歐姆定律教案高中
發(fā)表時(shí)間:2020-06-12§7.10能量守恒定律與能源。
作為優(yōu)秀的教學(xué)工作者,在教學(xué)時(shí)能夠胸有成竹,高中教師要準(zhǔn)備好教案,這是老師職責(zé)的一部分。教案可以讓學(xué)生能夠在教學(xué)期間跟著互動(dòng)起來,減輕高中教師們在教學(xué)時(shí)的教學(xué)壓力。那么如何寫好我們的高中教案呢?下面是小編為大家整理的“§7.10能量守恒定律與能源”,供大家參考,希望能幫助到有需要的朋友。
§7.10能量守恒定律與能源課時(shí)18
教學(xué)目標(biāo):
知識(shí)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
感知我們周圍能源的耗散,樹立節(jié)能意識(shí)
教學(xué)重點(diǎn)
能量守恒定律、應(yīng)用能量守恒定律解決問題
教學(xué)難點(diǎn)
理解能量守恒定律的確切含義、能量轉(zhuǎn)化的方向性
教具準(zhǔn)備
玻璃容器、沙子、小鐵球、水、小木塊
教學(xué)過程:
一、課前導(dǎo)學(xué)
實(shí)驗(yàn)引入:
演示實(shí)驗(yàn)1:在一個(gè)玻璃容器內(nèi)放入沙子,拿一個(gè)小鐵球分別從某一高度釋放,使其落到沙子中。
(思考: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。)
演示實(shí)驗(yàn)2:在盛有水的玻璃容器中放一小木塊,讓小木塊在水中上下浮動(dòng),過一段時(shí)間,小木塊停止運(yùn)動(dòng)。
(思考:小木塊運(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。
學(xué)生活動(dòng):觀察實(shí)驗(yàn)并積極思考。討論后,選出代表發(fā)表見解。)
(教師聽取學(xué)生匯報(bào),總結(jié)點(diǎn)評(píng):說明各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化,增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,喚起學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲。)
引入課題:以上實(shí)驗(yàn)表明,各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化,一種能量減少,必有其他能量增加,一個(gè)物體的能量減少,必定有其他物體的能量增加,但能量的總和并沒有變化。這就是我們今天要學(xué)習(xí)的能量守恒定律。
二、質(zhì)疑討論
(一)能量守恒定律
引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材P75
質(zhì)疑1:說出能量守恒定律的內(nèi)容,并引用教材上的話,說明能量守恒定律的建立有何重大意義?
質(zhì)疑2:歷史上曾有人設(shè)想制造一種不需要消耗任何能源就可以不斷做功的機(jī)器,即永動(dòng)機(jī),這樣的機(jī)器能不能制成?為什么?
(學(xué)生認(rèn)真閱讀教材,思考并回答問題)
質(zhì)疑3:既然能量是守恒的,不可能消滅(或創(chuàng)生),為什么我們還要節(jié)約能源?
(二)能源和能量耗散
引導(dǎo)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。
質(zhì)疑4:什么是能量耗散?能量耗散與能量守恒是否矛盾,該怎樣理解?
(學(xué)生閱讀教材,思考并回答問題。)
三、反饋矯正
1、功與能
能是狀態(tài)量,功是過程量。不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過做功實(shí)現(xiàn)的。做功的過程就是各種形式的能量之間轉(zhuǎn)化的過程。且做了多少功,就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化,因此,功是能量轉(zhuǎn)化的量度。能量的具體值往往無多大意義,我們關(guān)心的大多是能量的變化量,能量的變化必須通過做功才能實(shí)現(xiàn),某種力做功往往與某一具體的能量變化相聯(lián)系。
例1、分析常見力做功與能量轉(zhuǎn)化的對應(yīng)關(guān)系:
重力做功:彈力做功:電場力做功:電流做功:
解答:重力做功:重力勢能和其他能相互轉(zhuǎn)化;彈力做功:彈性勢能和其他能相互轉(zhuǎn)化;電場力做功:電勢能與其他能相互轉(zhuǎn)化;電流做功:電能和機(jī)械能等其他形式的能相互轉(zhuǎn)化
2、能量守恒定律
⑴能量守恒定律是貫穿整個(gè)物理學(xué)的基本規(guī)律之一,是學(xué)習(xí)物理學(xué)的一條主線。
⑵要分清系統(tǒng)中有多少種形式的能,發(fā)生了哪些轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移.
