資源簡介

(共23張PPT)
第1節 能量的轉化與守恒
第二十一章 能源、材料與社會
課程講授
新課導入
本課小結
我們一起來闖關
能列舉能量轉化和轉移的實例，知道能量守恒定律，知道能量轉化和轉移具有方向，能用能量守恒、能量轉化和轉移具有方向性的自然規律來分析自然現象、解釋生產生活中的相關問題。
01
能從能量轉化和轉移的角度認識效率，能用能量轉化與守恒的觀點分析問題。
02
03
能體會能量守恒定律在科學發展中的意義。有主動提高效率的意識。
素養目標
新課導入
老師先播放一段馬兒吃草、奔跑的視頻。
老師：要想馬兒跑，馬兒先吃草。有沒有不吃草就能奔跑的馬呢？
老師：可是有很多人呀，就夢寐以求的想擁有這樣一匹馬，包括意大利著名的畫家達 芬奇。他曾經設計了一個永動機，那永動機能不能永遠運動呢？
一、能量的轉化與轉移
課程講授
新課推進
新課推進
1.能量的多樣性
我們學過自然界中哪些能量形式？請將它們列舉出來。
示例：運動的火車→機械能
課程講授
新課推進
新課推進
運動，有機械能
碰撞轉移
2. 各種能量是不是孤立存在的？不是的，它們可以轉移，可以相互轉化。
（1）能量的轉移
①機械能轉移:老師用投影儀展示課本P197圖21—1進行分析：
運動，有動能
靜止，沒有動能
碰撞轉移
撞擊停止，失去動能
受撞后運動，獲得動能
課程講授
新課推進
②內能轉移實例：
放出熱量，內能發生轉移
（2）能量的轉化
①太陽→樹木→燃煤電廠→剃須刀（正在充電）
②太陽→小麥→人（進食）→自行車
能量轉化的順序：太陽能→樹木的化學能→電廠的電能→剃須刀的化學能
③活動：搜集能量轉移或轉化實例，指名其他小組成員回答，答對得1分，答錯扣1分，出題的得1分。
能量轉化的順序：太陽能→小麥的化學能→人的化學能→自行車和人的機械能
（3）總結結論：大量事實說明能量不是孤立存在的。
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3.太陽是能量的源泉
（1）能量從哪兒來呢？
舉例：汽油
汽油→古代生物化學能→植物化學能→光合作用→太陽能。
這樣，絕大部分的能量來源都歸結于太陽能。
（2）地球上的能量主要來源于太陽，生命活動離不開太陽能。如植物的光合作用就是將太陽能轉化為化學能，并儲存在其體內。
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4.回顧導入環節滾擺實驗：嘗試回答受重力下降的滾擺為什么又會轉上去。
老師根據學生回答情況適時點撥：
重力勢能最大
動能最大
5.閱讀課本P198“物理聊吧”并分小組解決其中提出的問題。
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二、能量守恒定律
1.實驗觀察：拿一個乒乓球距桌面一定高度，釋放，觀察乒乓球的狀態。
（1）學習機械功時，拉力做功等于克服摩擦（或重力）做功；（2）忽略其他形式的能時，機械能守恒；（3）做功改變物體內能時，用機械功量度內能的改變；（4）熱傳遞改變物體內能時用熱量量度內能的改變；（5）電功量度消耗的電能；焦耳定律計算電流產生熱量。
（1）現象描述：
（2）分析乒乓球落下彈起時能的轉化情況。
（3）乒乓球的高度逐漸降低，說明其機械能逐漸減少，減少的機械能哪兒去了？有沒有消失不見了
乒乓球反復彈起。但高度逐漸降低。
落下時重力勢能→動能，上升時動能→重力勢能。
跟地面撞擊、跟空氣摩擦做功，機械能轉化為內能。
2. 能量在轉化與轉移過程中能否量度？
課程講授
新課推進
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3. 能量守恒定律：能量既不會消滅，也不會創生，它只會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到其他物體，而能量的總量保持不變。
4. 分析單擺的小球（或蕩秋千的人）能量轉化過程。
小球擺動時，勢能與動能不斷地相互轉化。當小球到達最高處時， 能最大；隨著小球的下降， 能逐漸減小， 能逐漸增大， 能轉化為 能；當小球下降到最低點時， 能最小， 能則最大。小球在運動過程中與空氣摩擦會產生熱，小球的一部分 能轉化為 能。如果將此內能計算進去，總的能量還是守恒的。
內
勢
勢
動
勢
動
勢
動
機械
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新課推進
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5.永動機與能量守恒定律
（1）介紹達 芬奇設計的永動機。
（2）永動機能否一直運動下去？問題出在哪兒？
（3）永動機越來越慢，最后停止過程中，是否遵循能量守恒定律？
小球在來回運動過程中有摩擦。
（4）師生共建：能量守恒定律的建立為永動機敲響了喪鐘。
遵循
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三、能量轉移和轉化的方向
1.交流、討論問題：
（1）高山瀑布“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天”，請分析能的轉化過程。能不能讓該能的轉化反過來實現呢？
（2）熱傳遞時能量總是從 物體轉移到 物體，能不能反過來傳遞呢？
（3）摩擦生熱過程是 能轉化為 能的過程，熱量被環境吸收散掉，能不能再收集實現能量反轉呢？
