《能量的转化与守恒》课件-(公开课获奖)2022年沪科版物理-4.ppt

1、教育部教育部“精英杯精英杯”公开课大赛简介公开课大赛简介 2021年6月，由教育学会牵头，教材编审委员会具体组织实施，在全国8个城市，设置了12个分会场，范围从“小学至高中”全系列部编新教材进行了统一的培训和指导。每次指導，都輔以精彩的優秀示範課。在這些示範課中，不乏全國名師和各省名師中的佼佼者。他们的课程，无论是在内容和形式上，都是经过认真研判，把各学科的核心素养作为教学主线。既涵盖城市中小学、又包括乡村大部分学校的教学模式。適合全國大部分教學大區。本課件就是從全國一等獎作品中，优选出的具有代表性的作品。示范性强，有很大的推广价值。第二十章能源、材料与社会第一节能量的转化与守恒【体验体验】能

2、量的转移与转化能量的转移与转化活动活动1:1:双手用力相互摩擦双手用力相互摩擦,感受手的温度变化感受手的温度变化;活动活动2:2:用打气筒打气用打气筒打气,感受外壁的温度变化感受外壁的温度变化;活动活动3:3:荡秋千时荡秋千时,秋千从高处下降秋千从高处下降,观察秋千的摆动情况观察秋千的摆动情况;活动活动4:4:用冰块给发烧的病人降温用冰块给发烧的病人降温;活动活动5:5:挥动的球拍把球击飞。挥动的球拍把球击飞。(1)(1)活动活动1 1中双手摩擦后会发热中双手摩擦后会发热,是将是将能转化为能转化为能。能。(2)(2)活动活动2 2中活塞压缩气体中活塞压缩气体,且与筒壁摩擦且与筒壁摩擦,将将能转

3、化为能转化为能。能。(3)(3)活动活动3 3中秋千从高处下降到最低处再升高的过程中中秋千从高处下降到最低处再升高的过程中,能量的能量的转化是转化是_。(4)(4)活动活动4 4中人的中人的转移为冰块的转移为冰块的。(5)(5)活动活动5 5中球拍的中球拍的转移为球的转移为球的。提示提示:(1)(1)机械内机械内(2)(2)机械内机械内(3)(3)重力势能转化为动能再转化为重力势能重力势能转化为动能再转化为重力势能(4)(4)内能内能内能内能(5)(5)动能动能动能动能1.1.自然界存在哪些能量自然界存在哪些能量?2.2.能量转移和转化过程具有什么特点能量转移和转化过程具有什么特点?3.3.能

4、量守恒定律的内容是什么能量守恒定律的内容是什么?探究探究1 1 多种形式的能量多种形式的能量1.1.举例说明什么是化学能和核能。举例说明什么是化学能和核能。提示提示:从化学能、核能的定义上说明。从化学能、核能的定义上说明。参考答案参考答案:化学能是由于化学反应化学能是由于化学反应,物质的分子结构变化而产生物质的分子结构变化而产生的能量的能量,食物具有化学能食物具有化学能;核能是由于核反应核能是由于核反应,物质的原子核结物质的原子核结构发生变化而产生的能量构发生变化而产生的能量,如核燃料具有核能。如核燃料具有核能。2.2.指出下列物体所具有的能量形式。指出下列物体所具有的能量形式。(a)(a)从

5、山上滚落的石块。从山上滚落的石块。(b)(b)燃烧的木材。燃烧的木材。(c)(c)牛奶、面包和水果。牛奶、面包和水果。(d)(d)导线中的电流。导线中的电流。(e)(e)原子弹。原子弹。提示提示:自然界中能量的形式是多样的自然界中能量的形式是多样的,根据其特点根据其特点,分析物体具分析物体具有的能量形式。有的能量形式。参考答案参考答案:(a)(a)机械能机械能(b)(b)内能内能(c)(c)化学能化学能(d)(d)电能电能(e)(e)核核能能探究探究2 2 能量的转移与转化能量的转移与转化结合结合“体验体验”,思考以下问题。思考以下问题。1.1.由活动由活动1 1、2 2可知能量可以从一种形式

