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能量轉(zhuǎn)化與守恒定律教學(xué)設(shè)計
《能量的轉(zhuǎn)化與守恒》教學(xué)設(shè)計
科學(xué)（浙教版）九年級上冊 第三章 第9節(jié)
一、教材分析
《能量的轉(zhuǎn)化與守恒》是科學(xué)浙教版九年級第五冊第三章最后一節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)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(fā)生轉(zhuǎn)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(zhì)能→化學(xué)能→電能。要求學(xué)生能從大量的事實中了解能量的轉(zhuǎn)化，結(jié)合前面學(xué)的機(jī)械能守恒、焦耳定律等闡述能量守恒，討論永動機(jī)能否實現(xiàn)。最后又以二個實例分析能量的轉(zhuǎn)化是具有方向性的，明確能量轉(zhuǎn)化具有方向性的實際意義。通過前面幾節(jié)的學(xué)習(xí),學(xué)生對能量轉(zhuǎn)化的普遍性已有一定的認(rèn)識，所以目標(biāo)是對能量學(xué)習(xí)的一次小結(jié)，通過對不同形式能量的特點，對能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移的深入討論，疏理歸納出能量轉(zhuǎn)化與守恒。
二、學(xué)情分析
本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容是在學(xué)了能量、能量轉(zhuǎn)化的量度，簡單機(jī)械、機(jī)械能、熱能、電能、電熱器、核能利用之后的一節(jié)有關(guān)能量及其轉(zhuǎn)化的總結(jié)性課文，對于9年級的學(xué)生來說，在生產(chǎn)生活中能的形式與轉(zhuǎn)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(xué)習(xí)習(xí)慣，盡管學(xué)生對能量及其守恒已有一定的認(rèn)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(jī)的批判、能量轉(zhuǎn)化具有方向性的實際意義的進(jìn)一步理解與應(yīng)用上會出現(xiàn)一定的困難。
三、設(shè)計思路
本節(jié)課應(yīng)當(dāng)利用學(xué)生已掌握的知識，通過學(xué)生自主的活動來實現(xiàn)教育目標(biāo)，教師應(yīng)該成為學(xué)生學(xué)習(xí)活動的組織者和引導(dǎo)者，使學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)在主動學(xué)習(xí)的過程中得到發(fā)展提高。教師應(yīng)充分利用學(xué)生的學(xué)習(xí)優(yōu)勢，在教學(xué)中盡量做到生活化和實踐性，在探索中給予適時的指導(dǎo)，創(chuàng)造合作與民主的學(xué)習(xí)氛圍。培養(yǎng)學(xué)生以大量事實為依據(jù)，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(rèn)識水平。在實際操作中應(yīng)注意：（1）創(chuàng)設(shè)問題的情境，能使學(xué)生在這個情境中產(chǎn)生矛盾，提出要求解決的問題；（2）學(xué)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(shè)；（3）從理論或?qū)嵺`上檢查自己的假設(shè)，學(xué)生有不同的觀點時及時展開辯論；對爭論作總結(jié)，得出結(jié)論；（4）對形成的結(jié)論進(jìn)行反思性的批判或應(yīng)用。
四、教學(xué)目標(biāo)
知識與技能
1．通過實例認(rèn)識能量可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，不同形式的能量可以互相轉(zhuǎn)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(xiàn)實生活中能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移有一定的方向性．
過程與方法
1．能在觀察自然現(xiàn)象或?qū)W習(xí)科學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)一些問題。有初步的提出問題的能力。
2．通過參與科學(xué)探究活動，初步認(rèn)識科學(xué)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(xué)習(xí)從物理現(xiàn)象和實驗中歸納簡單的科學(xué)規(guī)律，嘗試應(yīng)用已知的科學(xué)規(guī)律去解釋某些具體問題。有初步的分析概括能力。
情感態(tài)度與價值觀
1．通過了解“能的轉(zhuǎn)化和能量守恒定律”發(fā)現(xiàn)過程，體會探索真理艱難歷程。
2．通過“永動機(jī)”的爭論，懂得在科學(xué)發(fā)明與創(chuàng)新活動中尊重事實。養(yǎng)成實事求是、尊重自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度。
3．認(rèn)識到日常生活中合理利用能源與節(jié)約能源的重要性。
【重點難點】
1． 能量轉(zhuǎn)化與守恒
2． 能量的轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)化有一定的方向性
五、課前準(zhǔn)備
手搖發(fā)電機(jī)；課件。
布置學(xué)生上網(wǎng)查詢有關(guān)歷史上的永動機(jī)方案，能大概說明它不能永動的原因。
六、教學(xué)過程
（一）創(chuàng)設(shè)情境，引入新知
設(shè)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(xué)生小組交流。（學(xué)生互助與合作）
