1、第二十章第二十章 能源、材料与社会能源、材料与社会第一节第一节 能量的转化与守恒能量的转化与守恒蓝蓝的天上白云飘，白云下面马儿跑蓝蓝的天上白云飘，白云下面马儿跑说一说：能不能做到又让马儿跑，又要马儿不吃草呢？说一说：能不能做到又让马儿跑，又要马儿不吃草呢？同学们想不想看看不吃草的马儿是什么样子？同学们想不想看看不吃草的马儿是什么样子？不吃草的马儿不吃草的马儿点击点击这个马儿不吃草，只喝汽油这个马儿不吃草，只喝汽油 一个小笑话，不过也反应出了物理学中一个非常重一个小笑话，不过也反应出了物理学中一个非常重要的问题要的问题能量的转化与守恒。那么能量能量的转化与守恒。那么能量究竟究竟是怎样是怎样转化的
2、？遵循什么定律呢？为什么既要马儿跑又要马儿转化的？遵循什么定律呢？为什么既要马儿跑又要马儿不吃草不可能实现呢？让我们带着这些问题开始今天的不吃草不可能实现呢？让我们带着这些问题开始今天的学习吧！相信同学们会自己找到这些问题的答案。学习吧！相信同学们会自己找到这些问题的答案。我们前面学过我们前面学过能量能量这个概念，如果一个物体这个概念，如果一个物体能能够做功够做功，我们就说这个物体具有，我们就说这个物体具有“能量能量”，简称，简称“能能”。一、一、多种形式的能量多种形式的能量1 1、自然界中能量的表现形式、自然界中能量的表现形式电闪雷鸣电闪雷鸣地动山摇地动山摇波涛汹涌波涛汹涌蔬菜瓜果蔬菜瓜果（
3、2 2）机械能（重力势能、弹性势能、动能）机械能（重力势能、弹性势能、动能）风能、水能、电能、光能、内能、太阳能等。风能、水能、电能、光能、内能、太阳能等。（1 1）自然界中能量的展现形式是形形色色、）自然界中能量的展现形式是形形色色、多种多样的。多种多样的。2.2.自然界的能量类别自然界的能量类别化学能化学能1 1、燃料的燃烧是一种化学变化，燃烧时产生、燃料的燃烧是一种化学变化，燃烧时产生 的光和热就来源于燃料储存的化学能。的光和热就来源于燃料储存的化学能。2 2、食物也具有化学能，人们的生活、工作所消、食物也具有化学能，人们的生活、工作所消 耗的能量就来源于食物里储存的化学能。耗的能量就来
4、源于食物里储存的化学能。核能核能我国第一颗原子弹爆炸我国第一颗原子弹爆炸:由于核反应，物质的原子核结构发生变化而释放的能量。由于核反应，物质的原子核结构发生变化而释放的能量。交流与讨论：交流与讨论：你能说出下列物体所具有什么形式的能量吗？你能说出下列物体所具有什么形式的能量吗？重力势能重力势能电能电能内能内能化学能化学能动能动能二、能量的转移与转化二、能量的转移与转化1 1、用热水袋取暖，能量从热水袋、用热水袋取暖，能量从热水袋 到人体。到人体。灯泡发光灯泡发光用用热热水水袋袋取取暖暖2 2、灯泡发光电能、灯泡发光电能 为光能和内为光能和内能。能。转移转移转化转化 自然界中，能量不但自然界中，
5、能量不但可以从一个物体可以从一个物体转移转移到另到另一个物体，而且可以从一一个物体，而且可以从一种形式种形式转化转化为另一种形式。为另一种形式。大量事实告诉我们：大量事实告诉我们：让我们来看一些能量转化的实例让我们来看一些能量转化的实例机械能转化为内能机械能转化为内能用用电电暖暖气气取取暖暖电能转化为内能电能转化为内能摩擦生热摩擦生热活动一活动一：（抢答）：（抢答）说出下列现象中能量的转化情况？说出下列现象中能量的转化情况？电能转化为声能电能转化为声能机械能转化为电能机械能转化为电能天然气天然气燃烧燃烧化学能转化为内能化学能转化为内能电能转化为机械能电能转化为机械能电动机转动电动机转动内能转化