6、可知能量可以从一种形式为另一种形式为另一种形式,由活动由活动4 4、5 5可知能量可以从一个物体可知能量可以从一个物体到另一个物体。到另一个物体。提示提示:双手摩擦时双手摩擦时,机械能转化为手的内能机械能转化为手的内能;打气筒打气时打气筒打气时,压缩压缩空气空气,机械能转化为空气的内能。冰块给发烧病人降温机械能转化为空气的内能。冰块给发烧病人降温,人的内人的内能转移到冰块上能转移到冰块上;球拍把球击飞球拍把球击飞,球拍的动能转移到球上。能量球拍的动能转移到球上。能量的转化伴随着能量形式的变化的转化伴随着能量形式的变化,能量的转移过程中能量形式不能量的转移过程中能量形式不变。变。参考答案参考答案

7、:转化转移转化转移2.2.下列事例中能量发生转移的是下列事例中能量发生转移的是_。能量发生转化的是能量发生转化的是_。(a)(a)两个小球发生碰撞两个小球发生碰撞 (b)(b)植物光合作用植物光合作用(c)(c)煤燃烧煤燃烧 (d)(d)核裂变核裂变提示提示:能量的形式发生变化的是能量转化能量的形式发生变化的是能量转化,能量形式不变的是能能量形式不变的是能量转移。两个小球发生碰撞时动能从一个小球转移到另一个小量转移。两个小球发生碰撞时动能从一个小球转移到另一个小球球;植物光合作用是把太阳能转化为自身的化学能植物光合作用是把太阳能转化为自身的化学能,煤燃烧是煤煤燃烧是煤的化学能转化为内能。核裂变

8、是核能转化为光能和热能。的化学能转化为内能。核裂变是核能转化为光能和热能。参考答案参考答案:(a)(a)(b)(b)、(c)(c)、(d)(d)探究探究3 3 能量守恒定律能量守恒定律结合体验结合体验,回答下列问题。回答下列问题。1.1.如图如图,分析小球在摆动过程中能量的转化分析小球在摆动过程中能量的转化 (1)(1)小球上升时小球上升时,转化为转化为。提示提示:小球摆动时小球摆动时,势能和动能不断地相互转化。小球上升时势能和动能不断地相互转化。小球上升时,高度越来越高高度越来越高,速度越来越小速度越来越小,到达最高点时势能最大到达最高点时势能最大,动能最动能最小。小。参考答案参考答案:动能

9、重力势能动能重力势能(2)(2)小球下降时小球下降时,转化为转化为。提示提示:小球下降时小球下降时,高度越来越小高度越来越小,速度越来越大速度越来越大,下降到最低点下降到最低点时时,势能最小势能最小,动能最大。动能最大。参考答案参考答案:重力势能动能重力势能动能 (3)(3)小球为什么最终会停下来小球为什么最终会停下来?提示提示:小球在摆动的过程中小球在摆动的过程中,除了势能和动能不断地相互转化之除了势能和动能不断地相互转化之外外,在运动过程中还要产生热在运动过程中还要产生热,所以造成机械能不断减小所以造成机械能不断减小,因此因此小球最终会停下来。如果将内能一并算进去小球最终会停下来。如果将内

10、能一并算进去,总的能量还是守总的能量还是守恒的。恒的。参考答案参考答案:小球在摆动的过程中小球在摆动的过程中,还要产生热还要产生热,造成机械能不断造成机械能不断减小减小,因此小球最终会停下来。因此小球最终会停下来。2.2.想一想想一想:能不能制造出一种装置能不能制造出一种装置,它既不消耗能量它既不消耗能量,又能永远又能永远不停地运动着不停地运动着?为什么为什么?提示提示:从能量守恒和能量转化的方向性这两个方面回答。从能量守恒和能量转化的方向性这两个方面回答。参考答案参考答案:不能。不能。(1)(1)因为能量是守恒的因为能量是守恒的,不会创生不会创生,只能由一种只能由一种形式转化为另一种形式形式

11、转化为另一种形式,或从一个物体转移到另一个物体或从一个物体转移到另一个物体,如果如果想得到一种能量必须有另一种能量的损失。想得到一种能量必须有另一种能量的损失。(2)(2)能量的转化是能量的转化是有方向性的有方向性的,自然界中无论什么运动都会产生热自然界中无论什么运动都会产生热,热量向四周扩热量向四周扩散散,损失掉了损失掉了,不能再转化为其他的形式。不能再转化为其他的形式。1.1.化学能化学能:由于化学反应由于化学反应,物质的物质的_变化而产生的能量变化而产生的能量,如食物中具有的能量。如食物中具有的能量。2.2.核能核能:由于核反应由于核反应,物质的物质的_发生变化而产生的能发生变化而产生的

