1/5四、能量轉化的基本規(guī)律教學目標1.通過實例認識能量可以從一個物體轉移到另一個物體，不同形式的能量可以互相轉化。2.知道能量守恒定律，能舉出日常生活中能量守恒的實例。3.初步了解在現(xiàn)實生活中能量的轉化與轉移有一定的方向性。4.認識到日常生活中合理利用能源與節(jié)約能源的重要性。教學重點難點【教學重點】重點：能量轉化與守恒?！窘虒W難點】難點：能量的轉移與轉化有一定的方向性。課前準備多媒體課件、圖片、有關掛圖、錄像資料等；演示用玻璃毛細管一套、適量紅墨水、燒杯兩只、水、少量棉花。教學過程【新課導入】人我們生活在一個復雜而多變的世界中，物質、能量、信息是構成世界的基本要素。能量無處不在，能量轉化無時不有。那么：⑴常見的能量有那些形式呢？⑵能量的轉化是如何實現(xiàn)的？⑶能量轉化遵循什么規(guī)律呢⑷能量會被永久地利用嗎？【新知講解】一、各種各樣的能量內能定義：內能是組成物體的分子的無規(guī)則運動所具有的動能和勢能的總和。電能：電能是與電有關的能量；電器設備所消耗的的能量都是電能。電磁能：電磁能是以各種各樣的電磁波的形式傳播的能量；可見光、紫外線、微波和紅外線等；核能：核能是一種儲存在原子核內部的能量，原子核發(fā)生核反應時，會釋放出巨大的能量；核潛艇、核電站、核武器等?；瘜W能：化學能是指儲存在化合物的化學鍵里的能量；巧克力、燃料等都儲存有化學能。二、能量之間的轉化仔細觀察下面的圖片，說明它們具有那種形式的能？涉及哪些形式能量之間的轉化？1.汽艇在海上行駛——化學能轉化為機械能2.用電照明——電能轉化為光能（電磁能）3.篝火燃燒——化學能轉化為內能和光能4.原子彈爆炸——核能轉化為機械能子彈射入木塊動能轉化為內能子彈克服阻力做功燈泡通電電能轉化為光能和內能電流通過燈絲做功小球沿光滑斜面下滑勢能轉化為動能重力做功汽車開動化學能轉化為動能牽引力對車做功植物的光合作用太陽能轉化為化學能能量的轉化是通過做功來完成的，做了多少功，就有多少能發(fā)生轉化。能量可以從一個物體轉移到另一個物體，不同形式的能量可以互相轉化。由于能源對于我們的生活與工作實在是太重要了，同學們可以設想一下，我們的生活中如果沒有電能會怎樣？如果沒有汽油或柴油會怎樣？由于能源的重要性，所以歷史上曾有人想制造出不要消耗能量，又能對外做功，又能自動運轉的機械呢？(就是大名鼎鼎的達芬奇也曾有過這種想法。)電燈不亮、晚上會一片漆黑等等。如果沒有汽油或柴油，大部分交通工具都會癱瘓，給人們的出行帶來不便。學生思考生活中有沒有這樣的機器，有的學生可能舉出一些例子，通過分析讓學生知道，它們都是要消耗某一種形式的能量的，這些能量一旦停止供給，機械就會停止運轉。學生活動1：在一燒杯中盛入紅水，將棉花捻成條狀，將其一端放入燒杯中，另一端用手提著，觀察現(xiàn)象。若將另一端懸掛在外面，并且低于水面，再觀察現(xiàn)象。演示實驗2：用內徑不同的毛細管演示毛細現(xiàn)象，同學們觀察此實驗中液體上升的高度有什么規(guī)律？由于毛巾是由若干纖維組成，而纖維與纖維之間就象若干細管一樣，液體會順著這些細管向上運動。學生觀察現(xiàn)象：紅色墨水會順著棉花向上運動。紅色墨水會順著棉花向上運動，并從另一端出來。內徑赿細，液體上升得赿高。棉紗不可能自動地將水從低處抽到高處，相反，它會將上方容器里的水抽向低處。所以，永動機是不可能制成的。永動機是不可能制成的。(永動機是指那些不需要消耗能量，又能源源不斷地向外做功的機器)三、能量轉化與守恒定律的內容上述永動機為什么不能制成？因為它違反了自然界中一個重要的規(guī)律，這就是能量守恒定律：能量既不會消滅，也不會憑空產生，它只會從一種形式轉化成另一種形式，或者從一個物體轉移到另一物體，而在轉化或轉移的過程中，其總能量保持不變。水滴永動機是如何違反能量的轉化與守恒定律的？(教師引導)能量守恒定律的建立經(jīng)歷了100多年的漫長歷史，永動機的不可能實現(xiàn)，是導致能量守恒定律確立的一個重要線索。