導(dǎo)學(xué)案：14.3 能量的轉(zhuǎn)化和守恒【教師版】-同步備課系列

學(xué)而優(yōu)教有方第3節(jié)能量的轉(zhuǎn)化和守恒（導(dǎo)學(xué)案）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解能量及其存在的多種形式。2.知道能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化，能解釋一些常見現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化過程。3.理解能量守恒定律，有用能量守恒定律的觀點(diǎn)分析物理現(xiàn)象的意識，體會能量守恒定律的普適性?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】理解能量守恒定律?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】理解能量守恒定律?！咀灾黝A(yù)習(xí)】閱讀教材，完成以下問題：1.分析下列能量轉(zhuǎn)化實(shí)例，完成下列填空：（1）雙手迅速摩擦：機(jī)械能→內(nèi)能。（2）黑塑料袋內(nèi)盛水，插入溫度計(jì)后系好，放在陽光下：太陽能→內(nèi)能。（3）將連在小電扇上的太陽能電池對著陽光：光能→電能。（4）用鋼筆桿在頭發(fā)或毛衣上摩擦后再靠近細(xì)小的紙片：機(jī)械能→電能.2.能量的轉(zhuǎn)化：各種形式的能量在一定條件下都可以相互轉(zhuǎn)化。用做功的方法改變內(nèi)能，實(shí)質(zhì)上是內(nèi)能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的過程。3.能量的轉(zhuǎn)移：能量可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體，也可以從物體的一部分轉(zhuǎn)移到其他部分。用熱傳遞的方法改變內(nèi)能，實(shí)質(zhì)上是內(nèi)能從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體的過程。4.能量守恒定律：能量既不會憑空消滅，也不會憑空產(chǎn)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。這就是能量守恒定律?！竞献魈骄俊刻骄恳?、能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移1.自然界存在著各種不同形式的能量【想一想】在八年級學(xué)過能量的概念，想一想，你知道的能量有哪些？【總結(jié)】常見的一些能量有：（1）機(jī)械能：機(jī)械能包括動(dòng)能、重力勢能和彈性勢能。（2）內(nèi)能：構(gòu)成物體的所有分子，其熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。一切物體都具有內(nèi)能。（3）太陽能：太陽能是一種可再生能源。是指太陽的熱輻射能，主要表現(xiàn)就是常說的太陽光線。在現(xiàn)代一般用作發(fā)電或者為熱水器提供能源。（4）化學(xué)能：化學(xué)能是一種很隱蔽的能量，它不能直接用來做功，只有在發(fā)生化學(xué)變化的時(shí)候才可以釋放出來，變成內(nèi)能或者其他形式的能量。（5）電能：電能是指使用電以各種形式做功的能力。（4）核能：核能也叫原子能。原子核結(jié)構(gòu)發(fā)生變化放出的能量。通常指重核（如钚、鈾等）裂變和輕核（氘、氚等）聚變時(shí)所發(fā)出的巨大能量。2.能量的轉(zhuǎn)化【實(shí)驗(yàn)】完成下面一組小實(shí)驗(yàn)，根據(jù)器材準(zhǔn)備情況，可以選其中的一個(gè)或二個(gè)。觀察實(shí)驗(yàn)發(fā)生的現(xiàn)象，討論發(fā)生了哪些能量轉(zhuǎn)化。①來回迅速摩擦雙手。②黑塑料袋內(nèi)盛水，插入溫度計(jì)后系好袋口，放在陽光下。③將太陽電池連在小電扇上，并使它對著陽光。④將鋼筆桿在頭發(fā)或毛衣上摩擦后靠近細(xì)碎的紙片?！痉治隹偨Y(jié)】①來回迅速摩擦雙手。會發(fā)現(xiàn)雙手發(fā)熱，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。升高太陽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)陽電電機(jī)械④將鋼筆桿在頭發(fā)或毛衣上摩擦后靠近細(xì)碎的紙片。吸管會發(fā)熱，并同時(shí)吸引細(xì)碎的紙片，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，電能又轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。（2）能量的轉(zhuǎn)化自然界中的各種現(xiàn)象都是互相聯(lián)系的?？茖W(xué)家們經(jīng)過長期探索，發(fā)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化是非常普遍的，在一定條件下，各種形式的能量是可以相互轉(zhuǎn)化的.【思考】請你列舉不同形式的能量相互轉(zhuǎn)化的實(shí)例?！痉治隹偨Y(jié)】①機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化：“鉆木取火”是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；蒸汽機(jī)火車是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能.