能量转化的基本规律
一、教学目标
（一）、知识与技能
1．通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以互相转化．
2．知道能量守恒定律，能举出日常生活中能量守恒的实例．
3．初步了解在现实生活中能量的转化与转移有一定的方向性．
4．认识到日常生活中合理利用能源与节约能源的重要性。
（二）、过程与方法
1．能在观察物理现象或物理学习过程中发现一些问题。有初步的提出问题的能力。
2．通过参与科学探究活动，初步认识科学研究方法的重要性。有对信息的有效性作出判断的意识。
二、教学过程
教师活动 | 学生活动 | 设计意图 | |||||||||||
播放关于能源危机的视频录像。 提出问题：世界上为什么会出现能源危机？ 师：通过学习本节内容，我们可以更好的了解能源产生的原因。 师：视频中提到的能源主要是哪些？ 师;这些能源蕴藏着什么能可以被我们利用？ 师：我们是如何利用这些化学能的呢？请大家观看图片。 图片1：用煤发电，电水壶烧水。 图片2：石油中提炼出汽油，汽车加油行驶 师：请大家说出其中的能量转化和转移过程
师：通过上述分析，能源的利用实质上是什么过程？ 师：能量的转移和转化的工具是什么？ 师：机器将能源中的能量转化和转移为我们需要的能量。机器是要消耗能源的，所以才会出现能源危机。正是能源的重要性，历史上很多人设想制造出一种机器，它不消耗却能自动运转，那样所有的能源危机就都没有了，你有过这样的想法吗？ 展示图片：没接电源的电灯发光。 师：图片上的电灯亮了，显然这是不可能的，但历史上有人设计了这样的方案，首先来看一下这个实验。 教师演示实验：搭在盆边的毛巾能自动吸水并从垂在外边的另一端不停的滴水。 师：你能看到什么物理现象？ 师：应用这一现象，有人设计出了这样的一种方案。 师：在判断这种设想是否可行之前，我们先来做这样一个实验。注意观察现象。 学生实验： 师：请同学们对这个机器的设计方案进行评价。
师：滴水机器是历史上不少人曾设计的“永动机”中的一种。所谓“永动机”指的是一种能持续转动，不消耗能量，却能运动并对外做功输出能量的机器。 展示图片：历史上其它的一些“永动机”。 ①磁体永动机 ②浮力永动机 ③虹吸永动机 师：这些永动机都有什么共同的特点？ 师：我们把这些永动机称为第一类永动机，这类永动机至今未被造出来，是不是说明了自然界中存在一条法则，它使我们不可能无中生有地获得能量呢？ 展示幻灯片： 科学家们经过长期的探索终于发现： 任何一种形式的能量的过程中，能量的总量保持不变。也就是说，能量不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会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物体，而在转化或转移的过程中，其总量是保持不变，这就是能量的转化和守恒定律。 师：第一类永动机无法制造出来，就是因为它违背了这条定律。 师：请大家观看幻灯片上的能量转换图思考以下问题。 ①电动机工作
电能 内能和声能
机械能 ②电灯工作
光能 电能 内能
③内燃机工作
问题： ①这些机器工作时，能量转移转化过程中一些能是没用的，在浪废掉的能量中总有什么能？ ②结合能量守恒定律，用等式表示出能量转移和转化过程中，这些能量的关系。 ③以内燃机工作过程为例，燃料的化学能转化成其它形式的能后，能的总量有没有变少？ ④我们知道机器是要消耗能源的，所以才会出现能源危机，学了能量守恒定律以后你觉得有什么疑问吗？ 师：带着问题我们来学习下面的内容，请大家观看图片 ①瀑布飞流而下 ②热水杯中的冰块融化 请大家说出其中的能量的转移和转化？
在什么情况下，水的动能可以转化为重力势能？ 在什么情况下，低温物体可以将内能转移给高温物体？ 师：若没有水泵，水能否“自发地”将动能转化为重力势能？若没有冰箱或空调，低温物体能否“自发地”将内能转移给高温物体？ 师：这些都说明：能量自发地转移或转化是有方向的。 师：前面讲过的一些机器在工作时总要产生一些内能浪费掉，也就是说能量转化过程中，总会有一些能量转变成热，扩散到周围环境中去，这些热量还能再转化为燃料的化学能，再次利用呢？ 师：为什么？ 师：请大家回答，为什么会出现能源危机？
