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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(biāo)要求 1.通過實(shí)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(jī)不可能制成。并能自覺利用能量守恒定律分析有關(guān)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(dú)立或采取合作的形式完成實(shí)驗(yàn)探究內(nèi)容。 二、教學(xué)重難點(diǎn)： 重點(diǎn)： 通過實(shí)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(diǎn)： 理解能量守恒定律。 三、課時安排：一課時 四、教學(xué)準(zhǔn)備：電燈泡、能量的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)裝置、單擺 五、教學(xué)設(shè)計： 引言：金屬的冶煉、機(jī)器的運(yùn)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(xué)內(nèi)容 教師活動 學(xué)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(xí) 五、課堂小結(jié) 六、課外作業(yè) 1.提出問題：當(dāng)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(xué)能和核能是其中的兩種，請同學(xué)們閱讀課本P165頁，理解什么是化學(xué)能和核能？ 3.請同學(xué)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(xué)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(xué)生完成課本圖20－12實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生完成兩部分的填空。 安排學(xué)生看書P168頁內(nèi)容，完成對能量守恒定律的歸納和總結(jié) 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(shí)現(xiàn)的，當(dāng)我們獲得一種能量時，一定要 另一種能量。 安排學(xué)生小結(jié)本節(jié)內(nèi)容 課外作業(yè)：每個同學(xué)完成一篇小論文：“永動機(jī)”能夠制造出來嗎？ 學(xué)生回答：機(jī)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(jìn)行交流 看書、交流、回答 看書、交流、回答 完成練習(xí) 完成實(shí)驗(yàn)、填空 看書、交流、回答、歸納 完成練習(xí) 課堂小結(jié) 調(diào)查、查閱資料，完成論文本節(jié) 本堂課要求學(xué)生積極參與，教師要調(diào)動學(xué)生的積極性，讓學(xué)生積極討論、交流、回答，所有板書由學(xué)生完成 六、板書設(shè)計： 第一節(jié) 能量的轉(zhuǎn)化與守恒 1.能的存在形式：機(jī)械能、電磁能、內(nèi)能、化學(xué)能和核能等。 化學(xué)能：是由于化學(xué)反應(yīng)，物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)變化而產(chǎn)生的能量。 核能：是由于核反應(yīng)，物質(zhì)的原子核結(jié)構(gòu)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(xué)反思： 八、教學(xué)參考 1、能量和能量守恒定律 世界是由運(yùn)動的物質(zhì)組成的，物質(zhì)的運(yùn)動形式多種多樣，并區(qū)不斷相互轉(zhuǎn)化．正是在研究運(yùn)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(yùn)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(xué)味道濃了一些．在物理學(xué)中，從19世紀(jì)中葉產(chǎn)生的能量定義：“能量是物體做功的本領(lǐng)”，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(dāng)展開過爭論．于是許多物理教材，例如現(xiàn)行的中學(xué)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(guān)的．由于對機(jī)械能、內(nèi)能、電能、化學(xué)能、生物能等具體能量形式認(rèn)識的發(fā)展，以及它們之間都能以一定的數(shù)量關(guān)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(xué)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(jié)構(gòu)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(shí)．盡管有些現(xiàn)象在發(fā)現(xiàn)的當(dāng)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(yùn)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(xué)中的能量、動量和角動量守恒，就是物理運(yùn)動所必須服從的最基本的規(guī)律．與之相較，牛頓運(yùn)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(jì)物理學(xué)發(fā)展中的一項(xiàng)極其重大的科學(xué)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(xué)家從不同側(cè)面各自獨(dú)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(xiàn)。 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(jī)體中食物的燃燒過程減弱的結(jié)果。這使他聯(lián)想到食物中化學(xué)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(jī)界的力》的論文，進(jìn)一步表達(dá)了物理化學(xué)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(dāng)量關(guān)系的必要性。 焦耳的工作 英國物理學(xué)家焦耳極力想從實(shí)驗(yàn)上去證明能量的不滅。1840一1841年，經(jīng)過多次通電導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的實(shí)驗(yàn)，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(jī)械功之間的當(dāng)量關(guān)系，做了一系列的實(shí)驗(yàn)，并宣布：自然界的能是不能毀滅的，那里消耗了機(jī)械能，總能得到相當(dāng)?shù)臒?，熱只是能的一種形式。1847年，他做了迄今認(rèn)為確定熱功當(dāng)量的最好實(shí)驗(yàn)。此后不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，直到1878年還有測量結(jié)果的報告，那時測得熱功當(dāng)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(rèn)的值427千克重米／千卡約小o．7％，如此精確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為能量守恒定律的確立，提供了無可置疑的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。 亥姆霍茲的工作 德國物理學(xué)家、生理學(xué)家亥姆霍茲是從生理學(xué)問題開始對能量守恒原理進(jìn)行研究的。在此基礎(chǔ)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(rèn)“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(xué)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?dú)v史性文獻(xiàn)。 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(xué)史上是一個非常有教益的事例。因?yàn)樵谠摱砂l(fā)現(xiàn)的過程中，除了上述3位物理學(xué)家作出主要 貢獻(xiàn)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(xué)家赫斯于1840年，德國物理學(xué)家霍耳茲曼 于1845年，英國律師出身的電化學(xué)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(xué)家 伊倫于1854年，都曾獨(dú)立地發(fā)表過有關(guān)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(xiàn)。這就生動 地告訴我們，物理學(xué)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(xué)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(xué)史上又是一個非常重要的事情： ①這個定律表達(dá)了關(guān)于運(yùn)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(diǎn)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(yùn)動的不同形式，揭示了這些運(yùn)動形式之間的統(tǒng)一性，從而達(dá)到物理科學(xué)的第二次大綜合； ③這個定律的發(fā)現(xiàn)也促進(jìn)對自然現(xiàn)象認(rèn)識的辯證觀點(diǎn)的發(fā)展，自然辯證法認(rèn)為，自然界中的一切現(xiàn)象都應(yīng)當(dāng)是相互聯(lián)系的。