鲁科版必修2高中物理能的转化和守恒教案
鲁科版高中物理必修2第2章2.3 能量守恒定律教案设计(无答案)
能量守恒定律【学习目标】①通过实验能验证机械能守恒定律。
②理解机械能守恒定律。
会用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题。
③了解自然界中存在多种形式的能量。
知道能量守恒定律是最基本，最普遍的自然规律之一。
【学习重难点】1．机械能守恒定律是本章教学的重点内容，本节教学的重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条件；能够正确分析物体系统所具有的机械能；能够应用机械能守恒定律解决有关问题。
2．能否正确选用机械能守恒定律解决问题是本节学习的另一难点。
通过本节学习应让学生认识到，从功和能的角度分析、解决问题是物理学的重要方法之一；同时进一步明确，在对问题作具体分析的条件下，要能够正确选用适当的物理规律分析、处理问题。
【学习过程】一、导读提纲：1．复习习机械能包含哪些形式的能量、守恒的条件、守恒表达式；2．熟练应用机械能守恒进行解题；3．机械能的改变与什么有关？会求解机械能的变化量；4．理解能量守恒定律；二、自主检测：1．机械能里包含三种能量；2．机械能守恒的条件：；（守恒条件的解读）3、机械能守恒定律的表达式：①机械能总量保持不变；②能量转化；③能量转移 ；4．能说出应用机械能守恒解题的几个步骤；（1）（2）（3）（4）5．能量守恒定律：（1）内容：能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式 为另一种形式，或从一个物体 到另一个物体，在 的过程中其总量保持不变。
（2）表达式：三、问题探究：1．机械能守恒应用→单个物体题：以s m /20的速度将一物体竖直上抛，若忽略空气阻力，取2/10s m g =，试求物体上升的最大高度；2．机械能守恒应用→多个物体组成的系统题：如图所示，质量分别为kg m A 3=和kg m B 5=的两物体A ．B ，用轻绳连接跨过一定滑轮两侧，轻绳正好拉直，且A 物体底面接触地面，B 物体距地面m h 8.0=，则（1）放开B 物体，当B 物体着地瞬间，A 物体的速度是多少？（2）B 物体着地后A 物体还能上升多高？3．机械能的改变（1）重力和弹力做功 （填“会”或“不会”）改变机械能的总量；（2）机械能的总量发生改变，必有 做功；那些力做多少功，机械能就改变多少；4．题：重为500N 的人随升降机一起匀速上升了10m ，分析：（1）分别有什么力做功？（2）人的机械能是否守恒？若不守恒，机械能的改变量与什么力做功相等？5．讨论两个成相互作用力的滑动摩擦力做的总功和引起的能量转化。
2019年高中物理必修2第2章能的转化与守恒第3节第1课时实验：机械能的转化和守恒的实验探究学案鲁科版
第1课时 实验：机械能的转化和守恒的实验探究阅读教材第33页，知道实验原理、实验器材、实验步骤及数据处理。
实验目的1.会用打点计时器打下的纸带计算物体的运动速度和位移。
2.探究自由落体运动物体的机械能守恒。
实验原理让物体自由下落，在忽略阻力情况下，探究物体的机械能守恒，有两种方案探究物体的机械能守恒：(1)以物体下落的起始点O 为基准，测出物体下落高度h 时的速度大小v ，若12mv 2＝mgh 成立，则可验证物体的机械能守恒。
(2)测出物体下落高度h 过程的初、末时刻的速度v 1、v 2，若关系式mgh ＝12mv 22－12mv 21成立，则物体的机械能守恒。
实验器材铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器、低压交流电源(4～6 V)、重物、毫米刻度尺、纸带(带夹子)、复写纸片、导线。
实验过程 一、实验步骤1.安装置：按图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路。
图12.打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上；另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。
