人教版（2024）九年级全册（2024）第十四章 内能的利用第1节 能量的转化与守恒教案设计

这是一份人教版（2024）九年级全册（2024）第十四章 内能的利用第1节 能量的转化与守恒教案设计，共12页。教案主要包含了提出问题，学生做下面的实验，分析总结，播放视频，根据上述活动归纳，归纳总结等内容，欢迎下载使用。
年级
九年级
学科
物理
教师
课题
第1节 能量的转化与守恒
教学
目标
物理观念
了解能量及其存在的多种形式；能列举各种能量之间的转化及同种能量之间的转移；理解能量守恒定律，有用能量守恒定律的观点分析物理现象的意识，体会能量守恒定律的普适性。
科学思维
能用能量转化与守恒的观点解释常见的自然现象。
科学探究
经历能量转化和转移的探究过程。
科学态度
与责任
通过问题的设置，培养学生分析、综合和归纳能力，培养探究精神和合作意识。
教材
分析
本节以能量为线索，通过图表的形式介绍自然界中各种形式的能量和能量的转移和转化，通过“想想议议”的提问和讨论，让学生对能量的转化有一个感性认识，最后突出能量守恒定律及其应用的重要性。本节介绍的能量的转化与守恒与日常生活息息相关，是自然科学的核心内容之一，从更深层次反映了物质运动和相互作用的本质。学习这部分内容对学生树立科学的世界观，形成可持续发展的意识以及进一步学习其他科学技术都是十分重要的。
本节内容由“能量的转化”和“能量守恒定律”两部分组成。让学生理解能量守恒定律是本节的重点，也是难点。
学情分析
1. 知识储备分析：在九年级阶段，学生已经对能量的基本概念和形式有了一定的认识。他们熟悉动能、势能等机械能的概念，刚学过内能。在此基础上，学生已经初步感知到能量之间的转换关系，如动能与势能的相互转换，以及机械能与内能的转化等。因此，学生对能量的转化有了初步的认识和感知，这为学习《能量的转化与守恒》奠定了良好的基础。
2. 学习兴趣与态度分析：九年级学生处于青少年时期，对未知领域充满好奇和探索欲望。能量的转化和守恒作为物理学科的重要概念，不仅与生活实际紧密相连，而且具有深刻的科学内涵。因此，学生对于学习这一章节往往具有较高的兴趣和动力。同时，通过学习能量的转化和守恒，学生能够更好地理解自然界中的能量流动和转换，提升对物理世界的认识和理解。
3. 学习难点分析：尽管学生对能量的转化有了一定的认识，但在理解能量守恒定律以及应用该定律解决实际问题时，可能会遇到一定的困难。能量守恒定律是一个抽象的规律，需要学生具备较高的抽象思维能力和逻辑推理能力。同时，将理论知识与实际问题相结合，运用能量守恒定律进行分析和解决，也是对学生能力的一个挑战。因此，教师在教学过程中需要注重引导学生深入理解能量守恒定律的内涵，并通过具体的实例和练习来帮助学生掌握应用该定律的方法。
针对学生的学习特点和难点，教师可以采取以下教学策略：首先，通过生动的实例和实验来引导学生感知和理解能量的转化和守恒；其次，注重理论知识的讲解和推导，帮助学生建立清晰的知识体系；最后，通过大量的练习和实际应用来巩固学生的知识，并提升学生的问题解决能力。
教学重点
理解能量守恒定律。
教学难点
理解能量守恒定律。
教学
器材
塑料袋（黑色）、水、温度计、太阳能电池太阳帽、火柴、铁丝、酒精灯、钢球、单摆、细线、乒乓球等.
多媒体ppt，包含视频：《能量的转化和守恒》、《永动机》等。
教学过程
教师活动
学生活动
导入新课
【提出问题】通过前面的学习，我们已经发现可以通过做功将其他形式的能量转化为内能。生活中的风能、太阳能、电能、水能、化学能等，也可以相互转化吗?
思考问题，进入情景。
学习新课 一、能量的转化和转移
1. 自然界存在着各种不同形式的能量
【提问】在八年级学过能量的概念，想一想，你知道的能量有哪些？
【总结】在学生回答的基础上进行总结。常见的一些能量有：
（1）机械能：机械能包括动能、重力势能和弹性势能。
（2）内能：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫作物体的内能。一切物体都具有内能。
（3）太阳能：太阳能是一种可再生能源。是指太阳的热辐射能，主要表现就是常说的太阳光线。在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。
（4）化学能：化学能是一种很隐蔽的能量，它不能直接用来做功，只有在发生化学变化的时候才可以释放出来，变成内能或者其他形式的能量。
（5）电能：电能是指使用电以各种形式做功的能力。
（4）核能：核能也叫原子能。原子核结构发生变化放出的能量。通常指重核（如钚、铀等）裂变和轻核（氘、氚等）聚变时所发出的巨大能量。
2. 能量的转化
（1）想想做做
【学生做下面的实验】完成下面一组小实验，根据器材准备情况，可以选其中的一个或几个。观察实验发生的现象，讨论发生了哪些能量转化。
①来回迅速摩擦双手。
②黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下。
③将太阳电池连在小电扇上，并使它对着阳光。
④将钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后靠近细碎的纸片。
【分析总结】在学生回答的基础上进行如下归纳。
①来回迅速摩擦双手。会发现双手发热，机械能转化为内能。
②黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下。会发现温度计的示数升高，太阳能转化为内能。
③将太阳电池连在小电扇上，并使它对着阳光。小电扇会转动，太阳能转化电能，电能又转化为机械能。
④将钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后靠近细碎的纸片。吸管会发热，并同时吸引细碎的纸片，机械能转化为电能，电能又转化为内能。
（2）能量的转化
自然界中的各种现象都是互相联系的。科学家们经过长期探索，发现能量转化是非常普遍的，在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的.
（3）能量转化的实例
【提出问题】请你列举不同形式的能量相互转化的实例。
【分析总结】在学生回答的基础上进行如下归纳补充。
①机械能与内能的相互转化：“钻木取火”；蒸汽机火车。
②电能与机械能的相互转化：水电站发电；电车。
③电能与内能的相互转化：电水壶；地热发电。
④电能与光能的相互转化：白炽灯；太阳能电池板。
⑤内能与光能的相互转化：白炽灯（把电能转化成内能，再把内能转化成光能）；太阳能热水器。
3. 能量的转移
【提问】你能列举出能量转移的事例吗？
【总结】能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从物体的一部分转移到其他部分。例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体或从物体的高温部分转移到低温部分，这些都属于能量的转移。涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机转动，属于机械能的转移。