⑶滑動(dòng)摩擦力與相對距離的乘積在數(shù)值上等于系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能,即Q=FL相
注意:(1)某種形式的能減少,一定存在其他形式的能增加,且減少量一定和增加量相等;(2)某個(gè)物體的能量減少,一定存在其他物體的能量增加,且減少量和增加量一定相等。這也是我們列能量守恒表達(dá)式時(shí)的兩條基本思路。
例2、如圖2-10-1所示,在水平桌面的邊角處有一輕質(zhì)光滑的定滑輪K,一條不可伸長的輕繩繞過K分別與物塊A、B相連,A、B的質(zhì)量分別為mA、mB。開始時(shí)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?,F(xiàn)用一水平恒力F拉物塊A,使物塊B上升。已知當(dāng)B上升距離為h時(shí),B的速度為v。求此過程中物塊A克
服摩擦力所做的功(重力加速度為g)。
解答:由于連結(jié)AB繩子在運(yùn)動(dòng)過程中未松,故AB有一
樣的速度大小,對AB系統(tǒng),由功能關(guān)系有:
Fh-W-mBgh=12(mA+mB)v2
求得:W=Fh-mBgh-12(mA+mB)v2
例3、一小滑塊放在如圖2-10-2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
?。ń^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。用這些量表達(dá)小滑塊的動(dòng)能改變量(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量等于多少?滑塊機(jī)械能(指動(dòng)能與重力勢能之和)的改變量等于多少?
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
3、能源和能量耗散
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)量上并未減少,但在利用的品質(zhì)上降低了,從便于利用的變成不便于利用的了。是能源危機(jī)更深層次的含意,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。能量和能源是兩回事;非再生能源和可再生能源是兩回事。作為常規(guī)能源的煤炭、石油、天然氣等面臨枯竭.節(jié)能和開發(fā)新的能源已是人類必須面對的實(shí)際問題.能源對造福人類具有極重要的意義,節(jié)約每一份能源,不僅能提高能源的利用價(jià)值,對于維護(hù)人類賴以生存的環(huán)境也有不可忽視的作用新的能源有待于人類去開發(fā).有待開發(fā)和利用的新能源主要指:太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能、水、能、核能。由于煤、石油和天然氣都是幾億年以前的生物遺體形成的,所以人們也稱它們?yōu)榛剂?由于這些能源是不能再次生產(chǎn),也不可能重復(fù)使用的,所以稱為非再生能源
例4、太陽能的儲(chǔ)存一直是個(gè)難題.科學(xué)家發(fā)現(xiàn),鹽水湖被太陽曬久了,湖底的濕度會(huì)越來越高,并難以通過湖水的對流將熱散發(fā)出去,而淡水湖不具備這一特點(diǎn).根據(jù)這一特點(diǎn),可以利用鹽水湖來儲(chǔ)存太陽能.你能分析這是為什么嗎?你能根據(jù)這規(guī)律設(shè)計(jì)出一種儲(chǔ)存太陽能的具體方案嗎?(提示:鹽水湖中含鹽量高的湖水密度大,總是留存湖底不會(huì)上浮)
解答:在含鹽量高的湖水的表面吸收了太陽能之后,部分水分被蒸發(fā),使湖水表面水層含鹽量變大且溫度也隨之升高.由于含鹽量高的湖水密度大,所以這部分密度大、溫度高的表層湖水就會(huì)在重力作用下下沉,將所吸收的部分太陽能帶到湖底,使湖底溫度越來越高.由于湖底鹽水密度大于上部湖水密度,因此湖底的鹽水不會(huì)再向上運(yùn)動(dòng),將熱量散失,這就使得太陽能得到儲(chǔ)存.
四、遷移鞏固
課課練P119“基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)”部分
相關(guān)知識(shí)
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(shí)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(shí).
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(shí)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(shí)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(shí),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?。ń^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(shí)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。
能量守恒定律與能源導(dǎo)學(xué)案
7.10能量守恒定律與能源學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.了解各種不同形式的能,知道能量是一個(gè)重要的物理量。
2.知道能量守恒定律確立的兩類重要事實(shí)。
3.能夠敘述能量守恒定律的內(nèi)容,會(huì)用能量守恒的觀點(diǎn)分析、解釋一些實(shí)際問題。
4.認(rèn)識(shí)建立能量守恒定律的重大意義。
5.了解能量耗散,了解自然界中宏觀過程中能量守恒以及能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性,認(rèn)識(shí)提高效率的重要性。
6.知道能源短缺和環(huán)境惡化是關(guān)系到人類社會(huì)能否持續(xù)發(fā)展的大問題,增強(qiáng)節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)的意識(shí)。
【自主導(dǎo)學(xué)】
1、能量守恒定律的內(nèi)容是:____________________________________________________.