②電能與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化：水電站發(fā)電是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；電車是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能.③電能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化：電水壺是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；地?zé)岚l(fā)電是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能.④電能與光能的相互轉(zhuǎn)化：白熾燈是電能轉(zhuǎn)化為光能；太陽能電池板是光能轉(zhuǎn)化為電能.⑤內(nèi)能與光能的相互轉(zhuǎn)化：白熾燈把電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，再把內(nèi)能轉(zhuǎn)化成光能。太陽能熱水器是光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.3.能量的轉(zhuǎn)移【想一想】你能列舉出能量轉(zhuǎn)移的事例嗎？【總結(jié)】能量可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體，也可以從物體的一部分轉(zhuǎn)移到其他部分。例如，在熱傳遞過程中，內(nèi)能從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體或從物體的高溫部分轉(zhuǎn)移到低溫部分，這些都屬于能量的轉(zhuǎn)移。漲潮時(shí)海水涌入水壩沖擊水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，屬于機(jī)械能的轉(zhuǎn)移。內(nèi)能內(nèi)能的轉(zhuǎn)移機(jī)械能的轉(zhuǎn)移4.正確理解能量的“轉(zhuǎn)化”和“轉(zhuǎn)移”（1）能量的轉(zhuǎn)化：能的形式發(fā)生了改變。如：彎折鐵絲時(shí)，鐵絲的溫度升高，內(nèi)能增加，機(jī)械能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能。在能量的轉(zhuǎn)化過程中，一種形式的能量增加了，肯定有其他形式的能量減少了。（2）能量的轉(zhuǎn)移：能量的形式并沒有變化。如：用鍋燒水時(shí)內(nèi)能從高溫的火轉(zhuǎn)移到低溫的水和鍋上。再如：流水推動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，水的機(jī)械能轉(zhuǎn)移到了水輪機(jī)上?！纠}1】關(guān)于圖中四個(gè)事例的能量轉(zhuǎn)化，下列說法中不正確的是A．甲圖中原始人類“鉆木取火”，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能B．乙圖中水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，把水能轉(zhuǎn)化為電能C．丙圖中行駛的高速電動(dòng)列車，把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D．丁圖中樓頂?shù)奶柲軣崴鳎烟柲苻D(zhuǎn)化為內(nèi)能【答案】A.【解析】A．“鉆木取火”是克服摩擦做功，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A不正確，符合題意；B．根據(jù)能量轉(zhuǎn)化特點(diǎn)可知，水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，將水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，B正確，不符題意；C．根據(jù)能量轉(zhuǎn)化特點(diǎn)可知，高速電動(dòng)列車的電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，動(dòng)車高速運(yùn)動(dòng)起來，故C正確，不符合題意；D．根據(jù)能量轉(zhuǎn)化特點(diǎn)可知，太陽能熱水器直接把太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D正確，不符合題意。故A正確?！纠}2】下列實(shí)例中沒有發(fā)生能量轉(zhuǎn)化的是（）A．太陽能電池發(fā)電B．泥石流沖垮房屋C．電風(fēng)扇通電吹風(fēng)D．雷擊引發(fā)森林火災(zāi)【答案】A.【解析】A．太陽能電池發(fā)電是太陽能轉(zhuǎn)化為電能，故A不符合題意；B．泥石流沖垮房屋主要是力對物體做功，屬于機(jī)械能的轉(zhuǎn)移，沒有典型的能量轉(zhuǎn)化，故B符合題意；C．電風(fēng)扇通電吹風(fēng)是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故C不符合題意；D．雷擊引發(fā)森林火災(zāi)是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D不符合題意。所以選B.