6、为机械能内能转化为机械能行驶的内燃机车行驶的内燃机车植物进行光合作用植物进行光合作用太阳能转化为化学能太阳能转化为化学能机械能转化为声能机械能转化为声能敲鼓发声敲鼓发声化学能转化为光能和内能化学能转化为光能和内能蜡烛照明蜡烛照明化学能转化为机械能化学能转化为机械能 结论：结论：在一定条件下在一定条件下，各种形式的能量各种形式的能量是是可以相互转化可以相互转化。“消耗能量消耗能量”“”“利用能量利用能量”“”“获得能量获得能量”的的实质是：能量实质是：能量相互转化或转移相互转化或转移的过程。的过程。地球上的能量主要来自太阳地球上的能量主要来自太阳树木树木太阳太阳燃煤电厂燃煤电厂剃剃须须刀刀太阳能
7、太阳能化学能化学能内能内能电能电能活动二：活动二：根据能量转化的顺序来排序，根据能量转化的顺序来排序，并讲述能量转化的故事并讲述能量转化的故事2 21 13 34 4 掉在地上的皮球每次反弹高度的变化，其结掉在地上的皮球每次反弹高度的变化，其结果是一次比一次低，直至静止为止，皮球减少的机械果是一次比一次低，直至静止为止，皮球减少的机械能到哪里去了？能到哪里去了？观察：观察：三、能量守恒定律三、能量守恒定律 一杯放在桌面上的热水冷却，此过程有能量的转移吗？一杯放在桌面上的热水冷却，此过程有能量的转移吗？热水的内能消失了吗？热水的内能消失了吗？想一想想一想算一算算一算举重运动员将举重运动员将500
8、N500N的杠铃举高的杠铃举高2m2m，运动员对杠铃至少做多少功？，运动员对杠铃至少做多少功？解：解：W=Gh=500NW=Gh=500N2m=1000J2m=1000J答：答：运动员对杠铃至少做功运动员对杠铃至少做功1000J1000J此时杠铃的重力势能增加多少此时杠铃的重力势能增加多少J J？有多少化学能转化为杠铃的势能？有多少化学能转化为杠铃的势能？1000J1000J1000J1000J大量研究表明：能量转移与转化是守恒的。大量研究表明：能量转移与转化是守恒的。分析单摆小球在运动时能量的转化分析单摆小球在运动时能量的转化 小球从小球从A A运动到运动到B B 能转化为能转化为 能，从能
9、，从B B运动到运动到C C 能转化能转化为为 能能,小球最终会停下来小球最终会停下来,是因为小球克服是因为小球克服 做做功，机械能功，机械能 ，总的能量还是，总的能量还是 。重力势重力势动动动动重力势重力势与空气的摩擦与空气的摩擦减少减少守恒的守恒的 能量既不会能量既不会消灭消灭，也不会，也不会创生创生，它只会从，它只会从一种形式一种形式转化转化为另一种形式，或者从一个物体为另一种形式，或者从一个物体转移转移到另一个物体，而能的总量保持不变。到另一个物体，而能的总量保持不变。能量守恒定律的内容：能量守恒定律的内容：方法点拨：方法点拨：根据能量守恒定律，在分析自然现象时，如果发现根据能量守恒定
10、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某种形式的能量减少，一定能找到另一种形式的能量增加加;反之，当某种形式的能量增大时，也一定可以找到反之，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。另一种形式的能量减少。想一想：想一想：玩具小丑在跳动过程中，能量是如何玩具小丑在跳动过程中，能量是如何转化的？能量守恒吗？转化的？能量守恒吗？四、能量的转移和转化的方向性四、能量的转移和转化的方向性分析以下事例你能得什么出结论？分析以下事例你能得什么出结论？1.1.冬天，暖气片把热水的内能传递给房间里的空气，供人取暖；冬天，暖气片把热水的内能传递给房间里的
11、空气，供人取暖；春天到了，能把这些内能重新收集起来，明年冬天在用吗？春天到了，能把这些内能重新收集起来，明年冬天在用吗？2 2、汽车刹车时，由于摩擦机械能转化为内能；汽车再次启动、汽车刹车时，由于摩擦机械能转化为内能；汽车再次启动时，这些内能还能重新利用吗？时，这些内能还能重新利用吗？结论：结论：1 1、能量的传递只能从温度高的物体传向温度低的物体，不、能量的传递只能从温度高的物体传向温度低的物体，不能从低温物体传向高温物体，能从低温物体传向高温物体，说明能量的转移具有方向性说明能量的转移具有方向性。2 2、由于克服摩擦做功，机械能转化为内能，这些内能不能、由于克服摩擦做功，机械能转化为内能，