12、能量量,如原子弹和氢弹爆炸时释放的能量。如原子弹和氢弹爆炸时释放的能量。3.3.能量守恒定律能量守恒定律:能量既不会能量既不会_,_,也不会也不会_,_,它只会从一它只会从一种形式种形式_为另一种形式为另一种形式,或者从一个物体或者从一个物体_到另一个物到另一个物体体,而能的总量而能的总量_。分子结构分子结构原子核结构原子核结构消灭消灭创生创生转化转化转移转移保持不变保持不变【拓展延伸拓展延伸】(1)(1)能量守恒定律是普遍适用的规律。大到天体、小到原子核能量守恒定律是普遍适用的规律。大到天体、小到原子核,无论是物理学的问题无论是物理学的问题,还是化学、生物学、地理学、天文学的还是化学、生物学

13、、地理学、天文学的问题问题,所有能量的转化的过程所有能量的转化的过程,都服从能量守恒定律。都服从能量守恒定律。(2)(2)能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系。如能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系。如:植物的生长植物的生长不是孤立的不是孤立的,要进行光合作用才能生长要进行光合作用才能生长,光能够转化为化学能反光能够转化为化学能反映了这种联系。可见映了这种联系。可见,自然界的各种现象都是相互联系的。自然界的各种现象都是相互联系的。(3)(3)能量的转化和守恒是自然科学的核心内容之一能量的转化和守恒是自然科学的核心内容之一,它从更深的它从更深的层次上反映了物质运动和相互作用的本质。层次上反映了物

14、质运动和相互作用的本质。考点考点 能量的转移与转化能量的转移与转化【典例典例】(多选多选)下面有关能量转移和转化的说法中正确的是下面有关能量转移和转化的说法中正确的是()A.A.热量只能从高温物体转移到低温物体上热量只能从高温物体转移到低温物体上B.B.热量只能从内能大的物体向内能小的物体转移热量只能从内能大的物体向内能小的物体转移C.C.在一定条件下各种形式的能量可以相互转化在一定条件下各种形式的能量可以相互转化D.D.由能量守恒定律可知由能量守恒定律可知,任何能源所释放的能量都可以完全有任何能源所释放的能量都可以完全有效地利用效地利用【精讲精析精讲精析】选选A A、C C。本题考查能量守恒

15、定律。据热传递的定。本题考查能量守恒定律。据热传递的定义可知义可知,热量只能从高温物体转移到低温物体上热量只能从高温物体转移到低温物体上,故选项故选项A A正确正确;在发生热传递时在发生热传递时,传递的是热量传递的是热量,即发生热传递的物体间必须有即发生热传递的物体间必须有温差温差,而不是物体间存在着内能差而不是物体间存在着内能差,故选项故选项B B错误错误;自然界中存在自然界中存在不同形式的能量不同形式的能量,在一定条件下各种不同形式的能量间可以相在一定条件下各种不同形式的能量间可以相互转化互转化,故选项故选项C C正确正确;能量并不能完全有效地利用能量并不能完全有效地利用,因为在利用因为在

16、利用能量时能量时,一定有一部分能量以散失或其他的形式损失掉一定有一部分能量以散失或其他的形式损失掉,故选项故选项D D错误。故选错误。故选A A、C C。【方法归纳方法归纳】(1)(1)能量转化或转移的判断能量转化或转移的判断(2)(2)能量在转化或转移过程中能量在转化或转移过程中,总的能量不变。总的能量不变。1.1.下列有关能量转化或转移的说法中正确的是下列有关能量转化或转移的说法中正确的是()A.A.电动机通过热传递的方式将电能转化为机械能电动机通过热传递的方式将电能转化为机械能B.B.古人钻木取火是通过做功将机械能转化为内能古人钻木取火是通过做功将机械能转化为内能C.C.内燃机是通过做功

17、的方式将机械能转化为内能内燃机是通过做功的方式将机械能转化为内能D.D.冷天搓手感到手掌发热冷天搓手感到手掌发热,这是通过热传递的方式将机械能转这是通过热传递的方式将机械能转化为内能化为内能【解析解析】选选B B。本题考查能量的转移与转化。电动机通过做功。本题考查能量的转移与转化。电动机通过做功的方式将电能转化为机械能的方式将电能转化为机械能,A,A错错;古人钻木取火是通过摩擦做古人钻木取火是通过摩擦做功将机械能转化为内能功将机械能转化为内能,B,B对对;内燃机是通过做功的方式将内能内燃机是通过做功的方式将内能转化为机械能转化为机械能,C,C错错;冷天搓手感到手掌发热冷天搓手感到手掌发热,这是

