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能量轉化與守恒定律教學設計
《能量的轉化與守恒》教學設計
科學（浙教版）九年級上冊 第三章 第9節
一、教材分析
《能量的轉化與守恒》是科學浙教版九年級第五冊第三章最后一節學習內容。教材從能量的形式是多樣的，且能量又不是孤立存在的，在一定條件下可以發生轉化，教材以二個實例：太陽→樹木→燃煤電廠→剃須刀，太陽能→生物質能→化學能→電能。要求學生能從大量的事實中了解能量的轉化，結合前面學的機械能守恒、焦耳定律等闡述能量守恒，討論永動機能否實現。最后又以二個實例分析能量的轉化是具有方向性的，明確能量轉化具有方向性的實際意義。通過前面幾節的學習,學生對能量轉化的普遍性已有一定的認識，所以目標是對能量學習的一次小結，通過對不同形式能量的特點，對能量的轉化與轉移的深入討論，疏理歸納出能量轉化與守恒。
二、學情分析
本節課的學習內容是在學了能量、能量轉化的量度，簡單機械、機械能、熱能、電能、電熱器、核能利用之后的一節有關能量及其轉化的總結性課文，對于9年級的學生來說，在生產生活中能的形式與轉化有一定的知識儲備和生活積累，且已基本具備獨立思考、自主探究、小組討論與合作交流的學習習慣，盡管學生對能量及其守恒已有一定的認識，但要完全理解能量守恒定律的精髓還是有一定的困難的。估計在對永動機的批判、能量轉化具有方向性的實際意義的進一步理解與應用上會出現一定的困難。
三、設計思路
本節課應當利用學生已掌握的知識，通過學生自主的活動來實現教育目標，教師應該成為學生學習活動的組織者和引導者，使學生的科學素養在主動學習的過程中得到發展提高。教師應充分利用學生的學習優勢，在教學中盡量做到生活化和實踐性，在探索中給予適時的指導，創造合作與民主的學習氛圍。培養學生以大量事實為依據，將分散的知識點，通過一定的有序的整理與歸納，提升到一個的理性認識水平。在實際操作中應注意：（1）創設問題的情境，能使學生在這個情境中產生矛盾，提出要求解決的問題；（2）學生利用教師和教材所提供的某些材料，對問題提出解答的假設；（3）從理論或實踐上檢查自己的假設，學生有不同的觀點時及時展開辯論；對爭論作總結，得出結論；（4）對形成的結論進行反思性的批判或應用。
四、教學目標
知識與技能
1．通過實例認識能量可以從一個物體轉移到另一個物體，不同形式的能量可以互相轉化．
2．知道能量守恒定律，能舉出日常生活中能量守恒的實例．
3．初步了解在現實生活中能量的轉化與轉移有一定的方向性．
過程與方法
1．能在觀察自然現象或學習科學過程中發現一些問題。有初步的提出問題的能力。
2．通過參與科學探究活動，初步認識科學研究方法的重要性。有對信息的有效性作出判斷的意識。
3．學習從物理現象和實驗中歸納簡單的科學規律，嘗試應用已知的科學規律去解釋某些具體問題。有初步的分析概括能力。
情感態度與價值觀
1．通過了解“能的轉化和能量守恒定律”發現過程，體會探索真理艱難歷程。
2．通過“永動機”的爭論，懂得在科學發明與創新活動中尊重事實。養成實事求是、尊重自然規律的科學態度。
3．認識到日常生活中合理利用能源與節約能源的重要性。
【重點難點】
1． 能量轉化與守恒
2． 能量的轉移與轉化有一定的方向性
五、課前準備
手搖發電機；課件。
布置學生上網查詢有關歷史上的永動機方案，能大概說明它不能永動的原因。
六、教學過程
（一）創設情境，引入新知
設問：能量形式有很多，大家想想看，我們能想出哪能些能量的形式？
組織學生小組交流。（學生互助與合作）
目標是讓學生對機械功、動能、重力勢能、彈性勢能、熱能、電能、核能、化學能等能量的有關知識作一定的闡述，從學生的描述中疏理有關能量的零零碎碎知識。
練習：運動的汽車具有（機械能）；電池、燃料等具有（化學能）；火藥爆炸后的氣體具有（內能）。
（二）合作學習，探究新知
1．能量的轉化是普遍存在的
設問：各種能量是不是孤立存在的？（提出問題，學
習興趣提升，將知識由點到線的歸納）