先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。
更换纸带重复做3～5次实验。
3.选纸带 分两种情况：(1)应选点迹清晰且1、2两点间距离小于或接近2 mm 的纸带。
若1、2两点间的距离大于2 mm ，这是由先释放纸带，后接通电源造成的。
这样，第1个点就不是运动的起始点了，纸带上第1个点对应的动能就不等于零。
原理式mgh ＝12mv 2就不成立了。
(2)用mg Δh ＝12mv 2B －12mv 2A 验证时，由于重力势能的相对性，处理纸带时，选择适当的点为基准点，这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否为2 mm 就无关紧要了，所以只要后面的点迹清晰就可选用。
4.测距离：用毫米刻度尺测出O 点到1、2、3…各计数点的距离，求出重物对应于各点下落的高度h 1、h 2、h 3…并将各点对应的高度填入设计的表格中。
2019_2020学年高中物理第2章能的转化与守恒第3节能量守恒定律教学设计1鲁科版必修2
第3节能量守恒定律一、分组理论探究机械能守恒教师提出以下几种情景：1．只有重力对物体做功时物体的机械能情景1：质量为m的物体自由下落过程中，经过高度h1的A处速度为V1，下落至高度h2的B处速度为V2，不计空气阻力，分析由h1下落到h2过程中机械能的变化（引导学生思考分析）。
情景2；从倾角为θ的光滑斜面上滑下的小车，经过A点时速度为V a，下滑位移S，到达B点速度为V b。
分析此过程机械能的变化.2．弹簧和物体组成的系统的机械能.情景3.以弹簧振子为例（未讲振动，不必给出弹簧振子名称，只需讲清系统特点即可），简要分析系统势能与动能的转化。
教师要求与启发：要求学习小组选择一个情景，用学过的动能定理，重力的功与重力势能变化的关系，对以上前两种情景，定量写出物体经历的过程前后的机械能E1和E2，看机械能变化了没有，存在什么关系。
第三种情景要求定性分析。
二、学习小组理论探究结果展示与讨论。
情景1小组理论探究结果展示的内容：根据动能定理，有①下落过程中重力对物体做功，重力做功在数值上等于物体重力势能的变化量。
取地面为参考平面，有W G＝mgh1-mgh2 ②由以上两式可以得到③情景2小组理论探究结果展示的内容：下滑过程中重力对物体做功，重力做功在数值上等于物体重力势能的变化量。
取B 点重力势能为零，有θm gSsin w G = ④根据动能定理，有.mgSsin S 2gsin m 212as m 21)V v (m 21mv 21mv 21w 2A 2B 2A 2B G θθ=⨯=⨯=-=-=⑤ 提出问题：上述结论是否具有普遍意义呢？（作为课后作业，请同学们课后进一步分析物体做平抛和竖直上抛运动时的情况。
）学生讨论：上述两个表达式③⑤说明了什么？讨论后、学习小组代表回答。
代表甲：在表达式③中等号左边是物体在A 处的机械能，等号右边是物体在B 处的机械能，该表达式说明：物体在下落过程中，物体的机械能总量不变。
高中物理必修二教案-2.3 能量守恒定律3-鲁科版
能量守恒定律与能源一.教材分析1．本节是对本章知识内容的总结和扩展。
能量就是从千差万别的各种自然现象中抽象出来的概念，是事物发展的的原动力。
学生学习到这里，已经可以从机械能转化和守恒扩展到自然界各种能量的转化和守恒了。
2．能量从更深的层次上反映了物质运动和相互作用的本质。
能量守恒定律是人们认识自然的重要工具。
能源关系到人们的衣食住行，关系到国家的兴旺发达。
能源的开发和利用，是关系人类生存和发展的一个重大的社会问题。
这一节教学目标的落脚点是使学生树立科学的世界观、形成可持续发展的意识上。
3．本节“思考与讨论”对能源问题做了讨论，这是一个质疑的范例，它引导我们考虑能量转化和转移的方向性。
通过实例说明，在能量的转化和转移过程中，能量是守恒的，但能量的品质却降低了，可以被人直接利用的能量在逐渐减少，这就是能量耗散现象。
所以，能量虽然守恒，但我们还要节约能源。