12、这些内能不能自动的再来启动汽车，自动的再来启动汽车，说明能量的转化具有方向性说明能量的转化具有方向性。设想中的设想中的“永动机永动机”设想不消耗任何能量和燃料，却源源不断对外做功的机器。设想不消耗任何能量和燃料，却源源不断对外做功的机器。这种这种“永动机永动机”真的能实现吗？真的能实现吗？一种一种“永动机永动机”的设的设想想 能量的守恒定律告诉我们，能量在转移能量的守恒定律告诉我们，能量在转移和转化的过程中总量是不变的，但方向性告和转化的过程中总量是不变的，但方向性告诉我们有些有用的能量会越来越少，如果不诉我们有些有用的能量会越来越少，如果不及时补充能量，机械就会停止做功。及时补充能量，机械就
13、会停止做功。“永动永动机机”违背了能量守恒定律，所以违背了能量守恒定律，所以无法实现。无法实现。同学们，现在你能解释为什么既让马儿跑又让马同学们，现在你能解释为什么既让马儿跑又让马儿儿不不吃草是不可能的了吗？吃草是不可能的了吗？马儿跑要消耗自身的生物能转化成动能，要想马儿跑要消耗自身的生物能转化成动能，要想维持生命，必须通过吃草把植物的化学能转化为自身的维持生命，必须通过吃草把植物的化学能转化为自身的生物能，所以既让马儿跑又让马儿不吃草是不可能的，生物能，所以既让马儿跑又让马儿不吃草是不可能的，它违背了能量守恒定律。它违背了能量守恒定律。宝马虽然不吃草，但要行驶必须消耗汽油的化宝马虽然不吃草，
14、但要行驶必须消耗汽油的化学能才能转化出自身的机械能，否则也不能行驶，所以学能才能转化出自身的机械能，否则也不能行驶，所以这个马儿要喝汽油。这个马儿要喝汽油。2 2、在能量的转化的过程中，下列说法中正确的是（、在能量的转化的过程中，下列说法中正确的是（）A.A.机械能一定守恒机械能一定守恒 B.B.各种形式的能量都守恒各种形式的能量都守恒 C.C.各种形式的能的总量一定守恒各种形式的能的总量一定守恒 D.D.只有机械能转化为内能只有机械能转化为内能1 1、在下列事例中，属于机械能转化为内能的是（、在下列事例中，属于机械能转化为内能的是（）A.A.铁棒在火上烤得很热铁棒在火上烤得很热 B.B.汽车
15、紧急刹车，轮胎发热汽车紧急刹车，轮胎发热 C.C.燃烧木材取暖燃烧木材取暖 D.D.给电炉通电，电炉发热给电炉通电，电炉发热B BC C3 3、下列事例中能表示能量转化或转移具有、下列事例中能表示能量转化或转移具有“方向性方向性“的的事例是（）事例是（）A.A.电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能B.B.热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温物体自发地从低温物体传递到高温物体C.C.动能可以和重力势能相互转化动能可以和重力势能相互转化D.D.电能可以转化为内能
16、，内能也可以部分地转化为电能电能可以转化为内能，内能也可以部分地转化为电能B B判断题判断题1.1.煤的燃烧过程中，煤的化学能转化为内能，煤的燃烧过程中，煤的化学能转化为内能，但能量的总量不变。但能量的总量不变。（）2.2.在荡秋千时，停止用力秋千越摆越低，能量的总在荡秋千时，停止用力秋千越摆越低，能量的总量也越来越少。量也越来越少。（）1、多种形式的能量、多种形式的能量3 3、能量守恒定律、能量守恒定律这节课我们学到了什么？这节课我们学到了什么？2 2、各种形式的能量可以相互转化、各种形式的能量可以相互转化4 4、能量的转化与转移具有方向性、能量的转化与转移具有方向性 作业：作业：1 1、课本、课本197197页第页第1 1、2 2题。题。2 2、同步学习、同步学习114114页自主研学部分。页自主研学部分。
