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4.6《能量的转化与守恒》学案

学习目标：

1.了解自然界中存在多种形式的能量。

2.知道能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一．

3.通过能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性．

4.通过永动机研制的失败，体会能量守恒定律建立的重要性。

教材导读：

自然界的物质有不同的运动形式，每一种运动形式都有一种能量相对应．能量无处不在.

1．各种各样的能量

教材图4-6-1的内容.图片中所展示的能量形式具有多样性．水中航行的汽艇具有机械能等，发光的电灯具有电能、电磁能和内能等，燃烧的树枝放出内能和电磁能，原子弹爆炸释放的核能和内能．

2．能量之间的转化

上述物体所具有的能量都是其他能量转化而来的．轮船的机械能是由电能或燃料的化学能转化而来，发光的电灯所具有的电磁能和内能是由电能转化而来，原子弹爆炸释放的电磁能和内能是由原子能转化而来等．从而说明能量是可以相互转化的．

举出不同形式能量转化的例子，体会不同能量的本质区别。

教材图4—6—2说明了太阳能和其他形式能量的相互转化，地面的水吸收太阳能蒸发变为水蒸气，水蒸气升腾到高空变为飘动的云，再变为降落的雨，高处的雨水向下流动经水电站变为电能为人类的生活、生产服务，植物（农作物、蔬菜、树木等）也必须经光合作用才能生长……其他例子，如：煤炭、石油主要是古代树木等植物被埋葬后变成的，流动的空气主要是由于太阳光照射到空气上造成的温度差而形成的，洋流也主要是海水的温差而引起的……

教材图4—6—4用框图的形式说明了几种常见能量的转化，光能与机械能之间也可直接转化，如光压使风车转动，碰撞产生火花；化学能与电能也可直接转化，如生生物电的产生、电解等．

3．能量守恒定律

能量守恒定律是自然界最基本、最普遍、最重要的自然规律之一，

教材从机械能守恒人手，目的是让大家进一步思考：（既然物体的动能和势能在只有重力或弹力做功的条件下可以相互转化，使得机械能守碴，那么，自然界中其他形式的能量也是可以相互转化的，它们是否也遵从同样的规律呢?若遵从同样的规律，需要满足一定的条件吗？

讨论与交流，对历史上曾出现的永动机进行分析，说明其失败的原因。

问题：世界各国为了自身的发展，展开了能源抢夺战．如俄罗斯如何向中国和日本铺设石油管道的问题、伊拉克的石油问题、OPEC对世界的重大影响等都成了世界的焦点问题．设想若能量不守恒，一升汽油能让机器永远转动下去、一度电能让电灯永远发光，世界还是如今的样子吗?

最后强调，机械能只是能量的一种形式．因此，要保证机械能守恒就必须保证它不和其他形式的能量相互转化，即满足只有重力或弹力做功的条件．而能量守恒定律包含了所有形式的能量，所以一种形式的能量减少多少，另一种形式的能量必然增加多少．

4．能量转化和转移的方向性

教材试图通过事例，揭示能量转化和转移的方向性，让同学们有个感性认识．

问题：各种形式的能量都是可以相互转化的，为什么还说具有方向性呢?

答：人类发明的许多技术装置都是为人类服务的能量转化器．也就是说，许多能量的转化和转移必须借助于技术装置，而在自发进行转化和转移的情况下是有方向性的．所以要使房间降温必须借助于空调；要吃雪糕必须借助于冰箱等技术设备．

课堂巩固

一、填空题

1．能量既不能_____也不能_____，它只能从一种形式_____为别的形式，或从一个物体_____到别的物体，而能的_____保持不变。这个规律叫做_____定律。

2．永动机不可能成功，最根本的原因是_____。

3．雨滴从400m高处由静止下落，设它受到的平均阻力为重力的0.7倍，雨滴落地前所产生的热能有30％为其吸收，则落地前雨滴温度升高了_____℃。

4．体积相同的一块铅和一块铝，从同一高度落下，假定它们的势能全部转变为各自的内能，那么_____的温度升得高，约高_____倍。

二、计算题

5．质量为2000t的列车，以0.3m/s2的加速度制动后，经过50s停止，制动时产生的热量是多少？（设全部转化为热能）

6．铅弹质量为m，以水平速率v打在质量为M的铅块上，打中后铅弹与铅块粘在一起，已知M=11m，当铅弹打中铅块后它们的温升为12℃

7．太阳向地球表面每平方m辐射光能的功率为14kW，如今利用凹面镜制成太阳灶烧水，使20℃、5kg的水在20min

参考答案

一、填空题

1、凭空产生、凭空消失、转化、转移、总量、能量守恒

2、违背能量守恒定律

3、0.2

4、铅、7

二、计算题

5、2.25×106J

6、11℃

7、1.13m