能量的形式与能量的度量—功

教学主题：能量的形式与能量的度量—功

教学目标：了解生活中能量的多种存在形式并掌握常见的能量形式，能说出能量的转化关系；知道功的概念以及做功的条件，掌握功的计算公式。

重点难点：能量的转化，功的计算

一、多种形式的能量

能量是以多种形式存在的，常见的能量形式有：机械能（包括动能和势能）、光能、热能、电能、化学能、核能等。

动能：运动的物体具有的能。如狂风、行驶的汽车

机械能

重力势能：物体由于被举高而具有的

势能

弹性势能：被吹弯了腰的小树

○实例，蹦床表演。演员跳下分三个阶段：第一阶段（最高处到刚与蹦床接触）：重力势能转化为动能；第二阶段（刚与蹦床接触到演员速度达到最大）：重力势能→蹦床的弹性势能与演员和蹦床的动能；第三阶段（演员速度达到最大到演员处于最低点）：重力势能和动能→蹦床的弹性势能。弹起可分两个阶段。第一阶段（演员处于最低点到演员速度达到最大）：弹性势能→重力势能和动能；第二阶段（演员速度达到最大到最高处）：动能→重力势能。

○实例，俄国飞船返回舱着陆出现错误，朝地面飞行的不是隔热罩，而是舱门和天线，导致舱门被烧焦，天线被焚毁。在这一过程中，返回舱能量转化的方式是重力势能→动能→内能。

二、能量的转移和转化

概述：自然界中各种形式的能量不是孤立的，不同形式的能量会发生相互转化。和能量也会在不同的物体之间相互转移。

◇⑴能量的转移：能量由一个物体转移到另一个物体，能量形式不发生变化。两个存在温差的物体，热量总是从高温物体转移到低温物体。热传递即内能的转移。如把一个金属汤匙插入开水中，金属柄会烫手。//例：狂风把树叶吹得漫天飞舞。狂风的机械能转移到树叶上。

⑵能量的转化：能量由一种形式转化为另一种形式。发电机：机械能→电能。如水力发电：水能（机械能）→电能。风力发电机发电：机械能→电能。//电动机：电能→机械能。电动水泵抽水到屋顶：电能转化为水能（机械能）。延伸：水壶中的蒸汽将壶盖顶起。内能→机械能。//燃料燃烧：化学能→内能。用煤气灶烧水，水烧开。又如：滴有白磷的二硫化碳溶液的滤纸自燃；利用火箭发射人造卫星（火箭发射升空）：化学能转化为热能，再转化为机械能。又如：爆竹腾空而起。另：柴油机车牵引列车前进：化学能→机械能。//电热器，如电水壶、电烙铁、电炉、电热毯、饮水机等。电能→内能。//光合作用（万物生长靠太阳）：太阳能（光能）→化学能。延伸：蓄电池充电——电能→化学能。蓄电池放电——化学能→电能。//机械能转化为内能而使温度升高的：古人钻木取火；流星进入大气层；

⑶所谓的消耗能量、利用能量、获得能量的过程就是能量的相互转化和转移的过程。

☆讨论：①人造卫星在太空中工作所需要的电能来自哪里？

答：人造卫星上有许多电器，这些电器的工作需要电能，这些电能是从太阳能转化而来的。人造卫星上的太阳能帆板实际上就是太阳能电池，它能够将太阳能转化为卫星工作所需要的电能。延伸：燃料电池，是把氢气、一氧化碳、甲烷等燃料和空气不断输入，直接氧化，使化学能转化为电能。；提问：三种可燃性气体可以作为燃料的原因是：都可燃烧，放出大量的热。

②间歇泉断断续续地向外喷射热泉水，其能量来自哪里？

答：间歇泉是地下岩浆作用的缘故。在离地下不太深的地方，有滚烫的岩浆，从岩浆表面蒸腾

起来的炽热的气流在岩隙中逐渐聚集，形成了巨大的压力，沿着裂隙把裂隙上部的泉水向上挤压，从而形成喷泉。由此可见，喷泉的内能和机械能来自地球内部的热能（地热能）。

③青蛙从地上跃起，捕捉植物上的害虫。在这个过程中青蛙消耗了什么能？这些能量到哪里去了？青蛙获得了什么能？这些能量来自哪里？

答：青蛙跃起捕食害虫，消耗了储存在青蛙体内的化学能，这些化学能转化为青蛙的机械能。青蛙捕食害虫使自己体内的化学能得到了补充，这些化学能来自猎物——害虫的化学能，害虫的化学能来自植物的化学能。

□活动：制作小风车

①实验现象：当把小风车放在点燃的蜡烛的上方时，风车将会转动。

②这过程中的能量的转化：蜡烛点燃后放出热量，导致周围空气受热上升，气体的流动推动风车转动。能量的转化情况是：蜡烛的化学能→空气的热能→空气的机械能→风车的机械能。

◇思考：氢氧化钠在水中溶解，溶液温度会升高；硝酸铵在水中溶解，溶液温度会降低。这两种物质在溶解过程中，能量的形式各发生了怎样的变化？

答：氢氧化钠溶解时温度升高，表明有热能产生，这些热能的增加是以化学能的减少为代价的，即能量的转化是：化学能→热能。硝酸铵溶解时温度降低，表明热能减少，这些热能的减少伴随着化学能的增加，即能量转化是:热能→化学能.

☆教学反思：

1水力发电是一种间接利用太阳能的形式。太阳能转化为电能的顺序是：

①太阳向空间辐射能量，使江河湖海中的水蒸发。②水蒸气发生液化、凝华等物态变化。③以雨雪等形式落回大地。④地面水形成水位差，水的势能转化为动能。⑤水轮机将水的动能传给发电机。⑥发电机将水的动能转化为电能。//

2.肉食性植物，如猪笼草，能吞食停在其上面的昆虫，请简要说明这种植物维持自身生命运动的能量转化过程。分析：这种植物光合作用时将光能转化为化学能。捕食昆虫时把动物的化学能转移为自身的化学能。

3.从自来水龙头中流出来的水，在水流不散开的情况下，越向下流，水流越粗还是越细？请解释这一现象。

分析：水流越细。因为在水向下流的过程中水的重力势能转化为动能，因此越往下水流速度越快。又由于水的流量（单位时间出水体积）是一定的，所以在流速加快的情况下水柱会变得越来越细。

◇课后习题解答（见课本72页）

1.试写出一辆汽车上能量转化的事例。

答：汽油燃烧将化学能转化为汽车发动机的动能。同时有一部分化学能转化为汽缸等装置的内能，使温度升高。汽车蓄电池充电时将电能转化为化学能，放电时将化学能转化为电能。

2.最早蒸汽汽车能量转化过程是什么？答：煤的化学能→水的内能→汽车的动能。延伸：运用到的科学知识：①力的作用是相互的。②滚动摩擦小于滑动摩擦。③水受热汽化。

//使汽车向前运动的力是怎样产生的？这个例的施力物体是谁？

分析：蒸汽喷出时对车有反作用力，这个反作用力使汽车向前运动。其施力物体是蒸汽。

练习

1．下列对能源的利用事例中，属于利用生物质能的是

A 抽水机抽水

B 植物的光合作用

C 电灯发光

D 柴禾燃烧

2．维持人体的生命活动需要能量，人们从事生产活动也需要能量，这些能量最终主要来自

A 流水和风

B 太阳辐射能

C 绿色植物的能量

D 深埋在地下的煤和石油

3下列关于能量的说法中错误的是（）

A 人在沉睡时不消耗能量

B 人的能量主要来自食物