高中牛頓第一定律教案

熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律。

教學(xué)目標(biāo)
（1）知道熱力學(xué)第一定律，理解能量守恒定律
（2）對熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式有簡單認(rèn)識
（3）知道永動(dòng)機(jī)是不可能的

教學(xué)建議

教材分析

分析一：本節(jié)由改變物體內(nèi)能的兩種方式引出熱力學(xué)第一定律及其數(shù)學(xué)表達(dá)式，在此基礎(chǔ)上結(jié)合以往的知識總結(jié)出能量守恒定律，最后通過能量守恒定律闡述永動(dòng)機(jī)是不可能的．
分析二：根據(jù)熱力學(xué)第一定律知，物體內(nèi)能的改變量，運(yùn)用此公式時(shí)，需要注意各物理量的符號：物體內(nèi)能增加時(shí)，為正，物體內(nèi)能減少時(shí)，為負(fù)；外界對物體做功時(shí)，為正，物體對外界做功時(shí)，為負(fù)；物體吸收熱量時(shí)，為正，物體放出熱量．
分析三：各種形式的能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中保持總量不變，無任何附加條件，而某種或幾種能的守恒是要有條件的（例如機(jī)械能守恒需要對于系統(tǒng)只有重力或彈力做功）．

教法建議

建議一：在講完熱力學(xué)第一定律后，給出其表達(dá)式，為增進(jìn)學(xué)生對其理解，最好能舉出實(shí)際例子，應(yīng)用熱力學(xué)第一定律計(jì)算或解釋．
建議二：在講能量守恒定律后，最好能用它對以往所學(xué)知識進(jìn)行一個(gè)簡單的總結(jié)．要使學(xué)生認(rèn)識到能量守恒定律是一個(gè)普遍的規(guī)律，熱力學(xué)第一定律是其一個(gè)具體表達(dá)形式．另外，為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，闡述能量守恒定律的重要意義，可以簡單介紹一下19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)．

教學(xué)設(shè)計(jì)示例

教學(xué)重點(diǎn)：熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律

教學(xué)難點(diǎn)：永動(dòng)機(jī)

一、熱力學(xué)第一定律

改變物體內(nèi)能的方式有兩種：做功和熱傳遞．

運(yùn)用此公式時(shí)，需要注意各物理量的符號：物體內(nèi)能增加時(shí)，為正，物體內(nèi)能減少時(shí)，為負(fù)；外界對物體做功時(shí)，為正，物體對外界做功時(shí)，為負(fù)；物體吸收熱量時(shí)，為正，物體放出熱量時(shí)，為負(fù)．

例1：下列說法中正確的是：

A、物體吸收熱量，其內(nèi)能必增加

B、外界對物體做功，物體內(nèi)能必增加

C、物體吸收熱量，同時(shí)對外做功，其內(nèi)能可能減少

D、物體溫度不變，其內(nèi)能也一定不變

答案：C

評析：在分析問題時(shí)，要求考慮比較周全，既要考慮到內(nèi)能包括分子動(dòng)能和分子勢能，又要考慮到改變內(nèi)能也有兩種方式：做功和熱傳遞．

例題2：空氣壓縮機(jī)在一次壓縮中，空氣向外界傳遞的熱量2.0×105J，同時(shí)空氣的內(nèi)能增加了1.5×105J.這時(shí)空氣對外做了多少功？

解：根據(jù)熱力學(xué)第一定律知

1.5×105J-2.0×105J=-0.5×105J

所以此過程中空氣對外做了0.5×105J的功．

二、能量守恒定律

1、復(fù)習(xí)各種能量的相互轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移

2、能量守恒定律：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變．（學(xué)生看書學(xué)習(xí)能量守恒定律內(nèi)容）．

3、能量守恒定律的歷史意義．

三、永動(dòng)機(jī)

永動(dòng)機(jī)的原理違背了能量守恒定律，所以是不可能的．

舉例說明幾種永動(dòng)機(jī)模型

四、作業(yè)

探究活動(dòng)
題目：永動(dòng)機(jī)
組織：分組
方案：收集有關(guān)永動(dòng)機(jī)的材料，并運(yùn)用所學(xué)知識說明永動(dòng)機(jī)是不可能的
評價(jià)：材料的豐富性

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經(jīng)驗(yàn)告訴我們，成功是留給有準(zhǔn)備的人。作為教師準(zhǔn)備好教案是必不可少的一步。教案可以讓學(xué)生更容易聽懂所講的內(nèi)容，幫助教師掌握上課時(shí)的教學(xué)節(jié)奏。那么怎么才能寫出優(yōu)秀的教案呢？下面是小編幫大家編輯的《《熱力學(xué)第一定律》教案》，供大家參考，希望能幫助到有需要的朋友。