閱讀書本113頁，將圖3-77串聯成一個能量轉化的
故事：
太陽→樹木→燃煤電廠→剃須刀（正在充電）
能量轉化的順序：太陽能→樹木的化學能→電廠的電
能→剃須刀的化學能
太陽→小麥→人（進食）→自行車 機械能 內能 電能 化學能 核能
能量轉化的順序：太陽能→小麥的化學能→人的化學能→自行車和人的機械能
游戲：學生分組討論填圖。討論如何按能量轉化的過程，選擇相應事例填上圖表�？纯茨慕M同學填得最多、最好。
小結：在自然界中能量的轉化是普遍存在的。小朋友滑滑梯，由于摩擦而使機械能轉化為內能；在氣體膨脹做功的現象中，內能轉化為機械能；在水力發電中，水的機械能轉化為電能；在火力發電廠，燃料燃燒釋放的化學能，轉化成電能；在核電站，核能轉化為電能；電流通過電熱器時，電能轉化為內能；電流通過電動機，電能轉化為機械能。
2．能量守恒定律
設問：能量在轉化與轉移過程中能否量度？（從大量事實出發尋找量化的規律，思維上從定性向定量研究過渡）
列舉：我們已學過的能量轉化量度關系有：拉力做功與克服摩擦（重力）做功、機械能守恒、焦耳定律等。
第一文庫網演示：取一彈性小球，掉在地上觀察其每次反彈高度的變化？其結果是一次比一次低，直至靜止為止。
設問：能量是否在不斷消滅？
討論與回答。（預設：不會，是由于摩擦阻力在不斷消耗能量。）
分析：大量事實證明，在普遍存在的能量的轉化和轉移過程中，消耗多少某種形式的能量，就得到多少其他形式的能量。如在熱傳遞過程中，高溫物體放出多少熱量（減少多少內能），低溫物體就吸收多少熱量（增加多少內能）；克服摩擦力做了多少功，就有多少機械能轉化為能量，但能量的總量不變。就是說某物體損失的能量等于幾個物體得到幾個物體得到的能量的總和。例如，把燒熱的金屬塊，投到冷水中，冷水，盛水的容器以及周圍的空氣等，都要吸收熱量，它們所吸收的熱量總和跟金屬塊放出的熱量相等。再如水電站里，水從高處流下，損失了機械能，一方面由于推動發電機轉動而轉化為電能，一方面水跟水輪機、管道摩擦而轉化為內能。那么水的機械能的損失等于產生的電能和內能的總和。
歸納：能量既不會消滅，也不會創生，它只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，而能的總量保持不變�！芰渴睾愣�
強調：“消耗能量”“利用能量”“獲得能量”的實質是：能量相互轉化或轉移的過程。 介紹：能量守恒定律發現史。
從16世紀到18世紀，在伽俐略、牛頓、惠更斯等科學家的努力下，機械能的轉化與守恒思想已初步形成，在19世紀初，內能的改變與機械功關系建立，電流的三大效應同時被發現，在生物界也證明了動物維持體溫和進行機械活動的能量跟攝取的食物的化學能有關，自然科學的這些成就為建立能量的轉化與守恒定律作了必要的準備。在19世紀中葉，由邁爾、焦耳、亥姆霍茲等人完善和確定了能量的轉化和守恒定律。
3．永動機
閱讀：第114面頁討論內容。
介紹：永動機有二類，一類如達芬奇式的，第二類就是能不斷輸出能量型的。
2004十大科技騙局之六：永動機神話：
梁星人，號稱永動機發明人。其所在的海南星人永動機發電廠有限公司稱，將建設裝機總容量300萬KW的宇宙引力能發電廠及年產10萬輛宇宙引力能小轎車廠項目。據報道，海南星人永動機發電廠是“當今世界獨一無二，獨家建設，獨家經營。其廉價的電力資源，可以與任何一家電力企業競爭，會永遠處于不敗之地”，“永動發電機結構簡單，原理深奧，造價不高，但高科技含量達100%”。在2004年歲末，梁星人還鄭重其事籌備于12月27日在珠海度假村酒店千禧宮舉辦“永動機問世全球性新聞發布會”。而且發布會打算邀請的與會人物也足以嚇壞小市民，包括：安南、布什、克里、小泉、阿羅約、普京、布萊爾??都是梁星人的邀請對象。據報道，南街村為研究永動機發電項目投入的2000多萬元全部打了水漂,結果電沒有發出來，騙子也失蹤了。根據國家專利法，永動機不具備實用性，所以沒有一件永動機發明獲得過國家專利授權。