能量有多種形式,與機(jī)械運(yùn)動(dòng)對應(yīng)的能叫做機(jī)械能,與化學(xué)反應(yīng)對應(yīng)的能叫做化學(xué)能,與電荷運(yùn)動(dòng)對應(yīng)的能叫做電能,與熱運(yùn)動(dòng)對應(yīng)的能叫做內(nèi)能,……,此外還有生物能、磁能、核能等。當(dāng)只有重力做功時(shí),物體的重力勢能與動(dòng)能發(fā)生轉(zhuǎn)化,減少(增加)的重力勢能轉(zhuǎn)化為增加(減少)的動(dòng)能,物體的機(jī)械能是守恒的,可見機(jī)械能守恒定律僅僅是能量守恒定律在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的特殊體現(xiàn)。涉及機(jī)械能與內(nèi)能發(fā)生轉(zhuǎn)化時(shí),物體的機(jī)械能不再守恒,減少(增加)的機(jī)械能將轉(zhuǎn)化為增加(減少)的內(nèi)能,這時(shí)盡管機(jī)械能不再守恒,但包括___________在內(nèi)的總能量還是守恒的。永動(dòng)機(jī)之所以不能實(shí)現(xiàn),其原因是因?yàn)開____________________。
2、能量的耗散是指__________________________________,能量耗散并不違背_________,但反映出自然界中宏觀過程具有_________,能源利用受它的制約,所以能源利用是有________,也是有___________。
【例題解析】
例1在某密閉隔熱的房間內(nèi)有一電冰箱,現(xiàn)接通電源使電冰箱開始工作,并打開電冰箱的門,則過段時(shí)間后室內(nèi)的溫度將()
A、降低B、不變C、升高D、無法判斷
解析電冰箱制冷過程中,使冰箱內(nèi)放出熱量Q放,溫度降低,同時(shí)使其外部空氣吸收熱量Q吸,溫度升高,此過程不可能自發(fā)發(fā)生,必須借助壓縮機(jī)的工作來完成,由于壓縮機(jī)中的線圈有電阻,電流流過電阻要發(fā)熱,此部分焦耳熱將使室內(nèi)溫度上升,即從整體來看冰箱相當(dāng)于一個(gè)發(fā)熱電阻在使用。故正確答案是C。
拓展如圖為化學(xué)中電解食鹽(NaCl)水的示意圖,a、b為兩根導(dǎo)體電極,從能量角度看,電解的過程是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程,由于食鹽水有一定的電阻,所以有一部分電能將轉(zhuǎn)化為焦耳熱。設(shè)電源電壓為U,a、b間食鹽水的等效電阻為R,電流表的示數(shù)為I,不計(jì)電極的電阻,下列說法正確的是()
A、電流表的示數(shù)等于U/R
B、電源的電壓等于IR
C、單位時(shí)間產(chǎn)生的焦耳熱等于I2R
D、單位時(shí)間產(chǎn)生的化學(xué)能等于IU-I2R
答案:BC[提示:電解過程中在把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的同時(shí),電解液電阻上也要產(chǎn)生焦耳熱,作為電解來講,此部分能量是浪費(fèi)了]
例2瀑布從20cm高處以Q=103m3/s的流量豎直落下,流進(jìn)底部的水輪機(jī)后再以2m/s的速度流出,水輪機(jī)再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。如果水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的效率是80%,那么發(fā)電機(jī)發(fā)出的電功率有多大?(瀑布在山頂?shù)乃俣瓤珊雎圆挥?jì),g取10m/s2)
解析由能流圖對能量的轉(zhuǎn)化做出分析可得,
瀑布豎直下落后減少的機(jī)械能為mgh-mv2/2
轉(zhuǎn)化為電能的為P=E/t=(mgh-mv2/2)×0.8/t=ρ水Q(gh-v2/2)×0.8
=103×103(10×20-22/2)×0.8W=1.58×108W=1.58×105kW
拓展某地強(qiáng)風(fēng)速為v=14m/s,設(shè)空氣密度為ρ=1.3kg/m3,通過橫截面積為S=400m2的風(fēng)全部使風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),其動(dòng)能有20%轉(zhuǎn)化為電能,則發(fā)電的功率為多少瓦?(取2位有效數(shù)字)(答案:1.4×105)[提示:t秒內(nèi)到風(fēng)葉處的空氣包含在以S為底面積,長為L=vt的柱體中]
【當(dāng)堂達(dá)標(biāo)】
1.下列關(guān)于能源開發(fā)和利用的說法中正確的是()
A.能源利用的過程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程。
B.要合理開發(fā)和節(jié)約使用核能、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能等常?guī)資源
C.能量利用的過程,是一種形式的能向其他形式的能轉(zhuǎn)化的過程。
D.能量是守恒的,所以不會(huì)出現(xiàn)能源危機(jī)。
2.下列說法正確的是()