《熱力學(xué)第一定律》教案

授課題目(教學(xué)章節(jié)或主題):

第二章熱力學(xué)第一定律

授課類型

專業(yè)必修課

授課時(shí)間

教材分析:

本章講述熱力學(xué)第一定律,熱和功的規(guī)定和計(jì)算方法,焓的定義以及反應(yīng)熱的計(jì)算等,屬于熱力學(xué)理論的基本內(nèi)容之一,對于學(xué)習(xí)后邊的熱力學(xué)理論具有重要的意義.

教學(xué)目的與要求:

通過本章的教學(xué)使學(xué)生初步了解熱力學(xué)方法及其基本特點(diǎn)，掌握狀態(tài)、狀態(tài)函數(shù)、可逆過程等基本概念，理解狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì)，理解熱力學(xué)第一定律并能對物理化學(xué)過程(狀態(tài)變化、相變化、化學(xué)反應(yīng)等)進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。

重點(diǎn)與難點(diǎn):

熱力學(xué)的基本概念，狀態(tài)函數(shù)的意義及其數(shù)學(xué)特性，焓的定義和意義，可逆過程及其意義，應(yīng)用熱力學(xué)第一定律計(jì)算物理化學(xué)過程的△U、△H、Q和W。應(yīng)用△fHm(B)、△cHm(B)計(jì)算反應(yīng)熱效應(yīng)。蓋斯定律和基爾霍夫定律應(yīng)用?？ㄖZ循環(huán)

教學(xué)內(nèi)容與過程（設(shè)想、方法、手段）:

熱力學(xué)的基本概念，熱、功、熱力學(xué)能之間的區(qū)別與聯(lián)系，狀態(tài)函數(shù)的意義及其數(shù)學(xué)特性，焓的定義和意義，可逆過程及其意義，應(yīng)用熱力學(xué)第一定律計(jì)算物理化學(xué)過程的△U、△H、Q和W，應(yīng)用△fHm(B)、△cHm(B)計(jì)算反應(yīng)熱效應(yīng)，掌握蓋斯定律和基爾霍夫定律應(yīng)用，卡諾循環(huán)的意義及理想氣體在諸過程的熱和功的計(jì)算。

思考題、討論題、作業(yè)

1．課后全部復(fù)習(xí)題

2．作業(yè)題：2，5，6，9，`12，16，19，20，23，26，31。

參考資料(含參考書、文獻(xiàn)等)

胡英主編，《物理化學(xué)》

天津大學(xué)主編，《物理化學(xué)》

大連理工大學(xué)主編，《物理化學(xué)》

各種習(xí)題解題輔導(dǎo)書

課后所列各種參考讀物

能量守恒定律與能源

作為杰出的教學(xué)工作者，能夠保證教課的順利開展，教師要準(zhǔn)備好教案，這是教師工作中的一部分。教案可以讓講的知識能夠輕松被學(xué)生吸收，幫助教師緩解教學(xué)的壓力，提高教學(xué)質(zhì)量。你知道如何去寫好一份優(yōu)秀的教案呢？下面是小編為大家整理的“能量守恒定律與能源”，歡迎閱讀，希望您能閱讀并收藏。

