14.3能量的轉(zhuǎn)化和守恒（導學案）九年級物理全一冊（人教版）2

第3節(jié)能量的轉(zhuǎn)化和守恒（導學案）【學習目標】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分析物理現(xiàn)象的意識，體會能量守恒定律的普適性?！緦W習重點】理解能量守恒定律。【學習難點】理解能量守恒定律。【自主預習】閱讀教材，完成以下問題：1.分析下列能量轉(zhuǎn)化實例，完成下列填空：（1）雙手迅速摩擦：機械能→內(nèi)能。（2）黑塑料袋內(nèi)盛水，插入溫度計后系好，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小的紙片：機械能→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，實質(zhì)上是內(nèi)能和機械能相互轉(zhuǎn)化的過程。3.能量的轉(zhuǎn)移：能量可以從一個物體轉(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。【合作探究】探究一、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）機械能：機械能包括動能、重力勢能和彈性勢能。（2）內(nèi)能：構(gòu)成物體的所有分子，其熱運動的動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）化學能：化學能是一種很隱蔽的能量，它不能直接用來做功，只有在發(fā)生化學變化的時候才可以釋放出來，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）聚變時所發(fā)出的巨大能量。2.能量的轉(zhuǎn)化【實驗】完成下面一組小實驗，根據(jù)器材準備情況，可以選其中的一個或二個。觀察實驗發(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碎的紙片。【分析總結(jié)】①來回迅速摩擦雙手。會發(fā)現(xiàn)雙手發(fā)熱，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。升高太陽內(nèi)轉(zhuǎn)動陽電電機械④將鋼筆桿在頭發(fā)或毛衣上摩擦后靠近細碎的紙片。吸管會發(fā)熱，并同時吸引細碎的紙片，機械能轉(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)化的實例?！痉治隹偨Y(jié)】①機械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化：“鉆木取火”是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；蒸汽機火車是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能.②電能與機械能的相互轉(zhuǎn)化：水電站發(fā)電是機械能轉(zhuǎn)化為電能；電車是電能轉(zhuǎn)化為機械能.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；地熱發(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。漲潮時海水涌入水壩沖擊水輪機轉(zhuǎn)動，屬于機械能的轉(zhuǎn)移。內(nèi)能內(nèi)能的轉(zhuǎn)移機械能的轉(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，鐵絲的溫度升高，內(nèi)能增加，機械能轉(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：流水推動水輪機轉(zhuǎn)動，水的機械能轉(zhuǎn)移到了水輪機上。【例題1】關于圖中四個事例的能量轉(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)化為機械能B．乙圖中水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電，把水能轉(zhuǎn)化為電能C．丙圖中行駛的高速電動列車，把電能轉(zhuǎn)化為機械能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)化特點可知，水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電，將水的機械能轉(zhuǎn)化為電能，B正確，不符題意；C．根據(jù)能量轉(zhuǎn)化特點可知，高速電動列車的電動機工作時，將電能轉(zhuǎn)化為機械能，動車高速運動起來，故C正確，不符合題意；D．根據(jù)能量轉(zhuǎn)化特點可知，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．電風扇通電吹風D．雷擊引發(fā)森林火災【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．電風扇通電吹風是電能轉(zhuǎn)化為機械能，故C不符合題意；D．雷擊引發(fā)森林火災是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D不符合題意。所以選B.探究二、能量守恒定律機械內(nèi)減少內(nèi)秋千的秋千的擺動幅度彈性小球在地面越來越小彈跳的頻閃照片機械內(nèi)減少內(nèi)總量永動機【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．兩個對接的斜面，小球從一個斜面滾下后，繼續(xù)滾上另一個斜面【答案】BD.【解析】A．子彈射穿木板的情景，子彈高速運動，說明子彈具有動能，由于摩擦生熱會使動能減小，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，溫度達到了沸點，但不能繼續(xù)吸熱，所以不能沸騰，故B符合題意；C．一個從距地面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．