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第3節(jié)　能量的轉化和守恒 方式一　【情景導入】 多媒體播放視頻或圖片： 圖14－3－1 先讓我們來看兩個情景：圖甲撐竿跳高過程中，撐竿的彈性勢能轉化為運動員的動能，然后動能轉化為重力勢能，越過橫桿后，重力勢能又轉化為動能；圖乙中人們在野外烤火、加熱食物時，這些內能又是怎么得來的呢？我們平時所吃的食物又具有什么能呢？ 導入語：機械能中的動能、勢能之間可以發(fā)生相互轉化，自然界中還有許多其他形式的能量，它們之間在一定條件下是否也能發(fā)生轉化呢？這節(jié)課我們就來一起探究——能量的轉化和守恒。(板書課題) 方式二　【問題導入】 導入語：我們知道，刀具在砂輪上磨削時，刀具會發(fā)熱；在暖氣片上放有一瓶冷水，過一段時間后水會變熱……這些實例中，物體的內能為什么增加了？是憑空產(chǎn)生的，還是由其他形式能轉化來的呢？這就是今天我們要學習的內容。(板書課題) 詳見光盤內容 　　　　 關于能量守恒定律的理解 對于能量守恒定律，要讓學生知道自然界中存在多種多樣的能量形式及它們之間各種各樣的轉化現(xiàn)象，重點指出能量在轉化過程中總量保持不變，在轉移過程中總量也保持不變。因為能量的量這個概念比較抽象，所以，通過舉例讓學生從能量的循環(huán)不滅中了解到能量的守恒，只要讓學生初步知道“自然界中的能量不生不滅、總量守恒”這樣一個道理就可以了。 　　 [考點小說] 能量守恒定律是自然界中蘊藏的普遍規(guī)律，是人類利用自然、改造自然必須遵守的客觀規(guī)律；要知道“永動機”是不可能制成的。中考多從能量形式的轉化角度來考查，一般以選擇題、填空題的形式出現(xiàn)。 1．各種能量之間的轉化 [源起教材P27] 不同形式的能量可以在一定條件下相互轉化，圖中給出了兩個實例，你能做些補充嗎？ 圖14.3－1 例1　[永州中考] 如圖14－3－2所示是核電站工作情況的方框圖，關于圖中各裝置的能量轉化，下列說法正確的是(　　) 圖14－3－2 A.核反應堆將核能轉化為電能 B．蒸汽輪機將機械能轉化為內能 C．發(fā)電機將機械能轉化為電能 D．各種用電器只能將電能轉化為內能 [答案] C 2．形形色色的永動機 圖14.3－3 [源起教材P29] 想想議議 圖14.3－3是一種設想中的永動機，它通過高處的水流沖擊葉片，葉片的轉動用來對外做功，同時帶動抽水器從低處將水抽到高處，從而循環(huán)工作。你能不能從能量守恒的角度說明它為什么不能一直工作下去？ 圖14－3－2 例2　[邵陽中考] 如圖14－3－2所示為一種人們設想中的永動機，它通過高處的水流沖擊葉片，葉片的轉動又帶動抽水機從低處將水抽到高處，從而循環(huán)工作。這種永動機________(選填“能夠”或“不能夠”)永遠工作下去。 [答案] 不能夠 　 永動機的發(fā)展研究 永動機的想法起源于印度，最終傳到了西方。 在歐洲，早期最著名的一個永動機設計方案是十三世紀時一個叫亨內考的法國人提出來的。從哥特時代起，永動機的設計方案越來越多。17世紀和18世紀時期，人們又提出過各種永動機設計方案，有采用“螺旋汲水器”的，有利用輪子的慣性、水的浮力或毛細作用的，也有利用同名磁極之間排斥作用的。宮廷里聚集了形形色色的企圖以這種虛幻的發(fā)明來掙錢的方案設計師。有學識的和無學識的人都相信永動機是可能的。這一任務像海市蜃樓一樣吸引著研究者們，但是，所有這些方案都無一例外的以失敗而告終。他們長年累月地在原地打轉，創(chuàng)造不出任何成果。通過不斷的實踐和嘗試，人們逐漸認識到：任何機器對外界做功，都要消耗能量。不消耗能量，機器是無法做功的。這時的一些著名科學家如斯臺文、惠更斯等都開始認識到了用力學方法不可能制成永動機。 19世紀中葉，一系列科學工作者為正確認識做功和能量轉化以及其他物質運動形式相互轉化關系作出了巨大貢獻，不久后偉大的能量守恒定律被發(fā)現(xiàn)了。人們認識到：自然界的一切物質都具有能量，能量有各種不同的形式，可從一種形式轉化為另一種形式，從一個物體傳遞給另一個物體，在轉化和傳遞的過程中能量的總和保持不變。能量守恒定律為辯證唯物主義提供了更精確、更豐富的科學基礎，有力地打擊了那些認為物質運動可以隨意創(chuàng)造和消滅的唯心主義觀點，它使永動機幻夢被徹底地打破了。 在制造第一類永動機的一切嘗試失敗之后，一些人又夢想著制造另一種永動機，希望它不違反熱力學第一定律，而且既經(jīng)濟又方便。比如，這種熱機可直接從海洋或大氣中吸取熱量使之完全變?yōu)闄C械功。