7.10能量守恒定律與能源學(xué)案（人教版必修2）
1．能量守恒定律
(1)導(dǎo)致能量守恒定律最后確立的兩類重要事實(shí)是：確認(rèn)了__________的不可能性和發(fā)現(xiàn)
了各種____________之間的相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化．
(2)內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空________，也不會(huì)憑空________，它只能從一種形式________
為另一種形式，或者從一個(gè)物體________到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的
總量____________，這就是能量守恒定律．
2．能源和能量耗散
(1)人類對能源的利用大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期，即________時(shí)期、________時(shí)期、________
時(shí)期．自工業(yè)革命以來，______和________成為人類的主要能源．
(2)____________和____________已經(jīng)成為關(guān)系到人類社會(huì)能否持續(xù)發(fā)展的大問題．
(3)燃料燃燒時(shí)，一旦把自己的熱量釋放出去，就不會(huì)再次________聚集起來供人類重新
利用．電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能又通過燈泡轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能，熱和光被其他
物質(zhì)吸收之后變成周圍環(huán)境的內(nèi)能，我們無法把這些內(nèi)能收集起來重新利用，這種現(xiàn)象
叫做能量的耗散．
(4)能量耗散表明，在能源的利用過程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量在數(shù)量上____，
但在可利用的品質(zhì)上________了，從便于利用的變成________________的了．這是能源
危機(jī)的深層次的含意，也是“自然界的能量雖然守恒，但還是要節(jié)約能源”的根本原因．
(5)能量的耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過程的____________．
【概念規(guī)律練】
知識點(diǎn)一能量守恒定律
1．關(guān)于能量守恒定律，下列說法錯(cuò)誤的是()
A．能量能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，但不能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一物體
B．能量的形式多種多樣，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化
C．一個(gè)物體能量增加了，必然伴隨著別的物體能量減少
D．能量守恒定律說明了能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生也不會(huì)憑空消失
2．下列說法正確的是()
A．隨著科技的發(fā)展，永動(dòng)機(jī)是可以制成的
B．太陽照射到地球上的光能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空間的能量都消
失了
C．“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量守恒定律，因而是不可能的
D．有種“全自動(dòng)”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能一直走動(dòng)，說明
能量可以憑空產(chǎn)生
3．歷史上曾有許多人試圖發(fā)明一種機(jī)器，它可以不消耗能量而連續(xù)不斷地對外做功，或
者消耗少量能量而做大量的功．如圖1所示為一種永動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)模型．人們把這種設(shè)想
中的不消耗能量的機(jī)器叫做第一類永動(dòng)機(jī)．這樣的機(jī)器能制造出來嗎？請你談?wù)勀愕目?br> 法．

知識點(diǎn)二能量耗散
4．關(guān)于“能量耗散”的下列說法中，正確的是()
A．能量在轉(zhuǎn)化過程中，有一部分能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，我們無法把這些內(nèi)能收集起來重新
利用，這種現(xiàn)象叫做能量的耗散
B．能量在轉(zhuǎn)化過程中變少的現(xiàn)象叫能量的耗散
C．能量耗散表明，在能源的利用過程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量的數(shù)量并未減
少，但在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用的變成不便于利用的了，而自然界的能量
是守恒的
D．能量耗散表明，各種能量在不轉(zhuǎn)化時(shí)是守恒的，但在轉(zhuǎn)化時(shí)是不守恒的
5．下列說法正確的是()
A．某種形式的能減少，一定存在其他形式能的增加
B．因?yàn)槟芰渴睾?，所以“能源危機(jī)”是不可能的
C．能量耗散表明，在能源的利用過程中，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用的品質(zhì)
上降低了
D．能源的利用受能量耗散的制約，所以能源的利用是有條件的，也是有代價(jià)的
【方法技巧練】
應(yīng)用能量守恒定律解題的方法
6．水從20m高處落下，如果水的重力勢能的20%用來使水的溫度升高，則水落下后的
溫度將升高多少？(g取10m/s2)

7．某地平均風(fēng)速為5m/s，已知空氣密度是1.2kg/m3，有一風(fēng)車，它的車葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可形
成半徑為12m的圓面．如果這個(gè)風(fēng)車能將圓面內(nèi)10%的氣流動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽瑒t該風(fēng)
車帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)功率是多大？

