人教版初中物理九年級上冊課時12 第十四章 第三節(jié) 能量的轉(zhuǎn)化和守恒 教案

第3節(jié)汽輪機和噴氣式發(fā)動機教學(xué)設(shè)計廣州市綠翠現(xiàn)代實驗學(xué)校余淦PPT口頭表述各位同學(xué)大家好我是來自廣州市綠翠現(xiàn)代實驗學(xué)校的余淦老師今天我們來學(xué)習(xí)九年級物理第十四章第三節(jié)《能量的轉(zhuǎn)化和守恒》學(xué)習(xí)新課之前我們首先回顧下八年級下學(xué)期學(xué)習(xí)的內(nèi)容?什么是能量呢物體能夠?qū)ν庾龉ξ覀兙驼f這個物體具有能量?水流具有動能所以水流能夠?qū)λ囎龉κ顾囖D(zhuǎn)動?拉開的弓箭具有彈性勢能所以弓能夠?qū)龉κ辜湎虬行?內(nèi)燃機內(nèi)高溫高壓的氣體具有內(nèi)能所以氣體能夠?qū)钊龉ν苿踊钊\動類似的例子數(shù)不勝數(shù)可見在生活中能量具有許多不同的形式那不同形式的能量之間能否進行相互轉(zhuǎn)化呢?我們知道內(nèi)能和機械能都是生活中常見的能量形式《熱機》那節(jié)課我們已經(jīng)學(xué)過內(nèi)燃機的做功沖程可以將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能?而寒冷的冬天通過搓手來使手升溫御寒滑滑梯時臀部溫度會升高這都會使機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能可見機械能和內(nèi)能在一定條件下是可以相互轉(zhuǎn)化的除了機械能和內(nèi)能生活中還有許多其它形式的能量他們之間在一定條件下也都可以相互轉(zhuǎn)化?我國是風(fēng)力發(fā)電的大國風(fēng)力發(fā)電技術(shù)處于全球領(lǐng)先地位那風(fēng)力是如何發(fā)電的呢原來流動的空氣具有機械能?當(dāng)風(fēng)吹動風(fēng)車的扇葉時扇葉背后的發(fā)電機組就將機械能轉(zhuǎn)化為電能啦炎炎夏日當(dāng)我們接通電源?電風(fēng)扇就會為我們送來徐徐涼風(fēng)這時電能又轉(zhuǎn)化為機械能為我們服務(wù)了上述兩個例子我們也能知道機械能與電能之間是能夠相互轉(zhuǎn)化的還有其他的能量轉(zhuǎn)化嗎？?我們來看看這個實驗（此處播放視頻“能量轉(zhuǎn)化和守恒ppt-6頁-水果電池”）你觀察到了什么？我們發(fā)現(xiàn)將蘋果接上電極可以點亮小燈小燈亮了說明了什么呢對了說明了蘋果產(chǎn)生了?電能原來給蘋果插上電極聯(lián)通導(dǎo)線之后金屬電極與蘋果之間就發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)這個過程中?化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能從而使小燈亮起來了?其實我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫碾姵睾退脑硎且粯拥?如干電池手機電池電腦電池等?他們都是儲存的化學(xué)能?當(dāng)我們用筆記本電腦工作時用手機打電話時電池就把儲存起來的?化學(xué)能轉(zhuǎn)化為我們所需的電能當(dāng)手機和筆記本電腦電量不足時就需要給他們進行充電啦?這時電能又轉(zhuǎn)化為了化學(xué)能儲存起來我們已經(jīng)知道化學(xué)能和電能之間在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化在此之前我們還知道電能和機械能?機械能和內(nèi)能在一定條件下也可以相互轉(zhuǎn)化那么內(nèi)能與電能之間也能相互轉(zhuǎn)化嗎？?請看小實驗（此處播放視頻“能量轉(zhuǎn)化和守恒ppt-10頁-溫差發(fā)電”）你觀察到了什么杯中倒入熱水之后小風(fēng)扇轉(zhuǎn)動起來了說明風(fēng)扇獲得了機械能那機械能又是那個能量轉(zhuǎn)化的呢沒錯是電能那電能來自于哪里呢原來是感溫片將熱水的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為了電能那反過來電能能否轉(zhuǎn)化為內(nèi)能呢生活中有許多這樣的例子?電水壺電飯鍋它們內(nèi)部元件在工作時將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能這就是內(nèi)能和電能之間的相互轉(zhuǎn)化太陽帶給我們光明?光能也是生活中一種常見的能量形式?那光能和內(nèi)能能否相互轉(zhuǎn)化呢?鍛打金屬時要將金屬加熱到高溫狀態(tài)高溫的金屬發(fā)出明亮的光芒這時內(nèi)能轉(zhuǎn)化為光能?太陽能熱水器吸收太陽光使水的溫度升高將光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能?這是光能和內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化?那光能和電能呢？