兩個斜面相對接，小球從一個斜面滾下后，由于具有動能，在另一個斜面上動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，所以會繼續(xù)沖上另一個斜面，故D符合題意。故選BD?！纠}4】關于能量守恒定律，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不會增減【精講點撥】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”是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；而能量的“轉(zhuǎn)移”是指：一個物體所具有的一種形式的能量，轉(zhuǎn)移到另一個物體上后，能量的形式并沒有發(fā)生變化，如“熱傳遞”就是一個物體具有的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到另一個物體上，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，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變.⑤永動機的失?。菏且驗檫`背了能量守恒定律.【課堂練習】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．燃料燃燒時放熱 B．腳放在熱水中取暖C．來回搓手取暖 D．給充電時，發(fā)燙【答案】B.【解析】A．燃料燃燒時發(fā)熱，將燃料的化學能轉(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．給充電，發(fā)燙，將電能轉(zhuǎn)化為電池的化學能和內(nèi)能，是能量的轉(zhuǎn)化。所以選B.。2.（多選題）下列關于能量轉(zhuǎn)化的效率理解正確的是（）3．能量是與物體運動有關的物理量，不同的運動形態(tài)對應著不同的能量形式。下列四種能量形式中與其它三種能量形式不同的是（）A．運動場上奔跑的運動員具有的能量B．劇烈運動的空氣形成的龍卷風具有的能量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\動場上奔跑的運動員具有動能；劇烈運動的空氣形成的龍卷風具有動能；快速行駛的汽車具有動能；核電站為我們的生活和生產(chǎn)提供電能，ABC三個選項中具有的能量形式與D選項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式遠火彈道導彈發(fā)射時的情景。發(fā)射后導彈加速升空，機械能______（“變小”、“不變”或“變大”）。導彈引爆后會產(chǎn)生極大的破壞力，引爆時______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，不變?！窘馕觥堪l(fā)射后導彈加速升空，由于速度和高度均變大，所以動能和重力勢能都變大，故機械能變大，導彈引爆后會產(chǎn)生極大的破壞力來源于引爆時釋放出來的化學能，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，鉆頭在電動機的帶動下不斷地沖擊墻壁，沖擊鉆在工作過程中，其能量轉(zhuǎn)化關系是（）A．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能 B．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能C．只有機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化 D．有電能、機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化【答案】D.【解析】沖擊鉆在工作時，電流通過電動機，電流做功，消耗的電能轉(zhuǎn)化為機械能和內(nèi)能；鉆頭沖擊墻壁，克服摩擦做功，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；所以在該過程中存在電能、機械能和內(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能轉(zhuǎn)化為電能B．照明燈晚上工作時將電能主要轉(zhuǎn)化為光能C．小風扇利用風力發(fā)電時，是將機械能轉(zhuǎn)化為電能D．太陽能電池板工作時是將太陽能轉(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)化為化學能，故A錯誤，符合題意，D正確，不符合題意；B．照明燈工作時，將電能主要轉(zhuǎn)化為光能，故B正確；C．利用風力發(fā)電時，“小風扇”將機械能轉(zhuǎn)化為電能，故C正確.所以選A.圖圖3圖47.如圖4所示，是設想中的“永動機”，它通過高處的水從A口流出時，水流沖擊葉片轉(zhuǎn)動，葉片的轉(zhuǎn)動帶動B處的砂輪轉(zhuǎn)動，打磨刀片，同時帶動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“永動機”工作過程中，下列說法正確的是（）A．水流沖擊葉片轉(zhuǎn)動，把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．砂輪打磨刀片時，刀片和砂輪的溫度都升高，說明“永動機”工作時制造了能量C．相同時間內(nèi)，A、D兩口流出水的質(zhì)量相等D．這款“永動機”違背了能量守恒定律【答案】D.【解析】A．水流沖擊葉片轉(zhuǎn)動，水的機械能轉(zhuǎn)化為砂輪的機械能，A錯誤；B．砂輪打磨刀片時，刀片和砂輪的溫度都升高，這是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，不是“永動機”工作時制造了能量，故B錯誤；C．水在沖擊葉片的過程中，一部分水流失掉了，所以相同時間內(nèi)，A、D兩口流出水的質(zhì)量不相等，故C錯誤；D．設想中的永動機不能一直工作下去，因為抽水器在工作過程中，有部分機械能會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即機械能會逐漸減少，根據(jù)能量守恒定律，最后會停止工作；永動機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