目標(biāo)是讓學(xué)生對機(jī)械功、動能、重力勢能、彈性勢能、熱能、電能、核能、化學(xué)能等能量的有關(guān)知識作一定的闡述，從學(xué)生的描述中疏理有關(guān)能量的零零碎碎知識。
練習(xí)：運(yùn)動的汽車具有（機(jī)械能）；電池、燃料等具有（化學(xué)能）；火藥爆炸后的氣體具有（內(nèi)能）。
（二）合作學(xué)習(xí)，探究新知
1．能量的轉(zhuǎn)化是普遍存在的
設(shè)問：各種能量是不是孤立存在的？（提出問題，學(xué)
習(xí)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(lián)成一個能量轉(zhuǎn)化的
故事：
太陽→樹木→燃煤電廠→剃須刀（正在充電）
能量轉(zhuǎn)化的順序：太陽能→樹木的化學(xué)能→電廠的電
能→剃須刀的化學(xué)能
太陽→小麥→人（進(jìn)食）→自行車 機(jī)械能 內(nèi)能 電能 化學(xué)能 核能
能量轉(zhuǎn)化的順序：太陽能→小麥的化學(xué)能→人的化學(xué)能→自行車和人的機(jī)械能
游戲：學(xué)生分組討論填圖。討論如何按能量轉(zhuǎn)化的過程，選擇相應(yīng)事例填上圖表�？纯茨慕M同學(xué)填得最多、最好。
小結(jié)：在自然界中能量的轉(zhuǎn)化是普遍存在的。小朋友滑滑梯，由于摩擦而使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；在氣體膨脹做功的現(xiàn)象中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；在水力發(fā)電中，水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；在火力發(fā)電廠，燃料燃燒釋放的化學(xué)能，轉(zhuǎn)化成電能；在核電站，核能轉(zhuǎn)化為電能；電流通過電熱器時，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；電流通過電動機(jī)，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
2．能量守恒定律
設(shè)問：能量在轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移過程中能否量度？（從大量事實出發(fā)尋找量化的規(guī)律，思維上從定性向定量研究過渡）
列舉：我們已學(xué)過的能量轉(zhuǎn)化量度關(guān)系有：拉力做功與克服摩擦（重力）做功、機(jī)械能守恒、焦耳定律等。
第一文庫網(wǎng)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(jié)果是一次比一次低，直至靜止為止。
設(shè)問：能量是否在不斷消滅？
討論與回答。（預(yù)設(shè)：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(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)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(nèi)能），低溫物體就吸收多少熱量（增加多少內(nèi)能）；克服摩擦力做了多少功，就有多少機(jī)械能轉(zhuǎn)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(jī)械能，一方面由于推動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)化為電能，一方面水跟水輪機(jī)、管道摩擦而轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。那么水的機(jī)械能的損失等于產(chǎn)生的電能和內(nèi)能的總和。
歸納：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而能的總量保持不變。——能量守恒定律
強(qiáng)調(diào)：“消耗能量”“利用能量”“獲得能量”的實質(zhì)是：能量相互轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程。 介紹：能量守恒定律發(fā)現(xiàn)史。
從16世紀(jì)到18世紀(jì)，在伽俐略、牛頓、惠更斯等科學(xué)家的努力下，機(jī)械能的轉(zhuǎn)化與守恒思想已初步形成，在19世紀(jì)初，內(nèi)能的改變與機(jī)械功關(guān)系建立，電流的三大效應(yīng)同時被發(fā)現(xiàn)，在生物界也證明了動物維持體溫和進(jìn)行機(jī)械活動的能量跟攝取的食物的化學(xué)能有關(guān)，自然科學(xué)的這些成就為建立能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律作了必要的準(zhǔn)備。在19世紀(jì)中葉，由邁爾、焦耳、亥姆霍茲等人完善和確定了能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律。
3．永動機(jī)
閱讀：第114面頁討論內(nèi)容。
介紹：永動機(jī)有二類，一類如達(dá)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(jī)神話：
梁星人，號稱永動機(jī)發(fā)明人。其所在的海南星人永動機(jī)發(fā)電廠有限公司稱，將建設(shè)裝機(jī)總?cè)萘?00萬KW的宇宙引力能發(fā)電廠及年產(chǎn)10萬輛宇宙引力能小轎車廠項目。據(jù)報道，海南星人永動機(jī)發(fā)電廠是“當(dāng)今世界獨一無二，獨家建設(shè)，獨家經(jīng)營。其廉價的電力資源，可以與任何一家電力企業(yè)競爭，會永遠(yuǎn)處于不敗之地”，“永動發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，原理深奧，造價不高，但高科技含量達(dá)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(jī)問世全球性新聞發(fā)布會”。而且發(fā)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(jù)報道，南街村為研究永動機(jī)發(fā)電項目投入的2000多萬元全部打了水漂,結(jié)果電沒有發(fā)出來，騙子也失蹤了。根據(jù)國家專利法，永動機(jī)不具備實用性，所以沒有一件永動機(jī)發(fā)明獲得過國家專利授權(quán)。