18、通过做功的方这是通过做功的方式将机械能转化为内能式将机械能转化为内能,D,D错。错。2.2.如图所示如图所示,从斜面上滚下的小球从斜面上滚下的小球能推动水平面上的木块前进一段能推动水平面上的木块前进一段距离距离,最后小球和木块都静止最后小球和木块都静止,对对此现象此现象,下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.A.小球和木块的机械能都消失了小球和木块的机械能都消失了B.B.小球的机械能转移到木块上小球的机械能转移到木块上,但机械能的总量保持不变但机械能的总量保持不变C.C.小球和木块的机械能转化成其他形式的能量小球和木块的机械能转化成其他形式的能量,但能的总量保但能的总量保持不变持不变D.

19、D.只有小球和木块的能量相互转化只有小球和木块的能量相互转化,机械能总量不变机械能总量不变【解析解析】选选C C。本题考查能量守恒定律。由能量守恒定律可知。本题考查能量守恒定律。由能量守恒定律可知,能量不会消失能量不会消失;小球和木块都静止了小球和木块都静止了,说明小球和木块的机械能说明小球和木块的机械能减小了减小了;由于小球与斜面、小球和木块与水平面间都有摩擦存由于小球与斜面、小球和木块与水平面间都有摩擦存在在,小球和木块都要克服摩擦做功小球和木块都要克服摩擦做功,使机械能转化为内能使机械能转化为内能,但在但在能的转化和转移过程中能的转化和转移过程中,能的总量保持不变。能的总量保持不变。3.

20、3.下列叙述中下列叙述中,有的是经过科学证明的事实有的是经过科学证明的事实,有的是各抒己见的有的是各抒己见的观点观点,其中属于观点的是其中属于观点的是()A.A.核能是安全、洁净、廉价的能源核能是安全、洁净、廉价的能源B.B.太阳每天向地球辐射大量能量太阳每天向地球辐射大量能量C.C.能量在转化或转移过程中总量保持不变能量在转化或转移过程中总量保持不变D.“D.“永动机永动机”不可能制成不可能制成【解析解析】选选A A。本题综合考查能量。核能危险大。本题综合考查能量。核能危险大,产生的废料难产生的废料难处理处理,一旦发生事故一旦发生事故,核电厂的反应器内有大量的放射性物质会核电厂的反应器内有大

21、量的放射性物质会释放到外界环境释放到外界环境,会对生态及民众造成伤害会对生态及民众造成伤害;太阳能一般是指太太阳能一般是指太阳光的辐射能量阳光的辐射能量,是一种既无污染是一种既无污染,又取之不尽的能源又取之不尽的能源;根据能根据能量守恒定律可知量守恒定律可知:能量在转化或转移过程中总量保持不变能量在转化或转移过程中总量保持不变,“永永动机动机”不可能制成不可能制成,故故B B、C C、D D都是经过科学证明的都是经过科学证明的,A,A项是自己项是自己发表的观点。发表的观点。4.4.说出下列物体具有的能量说出下列物体具有的能量:(1)(1)引爆的原子弹引爆的原子弹;(2)(2)高挂的灯笼高挂的灯

22、笼;(3)(3)炽热的铁水炽热的铁水。【解析解析】本题考查多种形式的能量。原子弹爆炸本题考查多种形式的能量。原子弹爆炸,发生核裂变发生核裂变,有巨大核能有巨大核能;在高处挂着的灯笼由于和地面之间有一定的距离在高处挂着的灯笼由于和地面之间有一定的距离而具有重力势能而具有重力势能;炽热的铁水温度很高炽热的铁水温度很高,具有很高的内能。具有很高的内能。答案答案:(1)(1)核能核能(2)(2)重力势能重力势能(3)(3)内能内能5.5.各种形式的能之间可以在一定的条件下相互转化各种形式的能之间可以在一定的条件下相互转化,请按表中请按表中示例完成表格。示例完成表格。能量转化能量转化实例实例化学能转化为

