學(xué)第一定律”o1. 各種形式的能量之間的相互轉(zhuǎn)化(1) 其他形式能：我們學(xué)習(xí)過機械運動有機械能，熱運動有內(nèi)能，實際上自然界存在著許多不同形式的運動，每種運動都有一種對應(yīng)的能量，如電能、磁能、光能、化學(xué)能、原子能等。(2) 不僅機械能和內(nèi)能

4、可以相互轉(zhuǎn)化，其他形式能也可以和內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化。電爐取暖：電能一內(nèi)能煤燃燒：化學(xué)能一內(nèi)能熾熱燈燈絲發(fā)光：內(nèi)能一光能發(fā)電機發(fā)電：機械能一電能電動機：電能一動能（3）其他形式的能彼此之間都可以相互轉(zhuǎn)化。看一下圖例，理解太陽能的轉(zhuǎn)化情況太陽能-（地面受熱蒸發(fā)，空氣加怒和水汽上升-風(fēng)流動）機械能|（植物吸收光合作用）-植物化學(xué)能-（動物吃掉植物）-動物化學(xué)能古代動植物被埋地下（石油、煤、天燃氣）一一內(nèi)能亍電能（燃燒）機械能2. 能的轉(zhuǎn)化和守恒定律大量事實證明：各種形式的能都可以相互轉(zhuǎn)化，并且在轉(zhuǎn)化過程中總能量守恒?！澳芰考炔粫{空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到

5、別的物體。"這就是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律。在學(xué)習(xí)力學(xué)知識時，學(xué)習(xí)了機械能守恒定律。機械能守恒定律是有條件限制的定律，而且實際現(xiàn)象中是不可能實現(xiàn)的。而能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是存在于普遍自然現(xiàn)象中的自然規(guī)律。這規(guī)律對物理學(xué)各個領(lǐng)域的研究，如力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等都有指導(dǎo)意義。它也對化學(xué)、生物學(xué)等自然科學(xué)的研究都有指導(dǎo)作用。3. 永動機不可能制成歷史上不少人希望設(shè)計一種機器，這種機器不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對外做功。這種機器被稱為永動機。雖然很多人，進行了很多嘗試和各種努力，但無一例外地以失敗告終。失敗的原因是設(shè)計者完全違背了能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，任何機器運行時其能量只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另

6、一種形式。如果它對外做功必然消耗能量，不消耗能量就無法對外做功，因而永動機是永遠不可能制造成功的。在人們研究熱機時，把違反能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的機器叫做“第一類永動機”。同學(xué)們是否注意到課本上P.69讓你們討論的問題：能否設(shè)計出這樣一種小汽車，它能將汽油的化學(xué)能百分之百的轉(zhuǎn)化為行駛的機械能或其他有用的能量？你的回答是怎樣的呢？顯然這種機器遵守能量守恒定律，但答案是：不可能。為什么呢？科學(xué)家經(jīng)過大量研究發(fā)現(xiàn)：自然界一切自發(fā)旌彳了的過程都具有方向性，是不可逆的。如熱量能目岌地由高溫物體傳遞到低溫物體。你見過相反的現(xiàn)象嗎？德國物理學(xué)家克勞修斯由此總結(jié)了一條規(guī)律：“不可能使熱量從低溫?zé)嵩磦鞯礁邷責(zé)嵩矗?/p>

7、不引起其他變化”，這就是熱力學(xué)第二定律。在研究熱機的過程中發(fā)現(xiàn)：“不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化"，這是熱力學(xué)第二定律的開爾文表述。由此可知：我們不可能制造出一種效率為100%的熱機。也就是說，設(shè)計制造效率為100%的熱機的設(shè)想本身是違反熱力學(xué)第二定律的。人們把違反熱力學(xué)第二定律的機器設(shè)計方案叫做第二類永動機這就是“永動機”為什么分“第一類”、“第二類”的原因?！菊n后檢測】«4.3能的轉(zhuǎn)化與守恒課后檢測題1. 下列四種現(xiàn)象中，只發(fā)生能的琴移而不發(fā)生能的琴仗的過程是【】A. 冬天，用手摸戶外的金屬桿時手感覺到冷B.閉合開關(guān)后，燈泡發(fā)光2. C.燒

8、水時，水蒸氣頂起壺蓋D.給電動自行車的蓄電池充電深圳商報2004年3月11日報導(dǎo)：一種新型太陽能公共衛(wèi)生間落戶北京東郊民巷，該衛(wèi)生間的能源全部由位于頂部的太陽能電池板提供，它還能將多余的能量儲存在蓄電池里。這種能量轉(zhuǎn)化和儲存的方式是【】A.太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再轉(zhuǎn)化為電能B.太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C.太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再轉(zhuǎn)化為化學(xué)能D.太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為光能在下列有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的幾種說法中，不正碩的是【】A. 用鋸子鋸木頭，鋸條會發(fā)熱，是由于機械能轉(zhuǎn)化為熱能B. 當(dāng)水壺中的水沸騰時壺蓋會跳動，這時熱能轉(zhuǎn)化為機械能C. 給蓄電池充電的過程中，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能在燃料燃燒的過程中，熱能

9、轉(zhuǎn)化為光能為改善駐守在南沙某島礁邊防戰(zhàn)士的工作、生活條件，在島上安裝了太陽能電池板。白天太陽能電池板給蓄電池充電；晚上蓄電池為探照燈供電.關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的說法正確的是【】A.白天：太陽能一內(nèi)能一電能B.白天：太陽能一電能一化學(xué)能3. C.晚上：化學(xué)能一電能一太陽能D.晚上：化學(xué)能一電能一光能各種形式的能之間可以在一定的條件下相互轉(zhuǎn)化，請按表中示例完成表格。能量轉(zhuǎn)化實例化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能干電池對外供電用電熨斗熨衣服機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能能量既不會，也不會，它只會從一種形式為其他形式，或者從一個物體到另一個物體，而能的保持不變。這個規(guī)律叫做定律。為合理利用能源，小明提出如下設(shè)想：在夏季利用晚間用電低谷時的電能制冰，白天利用冰吸熱給室內(nèi)致冷（填物態(tài)變化名稱）；冬季，利用晚間用電低谷時的電能燒水，將電能轉(zhuǎn)化為能，通過熱循環(huán)管網(wǎng)為房間供暖。4. 圖表示撐桿跳高運動的幾個階段：助跑-撐桿-起跳-越橫桿。在這幾個階段中能量的轉(zhuǎn)化情況是：（1）助跑階段，運動員消耗體內(nèi)的化學(xué)能（選填“大于”、“小于”或“等于”）運動員撐