討論：科學(xué)技術(shù)發(fā)展到一定的時候“永動機(jī)”能實現(xiàn)嗎？
結(jié)論：一定不能實現(xiàn)。因為違反能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的事件是不可能發(fā)生的。
能量守恒定律的建立為永動機(jī)敲響了喪鐘（真理與謬論有時就一步之遙，關(guān)鍵就在于是否按客觀規(guī)律辦事，培養(yǎng)學(xué)生尊重客觀事實的意識）
4．能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移的方向性
設(shè)問：為什么要節(jié)能能源，合理開發(fā)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(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有一定的方向性有什么實際意義”
小結(jié)：大量的事實告訴我們，能量在轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)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(fā)生變化是不可能的。人類對大自然的開發(fā)與利用，尤其是對新能源的研制與開發(fā)，我們更要遵循自然規(guī)律。否則就會受大自然對我們的懲罰。
（三）課堂小結(jié)，鞏固升華
1．課堂小結(jié)：通過今天的學(xué)習(xí)，你受到什么啟發(fā)？有什么收獲？
能量的轉(zhuǎn)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(xiàn)象中，只要有能量的轉(zhuǎn)化，就一定服從能量守恒規(guī)律。從物理的、化學(xué)的現(xiàn)象到地質(zhì)的、生物的現(xiàn)象，大到宇宙天體的演變，小到原子核內(nèi)部粒子的運(yùn)動，都服從能量守恒的規(guī)律。
(2)能量守恒定律反映了自然現(xiàn)象的普遍聯(lián)系。自然界的各種現(xiàn)象都不是孤立的，而是相互聯(lián)系的。電燈發(fā)光跟電流有聯(lián)系，電能轉(zhuǎn)化為光能反映了這種聯(lián)系。植物生長更不是孤立的，要靠陽光進(jìn)行光合作用才能生長，光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能反映了這種聯(lián)系。
(3)能量守恒定律是人類認(rèn)識自然的重要依據(jù)。人類認(rèn)識自然，就要根據(jù)種種自然現(xiàn)象，總結(jié)規(guī)律，能量守恒定律就是人類總結(jié)出的規(guī)律之一，而且人類認(rèn)識的其他規(guī)律也必定符合能量守恒定律。1933年意大利科學(xué)家費米，在研究β衰變的過程中發(fā)現(xiàn)，能量不守恒。于是他根據(jù)能量守恒定律大膽預(yù)言了還有一種未發(fā)現(xiàn)的粒子，這就是現(xiàn)在已被科學(xué)界公認(rèn)的中微子。這一事例說明了能明守恒定律，已成為人類認(rèn)識自然的重要依據(jù)。
2．練習(xí)：課文115練習(xí)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(fā)電機(jī)，水流做的功只有60%可以轉(zhuǎn)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(yè)，應(yīng)用拓展
1．作業(yè)本相關(guān)練習(xí)
2．從網(wǎng)上或其它資料查找永動機(jī)模型。探討它們?yōu)槭裁床荒芄ぷ鳌?/p>
七、板書設(shè)計
能量的轉(zhuǎn)化與守恒
1．能量守恒定律
能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而能的總量保持不變。
2．永動機(jī)一定不能實現(xiàn)
3．能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移具有一定的方向性
八、教學(xué)反思
這節(jié)課學(xué)生非�；钴S，我通過多媒體課件的播放，使學(xué)生能更好地理解能量的相互轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移，通過日常生活中實際例子的介紹，讓學(xué)生來分析能量的轉(zhuǎn)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(xué)生用故事的形式將能量的轉(zhuǎn)化表達(dá)出來。這有利于培養(yǎng)學(xué)生的語言組織和表達(dá)能力。通過學(xué)生的討論，來加深學(xué)習(xí)印象，總之這節(jié)課上的還比較成功。
“能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的方向性”是本節(jié)教學(xué)的一個難點，教學(xué)時借助學(xué)生熟悉的生活實例介紹，并幫助他們初步了解有關(guān)知識。教材中是以功熱轉(zhuǎn)換過程、熱傳導(dǎo)過程為例引入“自發(fā)過程”及其方向性問題的，在教學(xué)中應(yīng)通俗且不違背科學(xué)地解釋有關(guān)問題。在教學(xué)過程中要強(qiáng)調(diào)該定律的普遍性和重要性，可列舉19世紀(jì)的自然科學(xué)史對學(xué)生進(jìn)行教育。
為了將該課學(xué)活，可在課前布置一個主題研究作業(yè)：“認(rèn)識永動機(jī)”，讓學(xué)生在網(wǎng)上搜索“永動機(jī)”的資料，并將資料上傳到科學(xué)組網(wǎng)站上。課堂教學(xué)就以學(xué)生交流“永動機(jī)”資料開始，當(dāng)學(xué)生無法解釋“永動機(jī)”失敗點時，轉(zhuǎn)入了解各種能的形式和轉(zhuǎn)化關(guān)系，最終建立能量守恒定律。 3
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