23、电能化学能转化为电能干电池对外供电干电池对外供电用电熨斗熨衣服用电熨斗熨衣服机械能转化为内能机械能转化为内能【解析解析】本题考查了能量的转化及应用本题考查了能量的转化及应用,考查学生分析问题的考查学生分析问题的能力能力,由于各种形式的能在一定的条件下可以相互转化由于各种形式的能在一定的条件下可以相互转化,因此能因此能的转化的实例很多。解决本题的关键要分析清能量转化中消耗的转化的实例很多。解决本题的关键要分析清能量转化中消耗了什么能了什么能,获得什么能获得什么能,就容易判断能量的转化。电熨斗熨烫衣就容易判断能量的转化。电熨斗熨烫衣服时消耗电能得到了内能服时消耗电能得到了内能;机械能转化为内能的事

24、例很多机械能转化为内能的事例很多,如钻如钻木取火等。木取火等。答案答案:电能转化为内能钻木取火电能转化为内能钻木取火6.6.能量的转化具有方向性。例如能量的转化具有方向性。例如,电能可以使电灯发光电能可以使电灯发光,同时产同时产生的内能散失在空气中生的内能散失在空气中,但这些内能却无法自动转化为电能。但这些内能却无法自动转化为电能。汽车制动过程中汽车制动过程中,动能转化为地面、轮胎、空气的内能动能转化为地面、轮胎、空气的内能,这些内这些内能能(选填选填“可以可以”或或“不可以不可以”)自动地转化为机械能自动地转化为机械能用来开动汽车。以上能量在转化过程中用来开动汽车。以上能量在转化过程中,能的

25、总量能的总量(选选填填“增大增大”“”“减小减小”或或“不变不变”)。【解析解析】本题考查能量的转化。能量的转化是具有方向性的本题考查能量的转化。能量的转化是具有方向性的,故电灯发光、汽车制动过程中产生的内能散失在空气中故电灯发光、汽车制动过程中产生的内能散失在空气中,不可不可以自动转化为电能或机械能。如内能是从高温物体转移向低温以自动转化为电能或机械能。如内能是从高温物体转移向低温物体的物体的;植物生长的过程中植物生长的过程中,总是按照生根、开花、结果这样的总是按照生根、开花、结果这样的方向进行的方向进行的,而不可能相反。而不可能相反。根据能量守恒定律可知根据能量守恒定律可知:能量既不会产生

26、能量既不会产生,也不会消灭也不会消灭,它只能它只能从一种形式转化为另一种形式从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个或者从一个物体转移到另一个物体物体,在转化或转移的过程中在转化或转移的过程中,能量的总量不变。能量的总量不变。答案答案:不可以不变不可以不变 32第十七章第十七章 从指南针到磁悬浮列车从指南针到磁悬浮列车第一节第一节 磁是什么磁是什么 33你知道磁在生活你知道磁在生活中有哪些妙用吗？中有哪些妙用吗？343536如果磁铁从中间如果磁铁从中间断了，它有几个断了，它有几个磁极呢？磁极呢？37磁体具有指向性磁体具有指向性38如果把两磁如果把两磁极靠近会有极靠近会有什么现象？

27、什么现象？39哪种材料可哪种材料可做永磁体？做永磁体？40科学研究证明科学研究证明磁体的周围确磁体的周围确实存在着一种实存在着一种物质，物理学物质，物理学中把这种物质中把这种物质命名为命名为磁场。磁场。41磁场是有方向的421、为了形象直观地描述磁场，、为了形象直观地描述磁场，物理学中引入了物理学中引入了磁感应线，磁感应线，简简称称磁感线，磁感线，即用带箭头的曲线即用带箭头的曲线来描述磁场的某些特征。来描述磁场的某些特征。3、物理学中规定，小磁针、物理学中规定，小磁针在磁场中静止时在磁场中静止时北极指向北极指向为为该点的该点的磁场方向磁场方向（磁感线上（磁感线上任何一点的切线方向就是该任何一点的切线方向就是该点的磁场方向），磁感线分点的磁场方向），磁感线分布布越密越密的地方，磁场的地方，磁场越强越强。2、在磁体外部，磁感线总、在磁体外部，磁感线总是从磁体的是从磁体的N极发出极发出，最后，最后回到回到S极极。4344c甲乙45地球是个天然的大磁体课后作业：查阅关于地磁场的相关知识，与大家一起分享！46指南针为什么指南针为什么要指南北呢要指南北呢地磁场地磁场