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2019-2020年九年級物理 能量的轉(zhuǎn)化與守恒教案 滬科版 一、課標要求 1.通過實例了解能量及其存在的不同形式。能說出一些常見的能量名稱，知道自然界有多種形式的能量。 2.知道能量守恒定律。知道永動機不可能制成。并能自覺利用能量守恒定律分析有關問題。 3.能解釋一些常見現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化問題。 4.能獨立或采取合作的形式完成實驗探究內(nèi)容。 二、教學重難點： 重點： 通過實例了解能量及其存在的不同形式，能說出一些常見的能量的名稱，知道自然界有多種形式的能量。 難點： 理解能量守恒定律。 三、課時安排：一課時 四、教學準備：電燈泡、能量的轉(zhuǎn)化實驗裝置、單擺 五、教學設計： 引言：金屬的冶煉、機器的運轉(zhuǎn)、汽車火車等交通工具的行駛，都需要能量。日常生活中的燒飯、取暖、照明等也需要能量。煤、石油、天然氣在燃燒時可以提供能量，它們是能源；水流和鳳可以提供能量，它們也是能源，在自然界和生活中，能量以多種形式展現(xiàn)著。 教學內(nèi)容 教師活動 學生活動 備注 一、 多種形式的能量 二、 能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化 三、能量守恒定律 四、課堂練習 五、課堂小結 六、課外作業(yè) 1.提出問題：當今世界的三大產(chǎn)業(yè)是能源、材料和信息，自然界中的能量以各種形式存在著，你能說出能量的幾種存在形式嗎？ 2.提出問題：自然界中能量的形式有多種多樣，化學能和核能是其中的兩種，請同學們閱讀課本P165頁，理解什么是化學能和核能？ 3.請同學們完成課本P165頁“交流和討論”部分的內(nèi)容。 1.提出問題：自然界中的能量不但可從一個物體轉(zhuǎn)移到，還可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，？ 2. 課本圖20－9說明了什么？ 3.請同學們閱讀課本P166第4、5、6、7、8自然段后回答，地球上的能量歸根到底來源于什么？ 4.安排學生完成課本圖20－12實驗后，學生完成兩部分的填空。 安排學生看書P168頁內(nèi)容，完成對能量守恒定律的歸納和總結 1.下列過程中是什么形式的能量轉(zhuǎn)化成什么形式的能量？ A、用砂輪磨刀，有火星迸出 B、隕石墜入大氣層，成為流星 C、壺中的水沸騰，壺蓋不斷的跳動 D、用打氣筒給自行車輪胎打氣 2. 人類對各種能源的利用，都是通過 來能量轉(zhuǎn)化實現(xiàn)的，當我們獲得一種能量時，一定要 另一種能量。 安排學生小結本節(jié)內(nèi)容 課外作業(yè)：每個同學完成一篇小論文：“永動機”能夠制造出來嗎？ 學生回答：機械能、電能、磁能、內(nèi)能等等。 看書、交流、回答 完成課本P165頁部分的內(nèi)容后，進行交流 看書、交流、回答 看書、交流、回答 完成練習 完成實驗、填空 看書、交流、回答、歸納 完成練習 課堂小結 調(diào)查、查閱資料，完成論文本節(jié) 本堂課要求學生積極參與，教師要調(diào)動學生的積極性，讓學生積極討論、交流、回答，所有板書由學生完成 六、板書設計： 第一節(jié) 能量的轉(zhuǎn)化與守恒 1.能的存在形式：機械能、電磁能、內(nèi)能、化學能和核能等。 化學能：是由于化學反應，物質(zhì)的分子結構變化而產(chǎn)生的能量。 核能：是由于核反應，物質(zhì)的原子核結構發(fā)生變化而產(chǎn)生的能量。 2.能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化 3.能量守恒定律：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而能的總量保持不變。 七、教學反思： 八、教學參考 1、能量和能量守恒定律 世界是由運動的物質(zhì)組成的，物質(zhì)的運動形式多種多樣，并區(qū)不斷相互轉(zhuǎn)化．正是在研究運動形式轉(zhuǎn)化的過程中，人們逐漸建立起了功和能的概念．能是物質(zhì)運動的普遍量度，而功是能量變化的量度． 這種說法概括了功和能的本質(zhì)，但哲學味道濃了一些．在物理學中，從19世紀中葉產(chǎn)生的能量定義：“能量是物體做功的本領”，一直延用至今．但近年來不論在國外還是國內(nèi)，物理教育界卻對這個定義是否妥當展開過爭論．于是許多物理教材，例如現(xiàn)行的中學教材，都不給出能量的一般定義，而是根據(jù)上述定義的思想，即物體在某一狀態(tài)下的能量，是物體由這個狀態(tài)出發(fā)，盡其所能做出的功來給出各種具體的能量形式的操作定義（用量度方法代替定義）． 能量概念的形成和早期發(fā)展，始終是和能量守恒定律的建立過程緊密相關的．由于對機械能、內(nèi)能、電能、化學能、生物能等具體能量形式認識的發(fā)展，以及它們之間都能以一定的數(shù)量關系相互轉(zhuǎn)化的逐漸被發(fā)現(xiàn)，才使能量守恒定律得以建立．這是一段以百年計的漫長歷史過程．