他們之間能夠相互轉(zhuǎn)化嗎電燈通電后就可以發(fā)光它將電能轉(zhuǎn)化成了光能?這是一個太陽能小風(fēng)扇它由兩塊太陽能電池板和一個?小型電動機組成如果把它放到陽光下會發(fā)生什么現(xiàn)象呢你觀察到了什么在陽光下風(fēng)扇轉(zhuǎn)動了起來如果遮住陽光風(fēng)扇就停止轉(zhuǎn)動了小風(fēng)扇轉(zhuǎn)動所需的電能來自哪里呢？（2秒）原來是它自身攜帶的兩塊太陽能電池板將光能轉(zhuǎn)化為電能?太陽能電池和電燈實現(xiàn)了光能和電能的相互轉(zhuǎn)化那內(nèi)能和化學(xué)能之間能否相互轉(zhuǎn)化呢（2秒）在《熱機的效率》那一節(jié)課中我們已經(jīng)知道酒精燃燒時候放出大量的熱這個過程其實是酒精發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能?那內(nèi)能能不能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能呢?我們用熱成像儀觀察氫氧化鋇和氯化銨的化學(xué)反應(yīng)過程（此處播放視頻“你觀察到了什么（2秒）我們發(fā)現(xiàn)隨著化學(xué)反應(yīng)的進行物體的顏色從紅色變成了藍色這說明物體的溫度降低了物體溫度為什么會降低呢（2秒）原來是化學(xué)反應(yīng)過程中吸收了物體的熱量使物體的內(nèi)能降低這其實就是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程能量的轉(zhuǎn)化是生活中非常普遍的現(xiàn)象它不僅僅存在于我們?nèi)祟惖纳a(chǎn)生活中大自然中的動植物也有許多能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象?綠色植物通過光合作用將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能夏天夜晚螢火蟲漫天飛舞點亮夜空它將?化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能自然界中的生物實現(xiàn)了光能和化學(xué)能之間的相互轉(zhuǎn)化通過剛剛的講解相信你已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了自然中的各種現(xiàn)象都不是孤立的存在的無論是力現(xiàn)象熱現(xiàn)象還是光現(xiàn)象化學(xué)現(xiàn)象它們之間都有著內(nèi)在的聯(lián)系而這個聯(lián)系就是不同形式的能量可以在一定條件下相互轉(zhuǎn)化那么相同形式的能量之間能不能發(fā)生轉(zhuǎn)移呢?寒冷的冬天涼風(fēng)瑟瑟人們利用熱水袋取暖熱量從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體熱量發(fā)生了轉(zhuǎn)移?發(fā)電站通過導(dǎo)線將電能傳輸?shù)角Ъ胰f戶電能發(fā)生了轉(zhuǎn)移這是一個牛頓擺ppt-23頁-我們將小球抬起后釋放觀察會發(fā)生什么（2秒）我們發(fā)現(xiàn)運動的小球撞擊后靜止了而原本靜止的小球開始運動同學(xué)們思考一下這說明了什么（2秒）這說明運動的小球通過撞擊將機械能轉(zhuǎn)移給了靜止的小球可見機械能在一定條件下也可以發(fā)生轉(zhuǎn)移由此我們可以得出一個結(jié)論相同形式的能量在一定條件下可以發(fā)生轉(zhuǎn)移在轉(zhuǎn)移的過程中能量的形式?jīng)]有發(fā)生變化18世紀末到19世紀中葉自然科學(xué)的一系列重大發(fā)現(xiàn)廣泛的揭示出各種自然現(xiàn)象之間的普遍聯(lián)系正是在這種情況下邁爾焦耳亥姆霍茲等不同領(lǐng)域的不同科學(xué)家通過大量的實驗分別從不同途徑獨立的發(fā)現(xiàn)了能量守恒定律而這其中焦耳的貢獻最大所以能量的單位以焦耳的名字命名了什么是能量守恒定律呢?大量事實表明能量既不會憑空產(chǎn)生也不會憑空消失它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其它物體而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中能量的總量保持不變。這就是著名的能量守恒定律能量守恒定律是自然界最普遍最重要的基本定律之一大到天體，小到原子核，無論是物理學(xué)的問題還是化學(xué)，生物學(xué)，地理學(xué)，天文學(xué)的問題，所有能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程，都服從能量守恒定律。那有同學(xué)可能就會有疑惑了既然能量是守恒的掉落在地上的小球為什么會最終靜止呢（2秒）小球的機械能去了哪里是憑空消失了嗎（2秒）為了研究這個問題?