參考答案
課前預(yù)習(xí)練
1．(1)永動(dòng)機(jī)自然現(xiàn)象(2)產(chǎn)生消失轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移保持不變
2．(1)柴薪煤炭石油煤石油(2)能源短缺環(huán)境惡化(3)自動(dòng)(4)沒有減少降低不便于利用(5)方向性
課堂探究練
1．A[能量可以在不同物體之間轉(zhuǎn)移也可以轉(zhuǎn)化，但能的總量保持不變．]
2．C[永動(dòng)機(jī)是指不消耗能量，而可以大量對外做功的裝置，歷史上曾出現(xiàn)過各式各樣的所謂永動(dòng)機(jī)的發(fā)明，結(jié)果都以失敗告終，原因就是違背了能量守恒定律．人類只能發(fā)現(xiàn)規(guī)律、利用規(guī)律．違背規(guī)律行事，即使以后科技再發(fā)達(dá)，也要受自然規(guī)律的制約，所以永動(dòng)機(jī)是永遠(yuǎn)不可能制成的，A錯(cuò)．
太陽輻射大量的能量，地球只吸收了極小的一部分，就形成了風(fēng)云雨雪，使萬物生長，但輻射到星際空間的能量也沒有消失，一定是轉(zhuǎn)化成了別的能量，B錯(cuò)．
馬和其他動(dòng)物，包括人要運(yùn)動(dòng)，必須消耗能量，動(dòng)物的能量來源是食物中儲(chǔ)存的生物質(zhì)能，C對．
所謂“全自動(dòng)”手表其內(nèi)部還是有能量轉(zhuǎn)化裝置的，一般是一個(gè)擺錘，當(dāng)人戴著手表活動(dòng)時(shí)，使擺錘不停擺動(dòng)，給游絲彈簧補(bǔ)充能量，才會(huì)維持手表的走動(dòng)，D錯(cuò)．]
3．永動(dòng)機(jī)是不可能制成的，因?yàn)樗`背了能量守恒定律，機(jī)器只能轉(zhuǎn)化能量，不能創(chuàng)造和消滅能量．實(shí)驗(yàn)證明，一切永動(dòng)機(jī)的設(shè)想和制造都以失敗而告終．
4．AC
5．ACD[本題考查對能量守恒定律及能量耗散的理解，能量只能轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中總量不變；能量耗散表明能量在數(shù)量上并未減少，只是在可利用的品質(zhì)上降低了．]
6．9.5×10－3°C
解析質(zhì)量為m的水從高h(yuǎn)處落下，使水的溫度升高了Δt，水的比熱容為c，由能量守恒定律有：mgh×20%＝cmΔt，代入數(shù)據(jù)，解得Δt＝9.5×10－3°C.
7．3.4kW
解析在Δt時(shí)間內(nèi)作用于風(fēng)車的氣流質(zhì)量
m＝πr2vΔtρ
這些氣流的動(dòng)能為12mv2，
轉(zhuǎn)變成的電能E＝12mv2×10%
所以風(fēng)車帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)功率為
P＝EΔt＝12πr2ρv3×10%
代入數(shù)據(jù)得P＝3.4kW.
方法總結(jié)用能量守恒定律解題的一般步驟
(1)首先分析系統(tǒng)的能量，弄清哪種形式的能量在增加，哪種形式的能量在減少．
(2)分別列出減少的能量和增加的能量．
(3)根據(jù)能量守恒定律列方程ΔE減＝ΔE增求解．

能量守恒定律與能源(新課標(biāo))