师：请大家看投影： 由于我们是在能量的转化或转移过程中利用能源的，而在这个过程中，总会有一部分能量转化成热散失到周围环境中去，这些能量虽然还在自然界中，但却无法自动转化为其它形式的能量，因而很难或无法在利用。也就是说，能量转化后，可利用的能源，只会减少，而不会增加，因此才会出现能源危机，所以节能和如何有效利用能源是当前的重要课题。 投影： 历史上曾出现过另一种非常美妙的设想来解决能源危机，通过一种巧妙的机器将空气中或海水中的内能全部转化成我们需要的机械能，这种机器若真能发明，我们可以在海洋上设置一些工厂，利用海水的内能，不停的工作，实现“永动”，我们把这类“永动机”称为“第二类永动机”。
师：我们来做这样一个简单的实验。 用木棒用力搅拌水
请你说出其中的能量转化？
在将木棒放入静止的热水中，观察木棒是否运动？ 师：热水较冷水相比，内能较多，但水的内能有没有转化为木棒的机械能？ 师：与此类似，任何机器试图将海水或大气的内能转化为机械能都是不可能做到的。所以第二类永动机也是不存在的。这种永动机不能被制造出来是因为它违背了能量转化的什么规律？ 师：第二类永动机有没有违背了能量守恒定律？ 师：总之，任何永动机的设想都是不可能实现的，因为它违背能量转化的基本规律。但在当今社会仍然有许多人继续着永动机的幻想和实践。请大家来阅读一段网络新闻片断。 曾经出现过的永动机骗局 有人公然打着永动机的招牌行骗，而且颇为成功。今年年初我们曾经揭露过一位自称是“新加坡籍华人”、“博士、院士、专家委员”，名为“梁星人”的人，他声称建成了“宇宙引力能永动机”，而且还在海南省建了一家“海南星人永动机发电厂有限公司”，正在生产用该永动机装备的车辆。被揭露后，该人沉寂了一段时间，但是最近又开始活跃起来。他组建的“环保(永动机)高科技发展有限公司”给媒体发去邀请书，邀请记者出席将于12月27日在珠海度假村举办的“永动机问世全球性新闻发布会”。 据报道，有人曾被这个永动机项目骗去300多万元，吉林有工程承包商也曾经被声称要投资66亿元建永动机工厂的“星人公司”骗走几十万元工程保证金。 著名的河南临颍南街村为了搞永动机项目，共投资2000多万，最后全打了水漂，其党委书记后悔莫及，说是他在南街干了30多年犯下的最大的错误。
师：同学们，如果这些受骗的人有一定的科学素养的话，也就不会蒙受巨大的经济损失了。科学史上，达芬奇这样的大师也曾沉迷过永动机的研究。当然，达芬奇最后也失败了，于是他感叹道：“永恒运动的幻想家们！你们的探索何等徒劳无功！”；英国物理学家焦耳年轻时也是一个永动机迷，经过反复实践的失败，他终于得出结论：要科学，不要永动机。焦耳经由永动机的启发，成为发现能量守恒和转化定律的代表人物，也因此在理论上成为永动机的终结者。 师：今天回去的作业判断下列机器是不是永动机，并写出判断的理由？ ①饮水鸟 ②橡皮筋“永动机”
| 观看录像，思考问题
生：煤，石油，天然气 生：化学能
学生观看图片 生：煤的化学能转化为电能，电能转化为锅的内能，锅放出热量水吸收。 汽油的化学能转化为燃气的内能，燃气的内能转化为汽车的机械能
生：能量转移和转化的过程 生：各种机器
生：毛巾可以把水从地处吸到高处。
两端中一端高于水面，一端低于水面 现象：棉线全部浸湿，但低于水面的一端滴水，高于水面的一端不滴水。
生：水不会被毛巾从地处吸到高处，更不会推动水轮转动，这种方案是不可行的。
生：不消耗能量，但能对外做功，输出能量
①生：内能 ②生：电能＝内能和声能＋机械能 电能＝光能＋内能 燃料化学能＝燃气内能＝废气内能＋有用机械能＋散失的热量＋机械能的损失 ③生：没有 ④生：能量在转化和转移过程中总量是保持不变的，为什么还会出现能源危机呢？
生：水的重力势能转化为动能，热水放出热量被冰块吸收。 生：水泵抽水
生：冰箱或空调制冷
生：不能
生：不能
生：能量的转化和转移具有方向性 生：能量的转移和转化具有方向性（或机器在工作时消耗能源，但总会有能量转变成热量散失掉而无法再次利用）
生：木棒的机械能转化为水的内能
生：木棒不动
生：没有
生：能量的转移和转化是有方向的（或能量守恒定律）
生：没有 |
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