内能的转移 机械能的转移
4. 正确理解能量的“转化”和“转移”
（1）能量的转化：能的形式发生了改变，一种形式的能量增加了，肯定有其他形式的能量减少了。如：弯折铁丝时，铁丝的温度升高，内能增加，机械能转化成了内能。
（2）能量的转移：能量的形式并没有变化。如：用锅烧水时内能从高温的火转移到低温的水和锅上。再如：流水推动水轮机转动，水的机械能转移到了水轮机上。
【播放视频】——《能量及其转化》
【例题1】关于图中四个事例的能量转化，下列说法中不正确的是（A）
A．甲图中原始人类“钻木取火”，把内能转化为机械能
B．乙图中水轮机带动发电机发电，把水能转化为电能
C．丙图中行驶的高速电动列车，把电能转化为机械能
D．丁图中楼顶的太阳能热水器，把太阳能转化为内能
【例题2】下列实例中没有发生能量转化的是（ B ）
A． 太阳能电池发电 B． 泥石流冲垮房屋
C． 电风扇通电吹风 D． 雷击引发森林火灾
列举出生活中常见的一些能量，可以相互补充。
分组进行实验，根据实验现象，交流讨论各种不同形式的能量是怎样转化的。
再列举出其他不同形式的能量相互转化的实例。
列举出能量转移的实例。


做例题1并回答，进一步理解不同形式的能量间的转化。
做例题2并回答，进一步理解能量的转化。
学习新课 二、能量守恒定律
1. 能量守恒定律
（1）探究能量的守恒
【活动一】荡秋千时，若停止用力，秋千会越来越低。为什么高度会逐渐降低？是否丢失了能量？减少的机械能到哪去了？

【分析】在秋千的运动过程中，秋千和空气间有阻力，绳索间存在摩擦力，秋千要克服这些阻力做功，一部分机械能逐渐转化为内能，机械能总量逐渐减少，最终机械能为零，全部转化为内能。
【活动二】学生实验：抛出弹性小球，观察小球与地面碰撞时的运动情况。会发现掉在地上的弹性小球越跳越低。为什么高度会逐渐降低？是否丢失了能量？减少的机械能到哪去了？