我們從靜止釋放乒乓球，ppt-26頁-乒乓球”）你觀察到了什么（2秒）我們發(fā)現(xiàn)乒乓球彈起的高度越來越低最后停了下來這說明運動過程中乒乓球機械能有什么變化（2秒）對了它的機械能在不斷減少這個過程中有其他的能量增加嗎原來乒乓球在運動的過程中與空氣摩擦與地面碰撞這些都會導(dǎo)致乒乓球和周圍環(huán)境的內(nèi)能增加那這些增加的內(nèi)能是憑空產(chǎn)生的嗎當(dāng)然不是根據(jù)能量守恒定律可知能量只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式或從一個物體轉(zhuǎn)移到其它物體所以增加的內(nèi)能是由減少的機械能轉(zhuǎn)化而來的因此乒乓球從釋放到最終靜止到地面上雖然能量的總和并沒有發(fā)生變化但機械能在不斷轉(zhuǎn)化為內(nèi)能所以小球才最終靜止了下來那有同學(xué)可能又會問了既然能量是守恒的我們?yōu)槭裁催€要提倡低碳出行節(jié)約能源呢？（2秒）這個問題我們可以用上節(jié)課的知識舉例說明這是我們上一節(jié)課中學(xué)習(xí)的內(nèi)燃機工作時的能流圖同學(xué)們還記得嗎（2秒）根據(jù)今天所學(xué)的能量守恒定律我們可以得出燃料的化學(xué)能E=有用的機械能E1+燃料未完全燃燒損耗的能量E2+機械裝置吸收的能量E3+廢氣帶走的能量E4+機械摩擦的損耗E5雖然前后能量的總和相等但?E2E3E4E5這些能量散失在環(huán)境中不能自發(fā)的用來驅(qū)動機器為人類的生產(chǎn)生活做出貢獻所以說總的能量雖然是守恒的但能夠為人類所能利用的能量卻是有限的因此我們?nèi)匀恍枰?jié)約能量在人類發(fā)展的歷史中有不少人曾經(jīng)設(shè)想制造一種不需要動力就能源源不斷對外做功的機器人們把這種機器叫做永動機課本中就有一種永動機的方案?設(shè)計者是這樣想的通過高處的水流沖擊葉片葉片轉(zhuǎn)動用來對外做功（如：打磨金屬）同時帶動抽水機從低處將水抽到高處從而循環(huán)工作對于這個設(shè)計你怎么看？永動機能夠制造成功嗎？（2秒）當(dāng)然不可能因為整個裝置無論水流動時候的摩擦還是機器運轉(zhuǎn)時侯的摩擦都會將機械能轉(zhuǎn)化為?不能有效利用的內(nèi)能使得機械能在不斷減小機器最終停止運轉(zhuǎn)更不用說利用機器來對外做功了那有同學(xué)可能會認為如果我消除所有的摩擦那機器不就可以一直運轉(zhuǎn)下去了嗎當(dāng)然這種想法是很美好的但人類其實只能不斷地減小機器摩擦卻無法徹底消除摩擦?能量守恒定律作為自然界最普遍最重要的基本定律之一他對人類的生產(chǎn)生活有至關(guān)重要的影響本節(jié)課通過大量的實驗和生活中的現(xiàn)象使我們了解到不同形式的能量可以轉(zhuǎn)化?相同形式的能量可以轉(zhuǎn)移?能量既不會憑空產(chǎn)生也不會憑空消失?在能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中能量的總量是守恒的所以課本中的永動機是不可能實現(xiàn)的雖然能量的總量保持不變但是可利用的能源是有限的所以我們?nèi)匀粦?yīng)該節(jié)約能源各位同學(xué)今天的課程到這里就結(jié)束了?謝謝大家答疑各位同學(xué)大家好我是來自廣州市綠翠現(xiàn)代實驗學(xué)校的余淦老師接下來進入九年級物理第十四章第三節(jié)《能量的轉(zhuǎn)化和守恒》的答疑環(huán)節(jié)學(xué)完新知識也需要一些習(xí)題進行鞏固我們一起完成這道題目吧（看題，停5同學(xué)們做完了嗎？首先我們一起來分析題目題目說將小球拋出后球落地彈起右圖是小球的部分運動軌跡由圖可知小球彈起的高度越來越矮那小球最終會怎樣呢對了最終小球會靜止在地面上所以我們可以得出結(jié)論??隨著小球的運動小球的機械能越來越小那小球的機械能去了哪里呢是憑空消失了嗎（2秒）當(dāng)然不是?根據(jù)能量守恒定律我們知道能量既不會憑空消失也不會憑空產(chǎn)生它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其它物體小球在運動過程中與空氣發(fā)生摩擦與地面發(fā)生撞擊這些都會導(dǎo)致什么能量的產(chǎn)生對了是內(nèi)能的產(chǎn)生所以根據(jù)能量守恒我們可以得出小球的機械能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能因此可以判斷選項是錯誤的因為小球在運動的過程中一直與空氣摩擦機械能一直在轉(zhuǎn)化為內(nèi)能所以根據(jù)示意圖中點的位置我們可以得出機械能由大到小排序是：A>B>C>D>E因此選項錯誤選項正確那B選項如何判斷呢B選項問的是BC兩點的動能關(guān)系你想到了什么方法？（2秒）對了利用動能的影響因素來判斷動能的大小物體動能的大小與什么因素有關(guān)對了與質(zhì)量大小和速度大小有關(guān)由于是同一個小球所以質(zhì)量相等那BC兩點速度相等嗎題目中能找到關(guān)于BC兩點速度大小的信息嗎不能?所以這個方法不可行那怎么辦還有其他方法嗎（2秒）對了根據(jù)機械能的定義機械能等于動能加勢能因為B點和C點小球沒有彈性勢能所以如果能判斷出兩點機械能及重力勢能的大小關(guān)系不就可以判斷出兩點的