由于海洋和大氣的能量是取之不盡的，因而這種熱機可永不停息地運轉做功，故其也是一種永動機。然而，在大量實踐經(jīng)驗的基礎上，英國物理學家開爾文于1851年提出了一條新的普遍原理：物質不可能從單一的熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ划a(chǎn)生其他影響。這樣，第二類永動機的想法也破產(chǎn)了。永動機的想法在人類歷史上持續(xù)了幾百年，這個神話的被駁倒，不僅有利于人們正確地認識科學，也有利于人們正確地認識世界。 永動機的想法起源于印度，公元1200年前后，這種思想從印度傳到了伊斯蘭教世界，并從這里傳到了西方。　　 在歐洲，早期最著名的一個永動機設計方案是十三世紀時一個叫亨內考的法國人提出來的。從哥特時代起，永動機的設計方案越來越多。17世紀和18世紀時期，人們又提出過各種永動機設計方案，有采用“螺旋汲水器”的，有利用輪子的慣性、水的浮力或毛細作用的，也有利用同性磁極之間排斥作用的。宮廷里聚集了形形色色的企圖以這種虛幻的發(fā)明來掙錢的方案設計師。有學識的和無學識的人都相信永動機是可能的。這一任務像海市蜃樓一樣吸引著研究者們，但是，所有這些方案都無一例外的以失敗告終。他們長年累月地在原地打轉，創(chuàng)造不出任何成果。通過不斷的實踐和嘗試，人們逐漸認識到：任何機器對外界做功，都要消耗能量。不消耗能量，機器是無法做功的。這時的一些著名科學家斯臺文、惠更斯等都開始認識到了用力學方法不可能制成永動機?！　? 19世紀中葉，一系列科學工作者為正確認識熱功能轉化和其它物質運動形式相互轉化關系做出了巨大貢獻，不久后偉大的能量守恒和轉化定律被發(fā)現(xiàn)了。人們認識到：自然界的一切物質都具有能量，能量有各種不同的形式，可從一種形式轉化為另一種形式，從一個物體傳遞給另一個物體，在轉化和傳遞的過程中能量的總和保持不變。能量守恒的轉化定律為辯證唯物主義提供了更精確、更豐富的科學基礎。有力地打擊了那些認為物質運動可以隨意創(chuàng)造和消滅的唯心主義觀點，它使永動機幻夢被徹底的打破了?！　? 在制造第一類永動機的一切嘗試失敗之后，一些人又夢想著制造另一種永動機，希望它不違反熱力學第一定律，而且既經(jīng)濟又方便。比如，這種熱機可直接從海洋或大氣中吸取熱量使之完全變?yōu)闄C械功。由于海洋和大氣的能量是取之不盡的，因而這種熱機可永不停息地運轉做功，也是一種永動機。如左圖所示：　　然而，在大量實踐經(jīng)驗的基礎上，英國物理學家開爾文于1851年提出了一條新的普遍原理：物質不可能從單一的熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ划a(chǎn)生其它影響。這樣，第二類永動機的想法也破產(chǎn)了。 永動機的想法在人類歷史上持續(xù)了幾百年，這個神話的被駁倒，不僅有利于人們正確的認識科學，也有利于人們正確的認識世界。 1. 根據(jù)能量的轉化和守恒定律可知，能量在轉化或轉移的過程中，其總量__________．電能可以使電燈發(fā)光，同時產(chǎn)生內能散失在空氣中，但這些內能卻無法自動轉化為電能．該現(xiàn)象說明能量的轉化具有_____________． 2. 某研究性學習小組對能量轉化現(xiàn)象進行了研究，他們利用鐵絲、鎳鉻絲、靈敏電流計等器材組成一個閉合電路，如圖所示，A點為鐵絲和鎳鉻絲絞合在一起組成的加熱點．用打火機給A點加熱時，觀察到靈敏電流計的指針發(fā)生了明顯偏轉，這一實驗現(xiàn)象說明了 能可以轉化成________能． 3. 下列關于能量轉化的實例，你認為說法正確的是（ ） A．水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電——電能轉化為機械能 B．燃料燃燒——化學能轉化為內能 C．汽油機的做功沖程——機械能轉化為內能 D．給蓄電池充電——化學能轉化為電能 4. 根據(jù)能量守恒定律，下列四幅圖中僅發(fā)生能量轉移的一組是:（ ） ①試管內的冷水放入熱水中變熱 ④小燈泡通電發(fā)光 A．①② B．②③ C．③④ D．①③ 5. 下圖表示白熾電燈將電能轉化為光能和內能的大致比例，由此可以計算出白熾電燈的發(fā)光效率為_____________． 6. 【科技前沿】下圖是火箭發(fā)射時的壯觀情景． 【問題延伸】火箭發(fā)射升空時，燃料通過燃燒將 能轉化為燃氣的內能，燃氣對火箭做功，又將內能轉化為火箭的 能． 1. 保持不變　方向性 2. 內　電 3. B 4. D 5. 10% 6. 化學 機械