討論：科學技術發展到一定的時候“永動機”能實現嗎？
結論：一定不能實現。因為違反能量轉化和守恒定律的事件是不可能發生的。
能量守恒定律的建立為永動機敲響了喪鐘（真理與謬論有時就一步之遙，關鍵就在于是否按客觀規律辦事，培養學生尊重客觀事實的意識）
4．能量的轉化與轉移的方向性
設問：為什么要節能能源，合理開發能源？
閱讀：課文114頁事例1與2，討論交流，回答課文的問題“能量的轉化和轉移具有一定的方向性有什么實際意義”
小結：大量的事實告訴我們，能量在轉化與轉移過程中，不但總量守恒，還具有一定的方向性，也就是說，如果要讓低溫物體向高溫物體傳遞熱量，而其它物體不發生變化是不可能的。人類對大自然的開發與利用，尤其是對新能源的研制與開發，我們更要遵循自然規律。否則就會受大自然對我們的懲罰。
（三）課堂小結，鞏固升華
1．課堂小結：通過今天的學習，你受到什么啟發？有什么收獲？
能量的轉化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之一。
(1)能量守恒定律普遍適用。在形形色色的自然現象中，只要有能量的轉化，就一定服從能量守恒規律。從物理的、化學的現象到地質的、生物的現象，大到宇宙天體的演變，小到原子核內部粒子的運動，都服從能量守恒的規律。
(2)能量守恒定律反映了自然現象的普遍聯系。自然界的各種現象都不是孤立的，而是相互聯系的。電燈發光跟電流有聯系，電能轉化為光能反映了這種聯系。植物生長更不是孤立的，要靠陽光進行光合作用才能生長，光能轉化為化學能反映了這種聯系。
(3)能量守恒定律是人類認識自然的重要依據。人類認識自然，就要根據種種自然現象，總結規律，能量守恒定律就是人類總結出的規律之一，而且人類認識的其他規律也必定符合能量守恒定律。1933年意大利科學家費米，在研究β衰變的過程中發現，能量不守恒。于是他根據能量守恒定律大膽預言了還有一種未發現的粒子，這就是現在已被科學界公認的中微子。這一事例說明了能明守恒定律，已成為人類認識自然的重要依據。
2．練習：課文115練習題“有人說，除了核能，我們所利用的各種形式的能量都是直
接或間接地來自太陽能，對嗎？”
3．一臺額定功率為50千瓦的水力發電機，水流做的功只有60%可以轉化為電能，水的流量為50米/分，則水流的落差（即水源高度）不得少于多少米？（g 取10牛/千克）
（四）課外作業，應用拓展
1．作業本相關練習
2．從網上或其它資料查找永動機模型。探討它們為什么不能工作。
七、板書設計
能量的轉化與守恒
1．能量守恒定律
能量既不會消滅，也不會創生，它只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，而能的總量保持不變。
2．永動機一定不能實現
3．能量的轉化與轉移具有一定的方向性
八、教學反思
這節課學生非常活躍，我通過多媒體課件的播放，使學生能更好地理解能量的相互轉化和轉移，通過日常生活中實際例子的介紹，讓學生來分析能量的轉化形式。在課堂中出示了四幅圖（代表四種不同的情境），然后請學生用故事的形式將能量的轉化表達出來。這有利于培養學生的語言組織和表達能力。通過學生的討論，來加深學習印象，總之這節課上的還比較成功。
“能量轉移和轉化的方向性”是本節教學的一個難點，教學時借助學生熟悉的生活實例介紹，并幫助他們初步了解有關知識。教材中是以功熱轉換過程、熱傳導過程為例引入“自發過程”及其方向性問題的，在教學中應通俗且不違背科學地解釋有關問題。在教學過程中要強調該定律的普遍性和重要性，可列舉19世紀的自然科學史對學生進行教育。
為了將該課學活，可在課前布置一個主題研究作業：“認識永動機”，讓學生在網上搜索“永動機”的資料，并將資料上傳到科學組網站上。課堂教學就以學生交流“永動機”資料開始，當學生無法解釋“永動機”失敗點時，轉入了解各種能的形式和轉化關系，最終建立能量守恒定律。 3
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