2019-2020年九年級物理全冊 第十四章 內(nèi)能的利用 三、能量的轉化和守恒名師教案 新人教版.doc

2019-2020年九年級物理全冊 第十四章 內(nèi)能的利用 三、能量的轉化和守恒名師教案 新人教版一、教學目標1在物理知識方面的要求（1）理解能的轉化和守恒定律，能列舉出能的轉化和守恒定律的實例；（2）理解“永動機”不能實現(xiàn)的原理。2讓學生初步學會運用能的轉化和守恒定律計算一些簡單的內(nèi)能和機械能相互轉化的問題。3能的轉化和守恒定律是自然科學的基本定律之一，應用能的轉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。二、重點、難點分析1重點內(nèi)容是能的轉化和守恒定律，強調(diào)能的轉化和守恒定律是自然科學中最基本定律。學習運用能的轉化和守恒原理計算一些物理習題。2運用能的轉化和守恒定律對具體的自然現(xiàn)象進行分析，說明能是怎樣轉化的，對學生來說是有難度的。三、教具幻燈、幻燈片，其內(nèi)容是：1反映電能、機械能、化學能與內(nèi)能相互轉化的實例插圖。2反映自然界各種形式能相互轉化的實例插圖。3歷史上有人設計的“永動機”插圖。四、主要教學過程（一）引入新課我們知道刀具在砂輪上磨削時，刀具發(fā)熱是因為通過摩擦力做功，機械能轉化為內(nèi)能。在暖氣片上放有一瓶冷水，過一段時間后水變熱，這是通過熱量傳遞使這瓶水內(nèi)能增加。這些實例中，物體的內(nèi)能為什么增加了？是憑空產(chǎn)生的還是由其他形式能轉化來的？能的轉化過程中數(shù)量之間有什么關系？這是今天要學習的內(nèi)容。（二）教學過程設計1機械能與內(nèi)能轉化過程中能量守恒（1）運動的汽車緊急剎車，汽車最終停下來。這過程中汽車的動能（機械能）轉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=E表示了做功與內(nèi)能變化的關系，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）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=E表示吸收的熱量與內(nèi)能變化量的關系，也反映出鐵塊增加的內(nèi)能數(shù)量與水轉移給鐵塊的內(nèi)能數(shù)量相等。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E，即W+Q=E上式所表示的是功、熱量和內(nèi)能之間變化的定量關系，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)能轉移量）之和。進而說明，內(nèi)能和機械能轉化過程中能量是守恒的。2其他形式的能也可以和內(nèi)能相互轉化（1）介紹其他形式能：我們學習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的能量，如電能、磁能、光能、化學能、原子能等。（2）不僅機械能和內(nèi)能可以相互轉化，其他形式能也可以和內(nèi)能相互轉化，舉例說明：（同時放映幻燈片） 電爐取暖：電能內(nèi)能 煤燃燒：化學能內(nèi)能 熾熱燈燈絲發(fā)光：內(nèi)能光能（3）其他形式的能彼此之間都可以相互轉化。畫出圖表讓學生回答分析：3能的轉化和守恒定律大量事實證明：各種形式的能都可以相互轉化，并且在轉化過程中守恒?！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化為別的形式，或者從一個物體轉移到別的物體。”這就是能的轉化和守恒定律。在學習力學知識時，學習了機械能守恒定律。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)律對物理學各個領域的研究，如力學、電學、熱學、光學等都有指導意義。它也對化學、生物學等自然科學的研究都有指導作用。4永動機不可能制成歷史上不少人希望設計一種機器，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。失敗的原因是設計者完全違背了能的轉化和守恒定律，任何機器運行時其能量只能從一種形式轉化為另一種形式。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。5運用能的轉化和守恒定律進行物理計算例題：用鐵錘打擊鐵釘，設打擊時有80的機械能轉化為內(nèi)能，內(nèi)能的50用來使鐵釘?shù)臏囟壬?。問打?0次后，鐵釘?shù)臏囟壬叨嗌贁z氏度？已知鐵錘的質(zhì)量為1.2kg，鐵錘打擊鐵釘時的速度是10m/s，鐵釘質(zhì)量是40g，鐵的比熱是5.0102J/（kg）。首先讓學生分析鐵錘打擊鐵釘?shù)倪^程中能量的轉化。歸納學生回答結果，指出鐵錘打擊鐵釘時，鐵錘的一部分動能轉化為內(nèi)能，而且內(nèi)能中的一半被鐵釘吸收，使它的溫度升高。如果用E表示鐵釘?shù)膬?nèi)能增加量，鐵錘和鐵釘?shù)馁|(zhì)量分別用M和m表示，鐵錘打擊鐵釘時的速度用v表示。依據(jù)能的轉化和守恒定律，有鐵釘?shù)膬?nèi)能增加量不能直接計算鐵釘?shù)臏囟龋覀儼褭C械能轉化為內(nèi)能的數(shù)量等效為以熱傳遞方式完成的，因此等效為計算打擊過程中鐵釘吸收多少熱量，這熱量就是鐵釘?shù)膬?nèi)能增加量。因此有Q=cmt上式中c為鐵釘?shù)谋葻?，t表示鐵釘?shù)臏囟壬吡俊⑸厦鎯蓚€公式聯(lián)立，得出經(jīng)計算得出鐵釘溫度升高24。在這個物理計算過程中突出體現(xiàn)了如何應用能的轉化和守恒定律這一基本原理。應該注意，有的同學把上述題目中鐵錘打擊鐵釘過程中的能量轉化，說成“鐵錘做功轉化為熱量”是不正確的。只能說做功與熱量傳遞在使物體內(nèi)能改變上是等效的。（三）課堂小結自然界的物質(zhì)有不同的運動形式，每一種運動都對應著一種能。能不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，自然界各種形式的能存在著相互轉化過程，轉化過程中總量是守恒的。能的轉化和守恒定律是自然界最基本的物理定律。同學們要會分析一些自然現(xiàn)象中能是怎樣轉化的。應該知道，根據(jù)能的轉化和守恒定律，永動機是不可能制造成功的。通過課上的例題計算，學會運用能的轉化和守恒定律解決物理問題的方法。（四）說明能的轉化和守恒定律是學生進入高中物理階段后，第一次完整、細致地學習。此定律對今后學習物理是很重要的一個理論鋪墊。教學上要重視，課堂上講解要細致和透徹。