二.学情分析学生通过机械能守恒的学习，已经形成了有关能量转化的一些情景，具备了从“机械能的转化与守恒”联想扩展到“自然界中各种能量在转化和转换中总能量守恒”的基础。
三.教学目标1.知识与技能：知道能量守恒定律的内容，以及能量守恒定律建立的过程；会利用能量守恒定律解决实际问题。
2.过程与方法：从探索能量守恒定律的过程中，锻炼物理思维，体会能量守恒定律的含义。
3.情感态度与价值观：通过对能量守恒定律的学习，感受物理学的守恒和谐之美。
四．教学重难点1.教学重点：能量守恒定律的内容及应用能量守恒定律解决实际问题。
2.教学难点：能量守恒定律的证明及理解。
五．教学过程1.引入思考：要让静止的电风扇工作，我们应该怎么做？答：接通电源，提供能量，说明电风扇工作需要消耗能量。
2.新课（1）我们已经知道的能量有哪些？机械能、电能、风能、太阳能、光能、内能等。
（2）思考：能量之间有联系吗？太阳能热水器：太阳能转化为热能。
电磁炉：电能转化为热能。
水果电池：化学能转化为电能。
(鲁科版)高中物理必修2课件 第2章 能的转化与守恒 2.4
物理 必修2
第2章
能的转化与守恒
学习目标 基础导学 名师指点 典例精析 易错疑难 随堂演练
二、关于能源的利用、开发和环境保护 1．能源的利用与开发 (1)珍惜利用常规能源：煤、石油、天然气等常规能源的储量是有限的，不能 过度开采和利用． (2)开发绿色新能源：风能、水能、太阳能、氢能源、生物质能等，是绿色新 能源，这些能源在使用过程中不会对环境造成污染，同时这些能源还可再生．
高温 物体向_____ 低温 物体传递，而_____ 不能 自发地 3．热传递：热量总是自发地由_____ 高温 物体传递． 由低温物体向_____ 机械能 的装置，它从高温热源吸收热量，一 内能 转化为_______ 4．热机：热机是将_____ 100% 部分用来做功，同时向低温热源放出热量，它的效率不可能达到______.
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第2章
能的转化与守恒
学习目标 基础导学 名师指点 典例精析 易错疑难 随堂演练
(2)任何热机都不能把燃料完全燃烧时放出的热量 Q1 全部用来对外做功，总 要向低温热源放出一部分热量 Q2，所以任何热机的效率都小于 100%. 3．热现象 凡是与温度有关的现象都被称为热现象，在自然界中凡是与热现象有关的一 切宏观过程都是不可逆的．
利用率． 源的_________
2．为维持人类社会的可持续发展，应该注意研究和开发新的能源，优先开发
太阳能 、水能、地热能、生物质能、海洋能等． 的绿色能源包括：核能、风能、_______ 当代人 的需要，更应考虑 3．人类社会可持续发展的意义：发展不仅是满足_______ 后代 的需要． 不损害_____
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第2章
能的转化与守恒
学习目标 基础导学 名师指点 典例精析 易错疑难 随堂演练
高中物理必修二教案-2.3 能量守恒定律1-鲁科版
第3节能量守恒定律教学重点1．理解机械能守恒定律的内容；2．在具体的问题中能判断机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式；3．理解能量转化和守恒定律。
教学难点1．从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件；2．能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒。
三维目标知识与技能1．知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化；2．理解机械能守恒定律的内容；3．在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式；4．理解能量守恒定律，能列举、分析生活中能量转化和守恒的例子。