高中物理課堂教學(xué)教案年月日
課題§5.10能量守恒定律與能源課型新授課（2課時(shí)）
教學(xué)目標(biāo)知識與技能
理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散．
過程與方法
通過對生活中能量轉(zhuǎn)化的實(shí)例分析，理解能量守恒定律的確切含義．
情感，態(tài)度與價(jià)值觀
1．用能量的觀點(diǎn)分析問題應(yīng)該深入學(xué)生的心中，因?yàn)檫@是最本質(zhì)的分析方法．
2．感知我們周圍能源的耗散，樹立節(jié)能意識．
教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)
1．能量守恒定律的內(nèi)容．
2．應(yīng)用能量守恒定律解決問題．
教學(xué)難點(diǎn)
1．理解能量守恒定律的確切含義．
2．能量轉(zhuǎn)化的方向性．
教學(xué)方法探究、講授、討論、練習(xí)
教學(xué)手段教具準(zhǔn)備
投影儀、教學(xué)錄像或課件、玻璃容器、沙子、小鐵球、水、小木塊．
教學(xué)活動(dòng)
[新課導(dǎo)入]
師：我們已學(xué)習(xí)了多種形式的能，請同學(xué)們說出你所知道的能量形式．我們還知道不同量之間是可以相互轉(zhuǎn)化的，請舉幾個(gè)能量轉(zhuǎn)化的例子．
生1：電燈能夠發(fā)光是因?yàn)殡娔苻D(zhuǎn)化為了光能．
師：當(dāng)電燈發(fā)光的同時(shí)．還能感覺到電燈是熱的，說明什么問題呢?
生1：說明在電能轉(zhuǎn)化為光能的同時(shí)還產(chǎn)生了熱能．
生2：我舉一個(gè)例子，當(dāng)兩個(gè)物體相互摩擦的時(shí)候，它們的溫度會(huì)升高，這個(gè)過程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
生3：在火箭發(fā)射的時(shí)候，推進(jìn)劑燃燒產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為火箭的機(jī)械能．
生4：汽車在行駛過程中，汽車內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為汽車的機(jī)械能．
師：剛才同學(xué)們分析得都很好，看起來自然界除了我們在上幾節(jié)學(xué)過的機(jī)械能之外，還有各種各樣的能量，機(jī)械能守恒定律成立的條件是什么?
生：機(jī)械能守恒定律成立的條件是只有重力或彈力做功．
師：我們看一下下面幾種情況下物體所處的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒．
[新課教學(xué)]
一、能量守恒定律
(演示實(shí)驗(yàn)1：在一個(gè)玻璃容器內(nèi)放人沙子，拿一個(gè)小鐵球分別從某一高度釋放，使其落到沙子中)
師：大家看這樣一個(gè)問題：小球運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能是否守恒?請說出小球運(yùn)動(dòng)過程中能量的轉(zhuǎn)化情況．
生：小球在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能不守恒，根據(jù)機(jī)械能守恒定律成立的條件是只有重力或彈力做功，在小球下落的過程中，除了受到的重力做功之外，還有沙子對它做功，沙子對鐵球做負(fù)功，鐵球在下落過程中機(jī)械能是減少的．
師：從這個(gè)問題中我們可以得到什么結(jié)論?
生：外力(除了重力和彈力之外的力)對系統(tǒng)做負(fù)功，系統(tǒng)的機(jī)械能減少．
[演示實(shí)驗(yàn)2：用手提一個(gè)物體勻速上升，讓學(xué)生分析機(jī)械能的變化情況(物體可以是身邊的物體，例如黑板擦、課本等等)]
師：這個(gè)物體在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能是否守恒，如果不守恒，原因是什么，機(jī)械能是怎樣變化的?
生：這個(gè)物體在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能不守恒，原因是不符合機(jī)械能守恒定律成立的條件，有外力對物體做了功，這個(gè)力是人對物體向上的拉力．在運(yùn)動(dòng)過程中，物體動(dòng)能沒有發(fā)生變化，而物體的重力勢能增加了，所以系統(tǒng)的機(jī)械能是增加的．
師：我們可以得出什么結(jié)論?
生：當(dāng)外力(除了重力或彈力以外的力)對物體做正功，物體的機(jī)械能增加，物體機(jī)械能的增加量等于外力對物體做的功．
師：從這兩個(gè)例子中我們能夠得出什么結(jié)論?
生：物體所處的系統(tǒng)機(jī)械能守恒是有條件的，當(dāng)外力對物體做功時(shí)，系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒，此時(shí)外力對系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)機(jī)械能的變化．
師：這里的外力是指的什么?
生：這里的外力是指的除了物體本身重力和彈力之外的力．
師：這個(gè)結(jié)論叫做功能原理．從這兩個(gè)例子中我們可以看到，機(jī)械能守恒定律并不是自然界中最基本的守恒定律，當(dāng)涉及到多個(gè)能量之間的相互轉(zhuǎn)化時(shí)，我們應(yīng)該怎樣研究這些能量之間的關(guān)系呢?
師：下面大家閱讀28頁中有關(guān)能量守恒定律建立的過程，回答相應(yīng)的問題．
(學(xué)生閱讀課本，總結(jié)能量守恒定律的表達(dá)方式)