探究二、能量守恒定律機(jī)械內(nèi)減少內(nèi)秋千的秋千的擺動(dòng)幅度彈性小球在地面越來越小彈跳的頻閃照片機(jī)械內(nèi)減少內(nèi)總量永動(dòng)機(jī)【例題3】（多選題）根據(jù)能量守恒定律，下列情形可能發(fā)生的是A．出膛的子彈射穿木板后，以更快的速度繼續(xù)前進(jìn)B．水壺里的水沸騰了，停止加熱，壺中的水不能繼續(xù)沸騰C．一個(gè)從距地面5米高的位置自由掉落的小球，落地后，將彈到距離地面8米高的位置D．兩個(gè)對接的斜面，小球從一個(gè)斜面滾下后，繼續(xù)滾上另一個(gè)斜面【答案】BD.【解析】A．子彈射穿木板的情景，子彈高速運(yùn)動(dòng)，說明子彈具有動(dòng)能，由于摩擦生熱會使動(dòng)能減小，它的速度減慢，故A不符合題意；B．把水加熱到沸騰后停止加熱，溫度達(dá)到了沸點(diǎn)，但不能繼續(xù)吸熱，所以不能沸騰，故B符合題意；C．一個(gè)從距地面5米高的位置自由掉落的小球，落地后，由于碰撞，一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以，將不會彈到距離地面8米高的位置，故C不符合題意；D．兩個(gè)斜面相對接，小球從一個(gè)斜面滾下后，由于具有動(dòng)能，在另一個(gè)斜面上動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能，所以會繼續(xù)沖上另一個(gè)斜面，故D符合題意。故選BD?！纠}4】關(guān)于能量守恒定律，下列說法正確的是（）A．能量守恒定律只適用于機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化B．能量守恒定律只適用于能量轉(zhuǎn)化的過程C．摩擦生熱是創(chuàng)造了熱，并不符合能量守恒定律D．按照能量守恒定律，宇宙中能量的總量永遠(yuǎn)不會增減【精講點(diǎn)撥】1．不同形式的能量間的相互轉(zhuǎn)化反映了自然界中的各種現(xiàn)象都是互相聯(lián)系的。2.在能量守恒定律中，能量的“轉(zhuǎn)化”是指：一種形式的能量轉(zhuǎn)化成為另一種形式的能量，即前后兩種狀態(tài)，能量的形式發(fā)生了變化，如“鉆木取火”是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；而能量的“轉(zhuǎn)移”是指：一個(gè)物體所具有的一種形式的能量，轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上后，能量的形式并沒有發(fā)生變化，如“熱傳遞”就是一個(gè)物體具有的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上，前后都是內(nèi)能?！練w納整理】能量的轉(zhuǎn)化和守恒①各種形式的能量：機(jī)械能、內(nèi)能、電能、光能等.能量的轉(zhuǎn)化和守恒①各種形式的能量：機(jī)械能、內(nèi)能、電能、光能等.②能量的轉(zhuǎn)化：由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式的能.③能量的轉(zhuǎn)移：能量的形式不變，能量由一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體，或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到其他部分.④能量守恒定律：能量既不會憑空消滅，也不會憑空產(chǎn)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變.⑤永動(dòng)機(jī)的失敗：是因?yàn)檫`背了能量守恒定律.【課堂練習(xí)】1.下列能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的情景中，屬于能量轉(zhuǎn)移的是（）A．燃料燃燒時(shí)放熱 B．腳放在熱水中取暖C．來回搓手取暖 D．給手機(jī)充電時(shí)，手機(jī)發(fā)燙【答案】B.【解析】A．燃料燃燒時(shí)發(fā)熱，將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，屬于能量的轉(zhuǎn)化；B．腳放在熱水中取暖，通過熱傳遞改變了內(nèi)能，屬于能量的轉(zhuǎn)移；C．來回搓手取暖，通過做功改變物體的內(nèi)能，屬于能量的轉(zhuǎn)化；D．給手機(jī)充電，手機(jī)發(fā)燙，將電能轉(zhuǎn)化為電池的化學(xué)能和內(nèi)能，是能量的轉(zhuǎn)化。所以選B.。2.（多選題）下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的效率理解正確的是（）3．能量是與物體運(yùn)動(dòng)有關(guān)的物理量，不同的運(yùn)動(dòng)形態(tài)對應(yīng)著不同的能量形式。下列四種能量形式中與其它三種能量形式不同的是（）A．運(yùn)動(dòng)場上奔跑的運(yùn)動(dòng)員具有的能量B．劇烈運(yùn)動(dòng)的空氣形成的龍卷風(fēng)具有的能量C．快速行駛的汽車具有的能量D．核電站為我們的生活和生產(chǎn)提供的能量【答案】D?！窘馕觥窟\(yùn)動(dòng)場上奔跑的運(yùn)動(dòng)員具有動(dòng)能；劇烈運(yùn)動(dòng)的空氣形成的龍卷風(fēng)具有動(dòng)能；快速行駛的汽車具有動(dòng)能；核電站為我們的生活和生產(chǎn)提供電能，ABC三個(gè)選項(xiàng)中具有的能量形式與D選項(xiàng)中具有的能量形式不同，故ABC不符合題意，D符合題意。4.