过程与方法初步学会从能量转化和守恒的观点解释现象、分析问题；情感、态度与价值观通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题；教学过程导入新课游戏导入教师利用事先准备好的演示器材，请同学配合，指导完成一个小游戏，让同学们认真观察并思考游戏里面的科学道理。
将小钢球固定在细线的一端，细线的另一端系在铁架台上，使小球与细线形成一个摆。
让一个同学靠近铁架台，头稍低，另一同学把小球由该同学的鼻子处释放，小球摆动过程中能否碰到该同学的鼻子，提醒注意安全，并思考里面的科学道理。
如图。
实验导入教师活动：演示实验1：用细线、小球等做实验。
把一个小球用细线悬挂起来，把小球拉到一定高度的A点，然后放开，小球在摆动过程中，重力势能和动能相互转化。
我们看到，小球可以摆到跟A点等高的C点，如图甲。
如果用尺子在某一点挡住细线，小球虽然不能摆到C点，但摆到另一侧时，也能达到跟A点相同的高度，如图乙。
问题：这个小实验中，小球的受力情况如何？各个力的做功情况如何？这个小实验说明了什么？学生活动：观察演示实验，思考问题，选出代表发表见解。
小球在摆动过程中受重力和绳的拉力作用。
拉力和速度方向总垂直，对小球不做功；只有重力对小球做功。
实验表明，小球在摆动过程中重力势能和动能在不断转化。
在摆动过程中，小球总能回到原来的高度。
(鲁科版)高中物理必修2课件 第2章 能的转化与守恒
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第2章
能的转化与守恒
知识网络构建 规律方法整合 单元综合评估
机械能守恒的条件及应用 1．研究对象 可以以一个物体 (其实是物体与地球构成的系统 )，也可以以几个相互作用的 物体组成的系统为研究对象． 2．守恒条件 (1)从能量特点看： 只有系统动能和势能相互转化， 无其他形式能量之间(如内 能 )转化，则系统机械能守恒．如物体间发生相互碰撞、物体间发生相对运动，又 有相互间的摩擦作用时有内能的产生，机械能一般不守恒．
功能关系 做功的过程就是能量的转化过程，做功的数值就是能的转化数量，这是功能 关系的普遍意义．不同形式的能的转化又与不同形式的功相联系，这是贯穿整个 物理学的一个重要思想．学会正确分析物理过程中的功能关系，对于提高解题能 力是至关重要的． 力学领域中功能关系的主要形式：
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第2章
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能的转化与守恒
知识网络构建 规律方法整合 单元综合评估
(2)设整个过程中 F 做的功为 WF，物块回到 A 点时的速度为 vA，由动能定理 1 2 2 得 WF－2μmgs＝ mvA，且 vA ＝2as. 2 由以上两式得 WF＝2μmgs＋mas＝24 J.
答案：
(1)4 m
(2)24 J
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知识网络构建 规律方法整合 单元综合评估
2 由 ΔEp＝ΔEk 得 v ＝ (π－1)gR 3
2
π＋ 2 1 2 绳的张力对 B 做的功：W＝ mBv ＋mBgR＝ mBgR. 2 3
答案： π＋ 2 mBgR 3
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高中物理 第2章 能的转化与守恒 第1讲 动能的改变课件 鲁科版必修2
三、动能定理的应用 1.应用动能定理的优越性 (1)曲线运动，变力做功问题：物体由初始状态到末状态的 过程中，物体的运动性质、运动轨迹、做功的力是变力还 是恒力等诸多因素都可以不予考虑.特别是曲线运动、变力 做功问题便显示出动能定理的优越性.
(2)多过程问题：应用牛顿运动定律和运动学公式时，涉及 的有关物理量比较多，对运动过程中的细节也要仔细研究， 而应用动能定理只考虑合外力做功和初、末两个状态的动 能，并且可以把不同的运动过程合并为一个全过程来处理， 所以在处理多过程问题动能定理显示出其优越性.
(1)内容：合外力对物体所做的功等于 物体动能的改变量 .
(2)表达式：W合＝ Ek2－Ek1 .