勢能→動能；不能
不能
非常困難
高溫
低溫
機械
內
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新課推進
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2.總結結論：能量的轉移與轉化具有方向性。
研究表明，自然界所有與熱現象有關的過程都具有方向性。
4.開發新能源：雖然自然界的能量總量保持不變，但因為能量轉移和轉化過程中是有方向的，所以我們可以方便獲取和使用的能量會越來越少，因而會存在一個能源危機問題，這將促使我們去尋找新能源。
3.動手探究：自主組裝電路，組裝完成后交換分析電路工作時能的轉化情況，且思考能不能實現能量的反轉。
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四、能量轉移和轉化的效率
1. 問題思考：某個品牌的車性能很好，“省油”。
（1）請思考回答，“省油”的意義是什么？
消耗相同的汽油，行駛的路程（做的功）多，或行駛一定的路程（做相同的功）用的油少
（2）簡述消耗的能量能量走向：
①
②
③
④
⑤
上圖中有用的走向是 ，沒有用而浪費的是 。
⑤
①②③④
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（3）有沒有一種車能把消耗的汽油的化學能都最終轉化為有用的機械能？
（2）能量的利用存在效率問題。100%的能量利用率，這是一個理想情況。
不可能有
2.能量轉化效率：
在能量轉移和轉化的過程中，能量轉化和轉移過程中輸出的有用功能量與輸入總能量之比稱為能量轉化效率。通常有百分率表示。
（1）定義：
其數學表達式為：
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3. 常見能量轉移和轉化過程，燃料的能量轉化效率：
30%
55%
70～90%
柴火灶 燃氣灶 微波爐
課堂小結
物體具有能量
轉移
其他物體
轉化
其他形式
能量守恒定律
遵守
有方向
有效率
我們一起來闖關
1．如圖所示是東北人冬季最愛吃的鐵鍋燉，下列說法正確的是（ ）
A．鐵鍋將溫度傳給大餅子
B．吃到熱的菜燙嘴，是因為菜含有的熱量多
C．有熱量不斷散失到空氣中，這一過程不遵守能量守恒定律
D．燉菜的過程是利用熱傳遞的方式使其內能增大的
2．單擺是一種能夠往復擺動的裝置，類似于蕩秋千。如圖所示，將小球拉到A位置由靜止釋放，小球左右擺動，擺動幅度越來越小，最終停在O點。下列說法正確的是（　 ?。?br/>A．從O點運動到B點，小球的重力勢能轉化為小球的動能
B．小球第一次到達O點時動能最大
C．等高點M、N處小球的動能一定相等
D．小球在A點和B點重力勢能相等
D
B
我們一起來闖關
3．下列從能量轉化的角度說明效率意義的說法中，不正確的是（　 ?。?br/>A．某太陽能電池的效率是16%，表示太陽能電池把接收的太陽能的16%轉化為電能
B．某電動機工作時的效率是83%，表示電動機把其消耗的電能的83%轉化為機械能
C．某柴油機工作效率是35%，表示柴油機把柴油燃燒時釋放能量的35%轉化為化學能
D．某電熱水器工作效率是87%，表示電熱水器把其消耗電能的87%轉化成了水的內能
4．小華準備參加玩具賽車比賽，他運用如圖所示的電路來挑選一只能量轉換效率較高的電動機．設電池的電壓恒定不變，他先用手捏住電動機的轉軸，使其不轉動，閉合開關后讀出電流表的讀數為2A；然后放手，當電動機正常轉動時，又讀出電流表的讀數為0.6A．則該玩具電動機正常轉動時將電能轉化為機械能的效率為 ( )
A．91% B．70% C．30% D．9%
C
B
我們一起來闖關
5．某汽車的能量流程圖如圖所示，該汽車發動機的熱機效率為 ；從汽油燃燒到輸出有用功的過程中，能量 （選填“守恒”或“不守恒”）。
6.電動汽車在行駛時，電能主要轉化為 ；而電動機產生的熱量很難回收，這是因為能量的轉化和轉移是具有 的。有人認為汽車在行駛過程中，可以使發電機發電，從而永遠運動下去，這種說法違背了 定律。
30%
守恒
機械能
方向性
能量守恒
我們一起來闖關
6．某幼兒園游樂室里有一塊能發電的地板，當小朋友們在上面跳躍時，小燈泡便會一閃一閃，地板下方鋪設的結構如圖所示，當踩踏地板時，固定在地板下方的磁鐵往復運動，使固定在地面上的彈簧線圈做 磁感線運動，閉合電路中產生 ，小燈泡發光。隨著小朋友的上下往復運動時，線圈產生的電流是 （選填“交流電”或“直流電”）。
切割
感應電流
交流電
我們一起來闖關
6．在“探究通電螺線管外部的磁場分布”實驗中：
（1）小明在嵌入螺線管的玻璃板上均勻撒滿細鐵屑，閉合開關后玻璃板 （填寫操作方法），觀察到細鐵屑的排列如圖甲所示，同時觀察到小磁針發生偏轉，則說明通電螺線管周圍存在 。此時，如果移走小磁針，該結論 （選填“成立”或“不成立”）；
輕敲
磁場
成立
我們一起來闖關
（2）如圖乙把小磁針放到螺線管四周不同位置，螺線管通電后記錄小磁針 極的方向，這個方向就是該點的磁場方向。由此判斷，通電螺線管外部的磁場分布與 磁體的磁場分布相似；
（3）接下來小明斷開開關，對調電源的正負極，閉合開關后，觀察小磁針的指向。此時小明是想要探究通電螺線管的極性與 的關系。
N
條形
電流方向

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