小球在地面弹跳的频闪照片
【分析】在小球的运动过程中，由于和空气间有阻力，小球克服空气阻力做功，一部分机械能逐渐转化为内能，机械能总量逐渐减少，最终机械能全部转化为内能。
【根据上述活动归纳】
（2）能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这就是能量守恒定律。
（3）能量守恒定律的普遍性：能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。大到天体，小到原子核，无论是物理学的问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都服从能量守恒定律。
根据能量守恒定律，在分析自然现象时，如果发现某种形式的能量减少，一定能找到另一种形式的能量增加；反之，当某种形式的能量增大时，也一定可以找到另一种形式的能量减少。
（4）运用能量守恒定律分析问题：从日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要的作用。例如，在行驶的汽车中，燃料的化学能通过燃烧转化为燃气的内能，再通过热机做功把内能转化为机械能。在这个过程中，燃料的化学能一部分转化为机械能，一部分转化成了热机和周围环境的内能。燃料的化学能W总=W有用+W1+W2+ W3

汽车中的能量转化情况 一种设想中的永动机
2. 永动机
（1）永动机：有人曾设想制造一种不消耗任何能量和燃料，却源源不断对外做功的机器，人们把这种机器叫永动机。这种机器有可能制成吗？
（2）分析永动机失败的原因
如图所示，高处的水具有一定的机械能W总，在水向下流动时，对水轮机做功，水轮机转动，把低处的水抽到高处。
由于水轮机转动的各部件间存在摩擦，会有部分机械能转化为内能W内能，只有一部分能量W抽水用来抽水做功。
根据能量守恒定律可知：W总=W内能+W抽水，最后抽水的能量小于原来高处的水的总能量，使流下的水不能全部抽回。
由能量守恒定律知：无法制成永动机，因为违背了能量守恒定律。
【播放视频】——《永动机的发展历史》
【例题3】根据能量守恒定律，以下情形可能发生的是（ D ）
A．孤岛上被人们遗忘的一只机械表，默默地走了几十年
B．电水壶里的水沸腾了，给该电水壶断电，水的沸腾却永远不会停止
C．出膛的子弹射穿木板，以更快的速度继续前进
D．两个斜面相对接，小球从左斜面滚下后，继续冲上右斜面
【例题4】关于能量守恒定律，下列说法正确的是（ D ）
A．能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化
B．能量守恒定律只适用于能量转化的过程
C．摩擦生热是创造了热，并不符合能量守恒定律
D．按照能量守恒定律，宇宙中能量的总量永远不会增减
3. 《科学世界》——对热的本质的认识过程
热是一种常见的现象。热是什么?
【学生阅读课本第23页，回答下列3个问题】
热质说的主要内容是什么？焦耳的主要观点是什么？热量的本质是什么？
【归纳总结】
（1）热是一种特殊的运动形式：17世纪以后，根据摩擦生热的现象，不少物理学家都认为热是一种特殊的运动形式，但是这种看法由于缺乏精确的实验证据，还不能形成科学的理论。
（2）热质说：热质说将热看成一种没有质量或不可称量的流质——热质，认为热质不生不灭，存在于一切物体之中，物体的冷热程度，取决于其中所含热质的多少。到了18世纪，热质说由于能够解释某些实验结果，因而在当时获得了承认。热质说对摩擦生热的解释是，摩擦并没有改变热质的总量，但物质在摩擦时比热容降低了，因此摩擦可以使物体的温度升高。
（3）焦耳的观点：1799年，英国化学家戴维做了更加严格的实验，有力地打击了热质说。此后，科学家进一步研究了热和功的关系，特别是英国物理学家焦耳做了大量实验，定量地研究了热和功的关系，证明做了多少机械功，就有多少机械能转化成与热相关的能量。焦耳的工作表明热不是一种特殊的物质，同时为能量守恒定律奠定了基础。
（4）热量的本质：能量守恒定律的建立，彻底否定了热质说，同时为分子动理论的发展开辟了道路。人们认识到：宏观的热现象原来是物体内部大量分子的无规则运动的表现，物体内部的能量就是前面讲过的内能。热量不表示物质所含“热质”的多少，而表示在热传递过程中传递的能量的多少。
进行讨论交流，知道机械能总量逐渐减少，最终为零，是全部转化为内能。
进行实验：抛出弹性小球，观察小球与地面碰撞时的运动情况。回答老师所提问题。
知道能量守恒定律及其语言描述。
知道能量守恒定律的普遍性、重要性。
了解永动机，知道无法制成永动机的原因。