師：導(dǎo)致能量守恒定律最后確立的兩類重要事實(shí)是什么?
生：導(dǎo)致能量守恒定律最后確立的兩類重要事實(shí)是確立了永動(dòng)機(jī)的不可能性和發(fā)現(xiàn)了各種自然現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系與轉(zhuǎn)化．
師：能量守恒定律的內(nèi)容是什么?
生：能量既不會(huì)消滅，也不會(huì)創(chuàng)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式．或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總和保持不變．
師：能量守恒定律是一個(gè)人發(fā)現(xiàn)的嗎?
生：能量守恒定律不是一個(gè)人發(fā)現(xiàn)的，到了19世紀(jì)40年代前后．科學(xué)界已經(jīng)形成一種思想氛圍，即用聯(lián)系的觀點(diǎn)去觀察自然，各種不同能量可以相互轉(zhuǎn)化，這預(yù)示著，到了把分立環(huán)節(jié)
連成一體的時(shí)候了，也就是到了建立能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的時(shí)候了，不同國家、不同領(lǐng)域的十幾位科學(xué)家，以不同的方式，各自獨(dú)立提出了能量守恒定律的內(nèi)容：能量既不會(huì)消滅，也不會(huì)創(chuàng)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)物體．而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中．能量的總和保持不變．
師：看起來能量守恒定律是人類進(jìn)步的一個(gè)必然的結(jié)果，那么對能量守恒定律作出貢獻(xiàn)比較大的科學(xué)家是誰呢?
生：對能量守恒定律貢獻(xiàn)比較大的科學(xué)家有：德國物理學(xué)家和醫(yī)生邁爾，英國物理學(xué)家焦耳，德國物理和生理學(xué)家女姆霍茲等人．
師：現(xiàn)在看一個(gè)科教片：能量守恒定律的建立過程．
(多媒體播放能量守恒定律的建立過程)(參考案例)
能量守恒定律是建立在自然科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)上的，從16世紀(jì)到18世紀(jì)．經(jīng)過伽利略、牛頓，惠更斯、萊布尼茨以及伯努利等許多物理學(xué)家的認(rèn)真研究，使動(dòng)力學(xué)得到了較大的發(fā)展，機(jī)械能的轉(zhuǎn)化和守恒的初步思想，在這一時(shí)期已經(jīng)萌發(fā)．18世紀(jì)末和19世紀(jì)初，各種自然現(xiàn)象之間聯(lián)系相繼被發(fā)現(xiàn)．倫福德和戴維的摩擦生熱實(shí)驗(yàn)否定了熱質(zhì)說．把物體內(nèi)能的變化與機(jī)械運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來．1800年發(fā)明伏打電池之后不久，又發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)、磁效應(yīng)和其他的一些電磁現(xiàn)象．這一時(shí)期，電流的化學(xué)效應(yīng)也被發(fā)現(xiàn)，并被用來進(jìn)行電鍍．在生物學(xué)界，證明了動(dòng)物維持體溫和進(jìn)行機(jī)械活動(dòng)的能量跟它所攝取的食物的化學(xué)能有關(guān)，自然科學(xué)的這些成就，為建立能量守恒定律作了必要的準(zhǔn)備．能量守恒定律的最后確定，是在19世紀(jì)中葉由邁爾、焦耳和荄姆霍茲等人完成．德國醫(yī)生邁爾是從生理學(xué)的角度開始對能量進(jìn)行研究的．1842年，他從“無不生有，有不變無”的哲學(xué)觀念出發(fā)．表達(dá)了對能量轉(zhuǎn)化和守恒思想，他分析了25種能量的轉(zhuǎn)化和守恒現(xiàn)象，成為世界上最先闡述能量守恒思想的人．英國物理學(xué)家焦耳從1840年到1878年將近40年的時(shí)間里．研究了電流的熱效應(yīng)，壓縮空氣的溫度升高以及電、化學(xué)和機(jī)械作用之間的聯(lián)系，做了400多次實(shí)驗(yàn)，用各種方法測定了熱和功之間的當(dāng)量關(guān)系，為能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)．在1847年，當(dāng)焦耳宜布他的能量觀點(diǎn)的時(shí)候，德國學(xué)者荄姆霍茲在柏林也宜讀了同樣課題的論文．在這篇論文里，他分析了化學(xué)能、機(jī)械能、電磁能、光能等不同形式的能的轉(zhuǎn)化和守恒，并且把結(jié)果跟永動(dòng)機(jī)不可能制造成功聯(lián)系起采，他認(rèn)為不可能無中生有地創(chuàng)造一個(gè)永久的推動(dòng)力，機(jī)器只能轉(zhuǎn)化能量，不能創(chuàng)造和消滅能量．女姆霍茲在論文里對能量守恒定律作了一個(gè)清晰、全面而且概括的論述，使這一定律為人們廣泛接受．在19世紀(jì)中葉，還有一些人也致力于能量守恒地研究．他們從不同的角度出發(fā)，彼此獨(dú)立地研究，卻幾乎同耐發(fā)現(xiàn)了這一偉大的定律．因此，能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)發(fā)展的必然結(jié)果．此時(shí)，能量轉(zhuǎn)化和守恒定律得到了科學(xué)界的普遍承認(rèn)．