一、对动能的理解
1.动能是状态量 动能与物体的运动状态(或某一时刻的速度)相对应. 2.动能具有相对性：选取不同的参考系，物体的速度不同， 动能也不同，但一般以地面为参考系. 3.动能是标量：只有大小，没有方向.只有正值，没有负值.
二、对动能定理的理解 (1)力对物体做功是引起物体动能变化的原因，合外力做 功的过程实质上是其他形式的能与动能相互转化的过程， 转化了多少由合外力做了多少功来度量. (2)合力对物体做正功，即W＞0，ΔEk＞0，表明物体的动 能增大；合力对物体做负功，即W＜0，ΔEk＜0，表明物 体的动能减小.
(3)动能定理的适用范围：动能定理是在物体受恒力作 用且做直线运动的情况下得出的，对于外力是变力、 物体做曲线运动、物体经历多过程的情况同样适用. 特别提醒 (1)动能定理应用中的研究对象一般为单个 物体. (2)应用动能定理时，物体的位移、速度必须相对于惯 性参考系，一般相对于地面.
对动能和动能定理的理解
1.甲、乙两个质量相同的物体，用大小相等的力F分别拉它们， 在水平面上从静止开始乙在粗糙面上，则下列关于力F对甲、乙做的功和甲、乙 两物体获得的动能的说法中正确的是( )
高中物理鲁科版必修2课件 第2章 能的转化与守恒 2.3.1
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第2章
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能的转化与守恒
典例精析 随堂演练
2．测定第 n 点的瞬时速度 vn 依据“物体做匀变速直线运动，在某段时间内的平均速度等于这段时间中间 hn＋ 1－hn－ 1 时刻的瞬时速度”，用公式 vn＝ 计算(T 为打下相邻两点的时间间隔)． 2T ⊳⊳ 实验器材 ⇩ 电磁打点计时器(或电火花打点计时器)，交流电源，纸带 (带复写纸片)，重物 (带纸带夹子)，导线，刻度尺，铁架台(带夹子)．
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第2章
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3．打点计时器产生的误差 (1)由于交流电周期的变化，引起打点时间间隔变化而产生误差； (2)读数点选择不好，振动片振动不均匀，纸带放置方法不正确引起摩擦，都 会造成实验误差．
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典例精析 随堂演练
⊳⊳ 注意事项 ⇩ 1． 打点计时器要稳定地固定在铁架台上， 打点计时器平面与纸带限位孔调整 在竖直方向，以减小摩擦阻力． 2．应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大 密度可以减小体积，可使空气阻力减小． 3．实验中，需保持提纸带的手不动，且保证纸带竖直，待接通电源，打点计 时器工作稳定后，再松开纸带． 4．测量下落高度时，为了减小测量值 h 的相对误差，选取的各个计数点要 离起始点远一些，纸带也不易过长，有效长度可在 60 cm～ 80 cm 之间．
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第2章
能的转化与守恒
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方法二：任取两点计算． (1)任取两点 A、B 测出 hAB，算出 ghAB. 1 2 1 2 (2)算出 vB－ vA 的值． 2 2 1 2 1 2 (3)若在实验误差允许的条件下 ghAB＝ vB － v A ，则机械能守恒定律是正确 2 2 的．
能量守恒定律-鲁科版必修2教案