隨著科學的發(fā)展，許多重大的新物理現(xiàn)象，如物質(zhì)的放射性、核結構與核能、各種基本粒子等被發(fā)現(xiàn)，都只是給證明這一偉大定律的正確性提供了更豐富的事實．盡管有些現(xiàn)象在發(fā)現(xiàn)的當時似乎形成了對這一定律的沖擊，但最后仍以這一定律的完全勝利而告終． 能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)告訴我們，盡管物質(zhì)世界千變?nèi)f化，但這種變化決不是沒有約束的，最基本的約束就是守恒律．也就是說，一切運動變化無論屬于什么樣的物質(zhì)形式，反映什么樣的物質(zhì)特性，服從什么樣的特定規(guī)律，都要滿足一定的守恒律．物理學中的能量、動量和角動量守恒，就是物理運動所必須服從的最基本的規(guī)律．與之相較，牛頓運動定律、麥克斯韋方程組等都低了一個層次． 2、能量守恒定律的發(fā)現(xiàn) 能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)(discovery of conserva—tionlaw of energy) 是19世紀物理學發(fā)展中的一項極其重大的科學發(fā)現(xiàn)。 該定律是在5個國家、由各種不同職業(yè)的10余位科學家從不同側面各自獨立發(fā)現(xiàn)的。其中邁爾、焦耳、亥姆霍茲對發(fā)現(xiàn)能量守恒定律作出了主要貢獻。 邁爾的工作 德國醫(yī)生邁爾最早是從人體新陳代謝的研究中得出這個重要發(fā)現(xiàn)的。 1840年，年僅26歲的邁爾在一艘駛往爪哇的船上作隨船醫(yī)生，他在給生病的船員放血時，發(fā)現(xiàn)病人的靜脈血比在歐洲時的顏色要紅些，由此引起他的沉思。他想到熱帶地區(qū)人的靜脈血所以紅些，是由于其中含氧量較高的緣故，而氧所以多出來，是機體中食物的燃燒過程減弱的結果。這使他聯(lián)想到食物中化學能與熱能的等效性，由此推測如果人體的能的輸入同支出是平衡的，那么所有這些形式的能在量上就必定是守恒的。1842年，邁爾發(fā)表了題為《論無機界的力》的論文，進一步表達了物理化學過程中能量守恒的思想，并提出了建立不同的力之間數(shù)值上的當量關系的必要性。 焦耳的工作 英國物理學家焦耳極力想從實驗上去證明能量的不滅。1840一1841年，經(jīng)過多次通電導體產(chǎn)生熱量的實驗，他發(fā)現(xiàn)電能可以轉(zhuǎn)化為熱能。1843年，他鉆研并測定了熱能和機械功之間的當量關系，做了一系列的實驗，并宣布：自然界的能是不能毀滅的，那里消耗了機械能，總能得到相當?shù)臒幔瑹嶂皇悄艿囊环N形式。1847年，他做了迄今認為確定熱功當量的最好實驗。此后不斷改進實驗方法，直到1878年還有測量結果的報告，那時測得熱功當量的平均值為423．9千克重米／千卡。這個值比現(xiàn)在人們公認的值427千克重米／千卡約小o．7％，如此精確的實驗結果為能量守恒定律的確立，提供了無可置疑的實驗證據(jù)。 亥姆霍茲的工作 德國物理學家、生理學家亥姆霍茲是從生理學問題開始對能量守恒原理進行研究的。在此基礎上，于1847年出版了《論力的守恒》一書。在這部篇幅不長的著作中，亥姆霍茲確認“力”的守恒定律在自然界中所起的作用，給出了不同性質(zhì)“力”的定量表示式，也就是給出了對不同形式的能的數(shù)學表示式，并研究了它們之間相互轉(zhuǎn)化的情況，從而這部著作成了能量守恒定律論證方面影響較大的一篇歷史性文獻。 能量守恒定律發(fā)現(xiàn)的意義 能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)，在物理學史上是一個非常有教益的事例。因為在該定律發(fā)現(xiàn)的過程中，除了上述3位物理學家作出主要 貢獻外，還有法國的卡諾于1824年，德國的莫爾于 1837年，法國鐵道工程師塞甘于1839年，生活在俄國的瑞士化學家赫斯于1840年，德國物理學家霍耳茲曼 于1845年，英國律師出身的電化學家格羅夫于1846 年，丹麥工程師柯耳丁于1847年，以及法國物理學家 伊倫于1854年，都曾獨立地發(fā)表過有關能量守恒方面的論文，對能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)作出了貢獻。這就生動 地告訴我們，物理學上的歷史性突破，個人的努力和才能固然是重要的因素，但客觀的歷史條件(包括社會、 生產(chǎn)和科學的狀況)則更為根本。一旦等到條件成熟 時，一個重大的課題同時由幾個人甚至十幾個人去突破它，也就不足為奇了，這也就體現(xiàn)了歷史的必然。 能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)，在物理學史上又是一個非常重要的事情： ①這個定律表達了關于運動量不可創(chuàng)造和不可消滅的普遍規(guī)律； ②這個定律概括了一切物理現(xiàn)象：力、熱、電、磁、光的現(xiàn)象，這就有可能用這一定律從同一觀點去研究所有這些現(xiàn)象，把它們看成是可以互相轉(zhuǎn)化的運動的不同形式，揭示了這些運動形式之間的統(tǒng)一性，從而達到物理科學的第二次大綜合； ③這個定律的發(fā)現(xiàn)也促進對自然現(xiàn)象認識的辯證觀點的發(fā)展，自然辯證法認為，自然界中的一切現(xiàn)象都應當是相互聯(lián)系的。