歷史上曾有很多的人從事永動機的制作(其中也有在科學史上名聲顯赫的人，如達·芬奇)，都以失敗而告終，1755年，法國科學院宣布，不再審查有關永動機的任何設計。分析幾個能量轉移或轉化的例子將一高溫物體放入冷水中，在不計能量損耗的情況下，內能是如何守恒的？Q吸=Q放（2）一個物體從高處自由落下，機械能是如何守恒的？動能加勢能保持不變，動能增加，勢能一定減小。（3）一個小朋友從滑滑梯上勻速滑下，動能不變，勢能在減小，所能量不守恒，你怎么看？機械能不守恒，在減小，部分機械能轉化成了內能，摩擦生熱，但總能量仍守恒。這兩個永動機主要從兩邊的力矩平衡去考慮。四、能量轉化與守恒定律說明1.能量守恒定律是最基本、最普遍、最重要的自然規(guī)律之一。任何形式的能量之間都可以轉化，但轉化過程并不減少它們的總量。2.分析物理過程、求解實際問題時，對減少的某種能量，要追蹤它的去向；對增加的能量，要能查尋它的來源。可以按照“總的減少量=總的增加量”列出數(shù)學方程。3.能源利用實際就是不同形式能量之間的轉換，把不便于人們利用的能量形式轉變成便于利用的形式?！締栴}1】人們?yōu)榱藵M足生產對動力日益增多的需要，幻想制造一種機器，它不需要任何動力和燃料，卻能不斷地對外做功，這種機器稱為“第一類永動機”。你認為這樣的永動機可以制造成功嗎？【問題2】在自然界，有許多現(xiàn)象的自然發(fā)生、發(fā)展都有方向性。例如“水往低處流”。你認為能量的轉化和轉移是否也具有方向性呢？【問題3】初中物理中曾學過“效率”的概念。試舉例說明在利用能量的過程中，“效率”涵義？五、能量轉移和轉化的方向性自然界中許多自發(fā)的過程都是有方向性的。請學生們思考以下幾個問題熱傳遞過程中，內能的轉移有什么規(guī)律？內能能否自發(fā)地由低溫物體轉移到高溫物體？假如能，它違反能量守恒定律嗎？這個世界會變成什么樣，列舉一兩個例子。內能的這種轉移說明了什么？(請注意“自發(fā)”)由高溫物體轉移到低溫物體。不能。不違反能量守恒定律。地球上有的地方將十分寒冷，有的地方將十分炎熱，空調也不需要了，一杯水，下面的水將熱傳給上面的水，導致上面的水沸騰，下面的水結冰。內能的這種轉移特點說明了內能的轉移是有方向性的。在氣體膨脹做功的實驗中，內能轉化成了機械能，膨脹出去的氣體能否再自動地回到容器中，將機械能轉化成內能？假設若成立，是否違反能量守恒定律？在這個實驗中，能量的這種轉化，說明了什么問題？不能。不違反能量守恒定律。能量的轉化也是有方向性的。黃果樹瀑布中的水，它下落的過程，是自發(fā)的過程，水能否自發(fā)地從低處流往高處？不能，若用抽水機將其抽到高處，這不能叫自發(fā)的。水在下落的過程中，有部分機械能轉化成內能，這也是自發(fā)的，不可逆轉的。自然界中許多自發(fā)的過程都是有方向性的，或者說能量的轉化和轉移也是有方向性的。請同學們再列舉一些實例，說明能量的轉化與轉移是有方向性的？燃料的燃燒，電池的放電，摩擦生熱等等。人的生老病死(不可能返老還童)、擴散現(xiàn)象，生米煮成熟飯等等。一切與熱現(xiàn)象有關的過程都是有方向性的(不可逆的)。學習能量守恒定律的時候，同學們可能有過這樣的疑問：既然自然界的能量是守恒的，那么，為什么還會產生能源危機？為什么還經(jīng)常說要節(jié)約能源呢？原來，有的能量便于利用，有的能量不便于利用．例如，流動的水帶動水磨做功，由于磨盤之間的摩擦、磨盤和糧食之間的摩擦和擠壓，使磨盤、糧食的溫度升高，水流的一部分機械能轉變成了內能。這些內能最終流散到周圍的環(huán)境中，我們沒有辦法把這些流散的內能重新收集起來加以利用，這種現(xiàn)象叫做能量的耗散．電池中的化學能轉變成電能，電能又在電燈中轉變成光能。光能變成周圍環(huán)境的內能，我們無法把這些內能收集起來重新利用。火爐把屋子烤暖，這時高溫物體的內能變成低溫物體的內能，誰也不能把這些散失的能量重新收集到火爐中再次用來取暖。我們應該從我做起，從現(xiàn)在做起，從小事做起。如海水和空氣中的內能就很難或無法再被利用。課堂總結通過這節(jié)課你學到了什么？學生回答或與同學