能量守恒定律-鲁科版必修2教案一、教学目标1.了解能量守恒定律的概念和含义；2.理解能量守恒定律的基本原理；3.掌握能量守恒定律的应用方法；4.培养学生的观察能力和实验探究能力。
二、教学重点1.能量守恒定律的概念和含义；2.能量守恒定律的基本原理；3.能量守恒定律的应用方法。
三、教学难点1.能量守恒定律的应用方法；2.培养学生的观察能力和实验探究能力。
四、教学方法1.案例讲解；2.实验探究；3.分组讨论；4.互动问答。
五、教学内容1. 能量守恒定律的概念和含义能量守恒定律是自然科学中的一条基本定律，它表明在一个孤立系统中，能量的总量永远不会改变。
即能量不能被创造或破坏，只能从一种形式转化为另一种形式。
2. 能量守恒定律的基本原理能量守恒定律的基本原理包括：1.能量守恒定律是一个孤立系统内能量守恒的基本规律；2.能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量保持不变；3.能量转化时会产生一定的损失，即能量不能完全转化。
3. 能量守恒定律的应用方法能量守恒定律的应用主要包括以下几种情况：1.动能守恒–动能守恒适用于没有外力做功的情况，在这种情况下，物体的动能不随时间改变。
2.动量守恒–动量守恒适用于没有外力作用的情况，即物体的动量不随时间改变。
3.功和能的转化–功和能的转化适用于任何情况，即如果一个系统内的物体接受了一定的功，那么这个系统内的其他物体的能量就会发生变化。
4.热量的守恒–热量的守恒适用于热力学系统内在温度差的作用下进行热传递的情况，即热能不可能从低温物体自发地或单独地传递到高温物体。
六、教学评估1.课堂问答；2.实验报告；3.课后作业。
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能的转化和守恒
一、教学目标
1．在物理知识方面的要求：
（1）理解能的转化和守恒定律，能列举出能的转化和守恒定律的实例；
（2）理解“永动机”不能实现的原理。
2．让学生初步学会运用能的转化和守恒定律计算一些简单的内能和机械能相互转化
的问题。
3．能的转化和守恒定律是自然科学的基本定律之一，应用能的转化和守恒的观点来
分析物理现象、解决物理问题是很重要的物理思维方法。
二、重点、难点分析
1．重点内容是能的转化和守恒定律，强调能的转化和守恒定律是自然科学中最基本
定律。
学习运用能的转化和守恒原理计算一些物理习题。
2．运用能的转化和守恒定律对具体的自然现象进行分析，说明能是怎样转化的，对
学生来说是有难度的。
三、教具
幻灯、幻灯片，其内容是：
1．反映电能、机械能、化学能与内能相互转化的实例插图。
2．反映自然界各种形式能相互转化的实例插图。
3．历史上有人设计的“永动机”插图。
四、主要教学过程
（一）引入新课
我们知道刀具在砂轮上磨削时，刀具发热是因为通过摩擦力做功，机械能转化为内
能。在暖气片上放有一瓶冷水，过一段时间后水变热，这是通过热量传递使这瓶水
内能增加。这些实例中，物体的内能为什么增加了？是凭空产生的还是由其他形式
能转化来的？能的转化过程中数量之间有什么关系？这是今天要学习的内容。
（二）教学过程设计
1．机械能与内能转化过程中能量守恒
（1）运动的汽车紧急刹车，汽车最终停下来。这过程中汽车的动能（机械能）转化
为轮胎和路面的内能（假定这过程没有与周围物体有热交换，即不散热也不吸热）。
摩擦力做了多少功，内能就增加多少。公式W=ΔE表示了做功与内能变化的关系，
这公式也反映出做功过程中，机械能的损失数量恰好等于物体内能增加的数量。
（2）把一铁块放入盛有水的烧杯中，用酒精灯加热烧杯内水，直至水沸腾。在这一
过程中，铁块从周围水中吸收了热量使它温度升高，内能增加。这过程中水的一部
分内能通过热量传递使铁块内能增加。铁块吸收多少热量，它内能就增加多少。公
式Q=ΔE表示吸收的热量与内能变化量的关系，也反映出铁块增加的内能数量与水
转移给铁块的内能数量相等。