這一原理指出：自然界的一切物質(zhì)都具有能量，對應(yīng)于不同的運(yùn)動(dòng)形式，能量也有不同的形式，如機(jī)械運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和勢能，熱運(yùn)動(dòng)的內(nèi)能．電磁運(yùn)動(dòng)的電磁能，化學(xué)運(yùn)動(dòng)的化學(xué)能等，他們分別以各種運(yùn)動(dòng)形式特定的狀態(tài)參量來表示。當(dāng)運(yùn)動(dòng)形式發(fā)生變化或運(yùn)動(dòng)量發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，能量也從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一個(gè)系統(tǒng)傳遞給另一個(gè)系統(tǒng)：在轉(zhuǎn)化和傳遞中總能量始終不變．恩格斯曾經(jīng)把能量轉(zhuǎn)化和守恒定律稱為“偉大的運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律”，認(rèn)為它的發(fā)現(xiàn)是19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)之一．(另兩個(gè)發(fā)現(xiàn)是細(xì)胞學(xué)說，達(dá)爾文的生物進(jìn)化論)
師：通過學(xué)習(xí)能量守恒定律，你受到了什么啟示?
生：能量守恒定律的建立過程，是人類認(rèn)識自然的一次重大的飛躍，是哲學(xué)和自然科學(xué)長期發(fā)展和進(jìn)步的結(jié)果．它是最普遍、最重要、最可靠的自然規(guī)律之一，而且是大自然普遍和諧性的一種表現(xiàn)形式．和諧美是科學(xué)的魅力所在．
師：這位同學(xué)總結(jié)得很好，美是無處不在的，物理學(xué)中更是處處存在著美，希望同學(xué)們在學(xué)習(xí)中注意發(fā)現(xiàn)，注意體會(huì)，這樣我們的學(xué)習(xí)將會(huì)更加的豐富多彩．
[課堂訓(xùn)練]
下列對能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的認(rèn)識正確的是……………………………()
A。某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加
B。某個(gè)物體的能減少．必然有其他物體的能增加
C。不需要任何外界的動(dòng)力而持續(xù)對外做功的機(jī)器——永動(dòng)機(jī)是不可能制成的
D。石子從空中落下，最后慘止在地面上，說明機(jī)械能消失了
解析；能量守恒定律是指能量的總量不變，但更重要的是指轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中的守恒．在不同形式的能量間發(fā)生轉(zhuǎn)化，在不同的物體間發(fā)生轉(zhuǎn)移．不需要任何外界動(dòng)力而持續(xù)對外做功的機(jī)器是違背能量守恒定律的，是永遠(yuǎn)不可能制成的．機(jī)械能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量而不能消失，能量是不會(huì)消失的．
A選項(xiàng)是指不同形式的能量間在轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過程中是守恒的．B選項(xiàng)是指能量在不同的物體間發(fā)生轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移過程中是守恒的．這正好是能量守恒定律的兩個(gè)方面——轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移．任何永動(dòng)機(jī)都是不可能制成的，它違背了能量守恒定律，所以ABC正確．D選項(xiàng)中石子的機(jī)械能在變化，比如受空氣阻力作用，機(jī)械能可能要減少，但機(jī)械能并沒有消失，能量守恒定律表明能量既不能創(chuàng)生，也不能消失．故D是錯(cuò)的．
說明：此題考查能量守恒定律的理解，以及對水動(dòng)機(jī)的認(rèn)識，凡是違背能量守恒定律的永動(dòng)機(jī)是永遠(yuǎn)不能制成的．
二、能源和能量耗散
師：大家下面思考這樣一個(gè)問題：既然能量是守恒的，我們?yōu)槭裁催€要節(jié)約能源．帶著這個(gè)問題．大家閱讀課本第28頁到29頁有關(guān)能量和能量耗散的內(nèi)容，回答相關(guān)問題．
(學(xué)生閱讀教材，了解人類應(yīng)用能源的歷程，能源對人類社會(huì)發(fā)展所起的作用；人類在利用能源的同時(shí)也對環(huán)境造成了嚴(yán)重污染)
師：什么是能量耗散?
生：然料燃燒時(shí)一旦把自己的熱量釋放出去，它就不會(huì)再次自動(dòng)聚集起來供人類重新利用，電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，它又通過燈泡轉(zhuǎn)化成內(nèi)能和光能，熱和光被其他物質(zhì)吸收后變?yōu)橹車h(huán)境的內(nèi)能，我們無法把這些內(nèi)能收集起來重新利用．這種現(xiàn)象叫做能量的耗散．
師：能量耗散與能量守恒是否矛盾，該怎樣理解?
生：能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明，在能源利用的過程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量在數(shù)量上并沒有減少．但是可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用變?yōu)椴槐阌诶昧耍?br> 師：這說明什么問題?