做例题3，并进行交流回答，理解能量转化与守恒的过程。
做例题4，进一步理解能量守恒定律。
阅读课本第23页，回答3个问题。
课
堂
练
习
课
堂
练
习
1. 下列能量转化或转移的情景中，属于能量转移的是（ ）
A．燃料燃烧时放热 B．脚放在热水中取暖
C．来回搓手取暖 D．给手机充电时，手机发烫
【答案】B.
【解析】A．燃料燃烧时发热，将燃料的化学能转化为内能，属于能量的转化；
B．脚放在热水中取暖，通过热传递改变了内能，属于能量的转移；
C．来回搓手取暖，通过做功改变物体的内能，属于能量的转化；
D．给手机充电，手机发烫，将电能转化为电池的化学能和内能，是能量的转化。
所以选B。
2．能量是与物体运动有关的物理量，不同的运动形态对应着不同的能量形式。下列四种能量形式中与其它三种能量形式不同的是（ ）
A．运动场上奔跑的运动员具有的能量
B．剧烈运动的空气形成的龙卷风具有的能量
C．快速行驶的汽车具有的能量
D．核电站为我们的生活和生产提供的能量
【答案】D。
【解析】运动场上奔跑的运动员具有动能；剧烈运动的空气形成的龙卷风具有动能；快速行驶的汽车具有动能；核电站为我们的生活和生产提供电能，ABC三个选项中具有的能量形式与D选项中具有的能量形式不同，故ABC不符合题意，D符合题意。
3. 如图所示是一种新型照明灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池。下列说法中不正确的是（ ）
A．蓄电池白天是将化学能转化为电能
B．照明灯晚上工作时将电能主要转化为光能
C．小风扇利用风力发电时，是将机械能转化为电能
D．太阳能电池板工作时是将太阳能转化为电能
【答案】A.
【解析】AD．蓄电池白天充电，光电池板是将太阳能转化为电能，电能转化为化学能，故A错误，符合题意，D正确，不符合题意；
B．照明灯工作时，将电能主要转化为光能，故B正确；
C．利用风力发电时，“小风扇”将机械能转化为电能，故C正确.
所以选A。
4. 如图所示，是设想中的“永动机”，它通过高处的水从A口流出时，水流冲击叶片转动，叶片的转动带动B处的砂轮转动，打磨刀片，同时带动C处的抽水器工作，将低处的水抽到高处从D口流出，从而循环工作。该“永动机”工作过程中，下列说法正确的是（ ）
A．水流冲击叶片转动，把机械能转化为内能
B．砂轮打磨刀片时，刀片和砂轮的温度都升高，说明“永动机”工作时制造了能量
C．相同时间内，A、D两口流出水的质量相等
D．这款“永动机”违背了能量守恒定律
【答案】D.
【解析】A．水流冲击叶片转动，水的机械能转化为砂轮的机械能，A错误；
B．砂轮打磨刀片时，刀片和砂轮的温度都升高，这是机械能转化为内能，不是“永动机”工作时制造了能量，故B错误；
C．水在冲击叶片的过程中，一部分水流失掉了，所以相同时间内，A、D两口流出水的质量不相等，故C错误；
D．设想中的永动机不能一直工作下去，因为抽水器在工作过程中，有部分机械能会转化为内能，即机械能会逐渐减少，根据能量守恒定律，最后会停止工作；永动机违背了能量守恒定律，故D正确。 所以选D。
5. 如下图所示是不同形式的能量的相互转化图，圆圈内B的能量形式是 ，请举一个序号⑩的实例 。
【答案】 电能 见解析
【详解】由图可知，加热器不存在发电的功能，但可以将电能转化为内能，因此圆圈内A的能量形式是内能，B是电能。
序号⑩是机械能转化为内能。生活中的实例，如摩擦生热；刹车时，车轮胎与地面的摩擦等。
6. 如图是小球在地面弹跳过程的频闪图片，其中A处和B处等高。此过程中，以下判断正确的是（ ）
A．小球从左向右运动
B．小球的机械能不断增大
C．说明能量是不守恒的
D．小球在A处时的机械能小于在B处时的机械能
【答案】D
【详解】在小球的运动中，与空气摩擦做功或与地面撞击做功，有一部分机械能转化成了内能；小球的机械能逐渐减小，机械能等于动能和势能的总和，小球的重力势能和动能减小，小球质量不变，运动过程中弹起的高度越来越小，说明重力势能越来越小；小球速度越来越慢，说明动能越来越小；小球从右向左运动，小球在A处时的机械能小于在B处时的机械能，机械能减少的原因是克服与空气摩擦做功，与地面撞击做功，能量的总量是不变的，守恒的。故选D。
板
书
设
计
第1节 能量的转化与守恒
1. 自然界存在着多种形式的能量：机械能、内能、电能、光能等。
2. 能量的转化：能量由一种形式转化为另一种形式的能。
3. 能量的转移：能量的形式不变，能量由一个物体转移到其他物体，或从物体的一部分转移到其他部分。
4. 能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
5. 永动机的失败：是因为违背了能量守恒定律。
课
堂
小
结
第1节 能量的转化与守恒
作
业
教学反思