一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递过程，那么，外界对物体所做
的功W加上物体从外界吸收的热量Q，等于物体内能的增加ΔE，即
W+Q=ΔE
上式所表示的是功、热量和内能之间变化的定量关系，同时它也反映了一个物体的
内能增加量等于物体的机械能减少量和另外物体内能减少量（内能转移量）之和。
进而说明，内能和机械能转化过程中能量是守恒的。
2．其他形式的能也可以和内能相互转化
（1）介绍其他形式能：我们学习过机械运动有机械能，热运动有内能，实际上自然
界存在着许多不同形式的运动，每种运动都有一种对应的能量，如电能、磁能、光
能、化学能、原子能等。
（2）不仅机械能和内能可以相互转化，其他形式能也可以和内能相互转化，举例说
明：（同时放映幻灯片）
① 电炉取暖：电能→内能
② 煤燃烧：化学能→内能
③ 炽热灯灯丝发光：内能→光能
（3）其他形式的能彼此之间都可以相互转化。画出图表让学生回答分析：
3．能的转化和守恒定律
大量事实证明：各种形式的能都可以相互转化，并且在转化过程中守恒。
“能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或
者从一个物体转移到别的物体。”这就是能的转化和守恒定律。
在学习力学知识时，学习了机械能守恒定律。机械能守恒定律是有条件限制的定律，
而且实际现象中是不可能实现的。而能的转化和守恒定律是存在于普遍自然现象中
的自然规律。这规律对物理学各个领域的研究，如力学、电学、热学、光学等都有
指导意义。它也对化学、生物学等自然科学的研究都有指导作用。
4．永动机不可能制成
历史上不少人希望设计一种机器，这种机器不消耗任何能量，却可以源源不断地对
外做功。这种机器被称为永动机。虽然很多人，进行了很多尝试和各种努力，但无
一例外地以失败告终。失败的原因是设计者完全违背了能的转化和守恒定律，任何
机器运行时其能量只能从一种形式转化为另一种形式。如果它对外做功必然消耗能
量，不消耗能量就无法对外做功，因而永动机是永远不可能制造成功的。
5．运用能的转化和守恒定律进行物理计算
例题：用铁锤打击铁钉，设打击时有80％的机械能转化为内能，内能的50％用来使
铁钉的温度升高。问打击20次后，铁钉的温度升高多少摄氏度？已知铁锤的质量为
1.2kg，铁锤打击铁钉时的速度是10m/s，铁钉质量是40g，铁的比热是5.0×102J/
（kg·℃）。
首先让学生分析铁锤打击铁钉的过程中能量的转化。
归纳学生回答结果，指出铁锤打击铁钉时，铁锤的一部分动能转化为内能，而且内
能中的一半被铁钉吸收，使它的温度升高。如果用ΔE表示铁钉的内能增加量，铁
锤和铁钉的质量分别用M和m表示，铁锤打击铁钉时的速度用v表示。依据能的转
化和守恒定律，有
铁钉的内能增加量不能直接计算铁钉的温度，我们把机械能转化为内能的数量等效
为以热传递方式完成的，因此等效为计算打击过程中铁钉吸收多少热量，这热量就
是铁钉的内能增加量。因此有
Q=cmΔt
上式中c为铁钉的比热，Δt表示铁钉的温度升高量。将上面两个公式联立，得出
经计算得出铁钉温度升高24℃。在这个物理计算过程中突出体现了如何应用能的转
化和守恒定律这一基本原理。
应该注意，有的同学把上述题目中铁锤打击铁钉过程中的能量转化，说成“铁锤做
功转化为热量”是不正确的。只能说做功与热量传递在使物体内能改变上是等效的。
（三）课堂小结
自然界的物质有不同的运动形式，每一种运动都对应着一种能。能不能凭空产生，
也不能凭空消失，自然界各种形式的能存在着相互转化过程，转化过程中总量是守
恒的。能的转化和守恒定律是自然界最基本的物理定律。
同学们要会分析一些自然现象中能是怎样转化的。
应该知道，根据能的转化和守恒定律，永动机是不可能制造成功的。
通过课上的例题计算，学会运用能的转化和守恒定律解决物理问题的方法。