生：這說明能量的耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性．
師：我們?yōu)槭裁匆?jié)約能源呢?
生：正是因?yàn)槟芰哭D(zhuǎn)化的方向性，能量的利用受這種方向性的制約，所以能量的利用是有條件的，也是有代價(jià)的．
生：節(jié)約能源同時(shí)開發(fā)可再生能源．
師：通過下面材料的閱讀。加深你對能源的理解．
(多媒體播放世界能源的解決途徑)(參考案例)
世界能源問題的解決途徑是什么?能源，是人類敕以生存和進(jìn)行生產(chǎn)的不可缺少的資源．近年來，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和能源消費(fèi)的增長．能源問題已被列為世界上研究的重大問題之一．解決世界能源問題的根本途徑，主要有兩個(gè)方面：其一是廣泛開源，其二是認(rèn)真節(jié)流．所謂開源，就是積極開發(fā)和利用各種能源．在繼續(xù)加緊石油勘探和尋找新的石油產(chǎn)地的同時(shí)，積極開發(fā)豐富的煤炭資源，還要大力開發(fā)水能，生物能等常規(guī)能源，加強(qiáng)核能、太陽能，風(fēng)能、沼氣，海洋能，地?zé)崮芤约捌渌鞣N新能源的研究和利用，從而不斷擴(kuò)大人類的能源資源的種類和來源．所謂節(jié)流，就是要大力提倡節(jié)約能源．節(jié)能是世界上許多國家關(guān)心和研究的重要課題，甚至有人把節(jié)能稱為世界的“第五大能源”，與煤、石油和天然氣、水能、核能等并列．在節(jié)能方面，在有計(jì)劃地控制人口增長的同時(shí)，重點(diǎn)要發(fā)揮先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的優(yōu)勢，提高各國的能源利用效率．如果世界各國家和各地區(qū)都能改進(jìn)各種用能設(shè)備，不斷提高能源的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和降低單位產(chǎn)品的能耗，加強(qiáng)科學(xué)管理，適當(dāng)控制生活能源的合理使用，就能使能源更加有效地用于生產(chǎn)和生活之中，從而解決人類面臨的能源問題．
[小結(jié)]
新課程更多地與社會(huì)實(shí)際相聯(lián)系，鼓勵(lì)學(xué)生提出問題．本節(jié)“思考與討論”對能源問題做了討論，這是一個(gè)質(zhì)疑的范例．它引導(dǎo)我們考慮能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性．從物理學(xué)的角度研究宏觀過程的方向性，在現(xiàn)階段只需用一些簡單的實(shí)例，讓學(xué)生初步地體會(huì)一下就可以了．例如：摩擦力做功的過程，要損耗機(jī)械能而生熱，產(chǎn)生的熱不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械功．在其他的宏觀過程中也是如此，例如：兩種氣體放到一個(gè)容器內(nèi)，總會(huì)均勻地混合到一起，但不會(huì)再自發(fā)地分離開來．通過實(shí)例說明．在能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量是守恒的，但能量的品質(zhì)卻降低了，可被人直接利用的能在逐漸減少，這是能量耗散現(xiàn)象．所以，能量雖然守恒，但我們還要節(jié)約能源．
對功能關(guān)系的理解
［例1］一小滑塊放在如圖所示的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑塊，小滑塊沿斜面運(yùn)動(dòng)了一段距離。若已知在這過程中，拉力F所做的功的大小（絕對值）為A，斜面對滑塊的作用力所做的功的大小為B，重力做功的大小為G，空氣阻力做功的大小為D。當(dāng)用這些量表達(dá)時(shí)，小滑塊的動(dòng)能的改變（指末態(tài)動(dòng)能減去初態(tài)動(dòng)能）等于多少？，滑塊的重力勢能的改變等于多少？滑塊機(jī)械能（指動(dòng)能與重力勢能之和）的改變等于多少？
解析：根據(jù)動(dòng)能定理，動(dòng)能的改變等于外力做功的代數(shù)和，其中做負(fù)功的有空氣阻力，斜面對滑塊的作用力的功（因彈力不做功，實(shí)際上為摩擦阻力的功），因此ΔEk=A-B+C-D；根據(jù)重力做功與重力勢能的關(guān)系，重力勢能的減少等于重力做的功，因此ΔEp=-C；滑塊機(jī)械能的改變等于重力之外的其他力做的功，因此ΔE=A–B–D學(xué)生活動(dòng)

作業(yè)[布置作業(yè)]
教材第30頁問題與練習(xí)，1，2．
板書設(shè)計(jì)10．能量守恒定律與能源
一、能量守恒定律
1．內(nèi)容：能量既不會(huì)消滅，也不會(huì)創(chuàng)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總和保持不變．
2．建立過程．
二、能源和能量耗散
1．內(nèi)容：能量轉(zhuǎn)化具有方向性．
2．節(jié)約能源的重要意義．

教
學(xué)
后
記思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實(shí)踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實(shí)踐活動(dòng)，物理教學(xué)就成了無源之水、無本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。

高一物理能量守恒定律