4.3 能量的转化与守恒 教研中心 教学指导 一、课标要求 1.通过实例了解能量及其存在的不同形式，能说出一些常见的能量名称，知道自然界有多种形式的能量. 2.知道能量守恒定律，知道永动机不可能制成，并能自觉利用能量守恒定律分析有关问题. 3.能解释一些常见现象中的能量转化问题. 4.能独立或采取合作的形式完成实验探究内容. 二、教学建议 本节内容是对本章及以前所学物理知识从能量的观点进行了一次综合、深化和再认识.教材首先分析自然界中各种能量之间的转化，揭示它们之间的本质联系：能量，并分析一系列熟知的能量转化的事例，指出能量的转化与守恒.最后阐述了能的转化与守恒定律的普遍性和重要性. 建议一：能量守恒定律是一个实验规律，列举能量转化的实例，是学生理解和掌握能量守恒的基础，因此在教学过程中要充分利用学生已知知识，对这些实例中的能的转化进行具体分析. 建议二：在教学过程中，应重点强调定律的两个方面：转化与守恒.另外还要强调该定律的普遍性和重要性，可列举19世纪的自然科学史对学生进行教育. 在学习中，可对“能量守恒定律”的建立及其意义多作一些了解，使学生明白永动机是永远制造不出来的，要尊重科学，尊重规律以少走弯路. 资源参考 永动机不能制造 热力学发展初期，热和机械能的相互转化是人们研究的主题.在工业革命的推动下，工业上和运输上都相当广泛地使用蒸汽机.人们研究怎样消耗最少的燃料而获得尽可能多的机械能，甚至幻想制造一种机器，不需要外界提供能量，却能不断地对外做功，这就是所谓的第一类永动机.为了解决这个问题，促使人们都去研究热和机械能之间的关系问题.迈尔（J.R.Mayer）第一个提出了能量守恒定律，而此定律得到了物理学界的确认，却是在焦耳（J.P.Joule）的实验工作发表以后. J.P.Joule(1818—1889) 焦耳在1840—1848年间做了大量实验，测定了热与多种能量的相互转化时的严格的数量关系.以往热的单位是cal（卡），功以erg(尔格）为单位，焦耳的实验结果为1 cal=4.184×107 erg，这就是著名的热功当量.焦耳实验表明，自然界的一切物质都具有能量，它可以有多种不同的形式，但通过适当的装置，能从一种形式转化为另一种形式，在相互转化中，能量的总量不变.能量转化守恒定律的建立，对制造永动机的幻想作了最后的判决，因而热力学第一定律的另一种表述为：“不可能制造出第一类永动机”.由此可见，热力学第一定律就是涉及热现象领域内的能量守恒和转化定律. 热力学第一定律告诉我们：物质能量既不能创造，也不能消灭，而能量形式的相互转化是物质本身具有的属性.恩格斯对能量守恒与转化定律曾经给予很高的评价，将它和细胞学说及进化论相提并论，称它们是揭示自然界辩证发展过程的自然科学的三大发现.4.2 研究机械能守恒定律 思维激活 力做功的过程也是能量从一种形式转化为另一种形式的过程，物体的动能和势能总和称为机械能，例：瀑布水的下落，荡秋千，过山车，撑竿跳高等,如图4-2-1所示.分析上述各个过程中能量转换情况. 图4-2-1 提示 瀑布（自由落体）： 重力势能→动能 荡秋千： 动能重力势能 过山车： 动能→重力势能→动能 撑竿跳高： 动能→弹性势能、重力势能→动能 …… 自主整理 一、什么是机械能 物体由于做机械运动而具有的能量称为机械能.物体的机械能是物体的动能与势能之和，即E=Ek+Ep. 二、研究机械能守恒定律 1.重力势能可以转化为动能 打桩机重锤在下落过程中，重力对重锤做正功，重锤的重力势能减少.在这个过程中，重锤的速度增加了，表示重锤的动能增加了.这说明，重锤原来具有的重力势能转化成了动能. 2.动能也可以转化为重力势能 原来具有一定速度的物体，由于惯性在空中竖直上升或沿光滑斜面上升，这时重力做负功，物体的速度减小，表 ... ...
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