如圖1所示為中國03式遠(yuǎn)火彈道導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)的情景。發(fā)射后導(dǎo)彈加速升空，機(jī)械能______（“變小”、“不變”或“變大”）。導(dǎo)彈引爆后會產(chǎn)生極大的破壞力，引爆時(shí)______能被釋放出來，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能、光能等，這一過程能量的總量______（填“變小”、“不變”或“變大”）?！敬鸢浮孔兇螅瘜W(xué)，不變?！窘馕觥堪l(fā)射后導(dǎo)彈加速升空，由于速度和高度均變大，所以動(dòng)能和重力勢能都變大，故機(jī)械能變大，導(dǎo)彈引爆后會產(chǎn)生極大的破壞力來源于引爆時(shí)釋放出來的化學(xué)能，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能、光能等，根據(jù)能量守恒定律，這一過程能量的總量不變。圖圖1圖25.如圖2所示，工人使用沖擊鉆工作時(shí)，鉆頭在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下不斷地沖擊墻壁，沖擊鉆在工作過程中，其能量轉(zhuǎn)化關(guān)系是（）A．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 B．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能C．只有機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化 D．有電能、機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化【答案】D.【解析】沖擊鉆在工作時(shí)，電流通過電動(dòng)機(jī)，電流做功，消耗的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能；鉆頭沖擊墻壁，克服摩擦做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；所以在該過程中存在電能、機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，D正確。6.如圖3所示是一種新型照明燈，它“頭頂”小風(fēng)扇，“肩扛”太陽能電池板，“腰挎”照明燈，“腳踩”蓄電池。下列說法中不正確的是（）A．蓄電池白天是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B．照明燈晚上工作時(shí)將電能主要轉(zhuǎn)化為光能C．小風(fēng)扇利用風(fēng)力發(fā)電時(shí)，是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能D．太陽能電池板工作時(shí)是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能【答案】A.【解析】AD．蓄電池白天充電，光電池板是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故A錯(cuò)誤，符合題意，D正確，不符合題意；B．照明燈工作時(shí)，將電能主要轉(zhuǎn)化為光能，故B正確；C．利用風(fēng)力發(fā)電時(shí)，“小風(fēng)扇”將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，故C正確.所以選A.圖圖3圖47.如圖4所示，是設(shè)想中的“永動(dòng)機(jī)”，它通過高處的水從A口流出時(shí)，水流沖擊葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)B處的砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)，打磨刀片，同時(shí)帶動(dòng)C處的抽水器工作，將低處的水抽到高處從D口流出，從而循環(huán)工作。該“永動(dòng)機(jī)”工作過程中，下列說法正確的是（）A．水流沖擊葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．砂輪打磨刀片時(shí)，刀片和砂輪的溫度都升高，說明“永動(dòng)機(jī)”工作時(shí)制造了能量C．相同時(shí)間內(nèi)，A、D兩口流出水的質(zhì)量相等D．這款“永動(dòng)機(jī)”違背了能量守恒定律【答案】D.【解析】A．水流沖擊葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為砂輪的機(jī)械能，A錯(cuò)誤；B．砂輪打磨刀片時(shí)，刀片和砂輪的溫度都升高，這是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，不是“永動(dòng)機(jī)”工作時(shí)制造了能量，故B錯(cuò)誤；C．水在沖擊葉片的過程中，一部分水流失掉了，所以相同時(shí)間內(nèi)，A、D兩口流出水的質(zhì)量不相等，故C錯(cuò)誤；D．設(shè)想中的永動(dòng)機(jī)不能一直工作下去，因?yàn)槌樗髟诠ぷ鬟^程中，有部分機(jī)械能會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即機(jī)械能會逐漸減少，根據(jù)能量守恒定律，最后會停止工作；永動(dòng)機(jī)違背了能量守恒定律，故D正確。所以選D。8.下列描述正確的是（）A．對熱機(jī)而言，燃料燃燒釋放的能量大部分用來做有用功B．對甲圖而言問號表