A.隨著可記得發(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,有讓馬兒不吃草”違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律,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,卻一直走動(dòng),說明能量可以憑空產(chǎn)生
【反思】
收
獲
疑
問
【課后測評(píng)】
1、指出下列物理現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)化的情況:
(1)燃料在氣缸內(nèi)燃燒,氣缸內(nèi)氣體推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng),是_______能轉(zhuǎn)化為_________能。
(2)給盛水的容器內(nèi)的電阻絲通電,水溫升高,是_________能轉(zhuǎn)化為_________能。
(3)汽車緊急制動(dòng)后在地面上滑行直到靜止的過程,是_________能轉(zhuǎn)化為_________能。
(4)跳傘運(yùn)動(dòng)員打開降落傘后,勻速下降階段是_________能轉(zhuǎn)化為_________能。
2、若無大氣吸收,在垂直照射時(shí)地球上每平方米面積的太陽光入射功率為P0=1.8kw,已知太陽到地球的距離為r=1.5×1011m,試計(jì)算太陽一秒鐘總共放出多少能量?(保留一位有效數(shù)字)
3、瀑布從10m高處落下,如果下落中減少的機(jī)械能有50%轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能,水的溫度升高多大?水的比熱容是4.2×103J/(kg×0C)
4、電動(dòng)機(jī)是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置,某一用直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置,如圖所示,重物的重力等于500N,電源的電壓恒定為110V,不計(jì)摩擦.當(dāng)電動(dòng)機(jī)以v=1.0m/s的恒定速度向上提升重物時(shí),電流表的讀數(shù)為5A:問:
(1)把電動(dòng)機(jī)的輸出功率與輸入功率的比值稱為電動(dòng)機(jī)的效率,計(jì)算此電動(dòng)機(jī)的效率;
(2)電動(dòng)機(jī)的繞線電阻為多大?
參考答案
【當(dāng)堂達(dá)標(biāo)】1.C2.C
【課后測評(píng)】
1.(1)內(nèi),機(jī)械;(2)電,內(nèi);(3)機(jī)械,內(nèi);(4)機(jī)械,內(nèi)
2.5×1026J
3.0.012℃
4.(1)90.0%;(2)2Ω
《能量守恒定律與能源》教學(xué)設(shè)計(jì)
課題
能量守恒定律與能源
課時(shí)
1課時(shí)
教
材
分
析
1.本節(jié)是對本章知識(shí)內(nèi)容的總結(jié)和擴(kuò)展。能量就是從千差萬別的各種自然現(xiàn)象中抽象出來的概念。學(xué)生學(xué)習(xí)到這里,已經(jīng)可以從機(jī)械能轉(zhuǎn)化和守恒擴(kuò)展到自然界各種能量的轉(zhuǎn)化和守恒了。
2.能量從更深的層次上反映了物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和相互作用的本質(zhì)。能量守恒定律是人們認(rèn)識(shí)自然的重要工具。能源關(guān)系到人們的衣食住行,關(guān)系到國家的興旺發(fā)達(dá)。能源的開發(fā)和利用,是關(guān)系人類生存和發(fā)展的一個(gè)重大的社會(huì)問題。這一節(jié)教學(xué)目標(biāo)的落腳點(diǎn)是使學(xué)生樹立科學(xué)的世界觀、形成可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)上。
3.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。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,可以被人直接利用的能量在逐漸減少,這就是能量耗散現(xiàn)象。所以,能量雖然守恒,但我們還要節(jié)約能源。
內(nèi)
容
標(biāo)
準(zhǔn)
通過能量守恒以及能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性,認(rèn)識(shí)提高效率的重要性。了解能源與人類生存和社會(huì)發(fā)展的關(guān)系,知道可持續(xù)發(fā)展的重大意義。
具
體
要
求
1.了解能量守恒,了解能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移有方向性,知道不可能把已耗散的能量又沿相反方向自發(fā)地聚集起來,知道提高能源利用效率的重要性。
2.了解人類對能源的開發(fā)與利用和人類生存、社會(huì)發(fā)展的關(guān)系。
3.能用一些事例說明能源與人類生存和社會(huì)發(fā)展的關(guān)系,有節(jié)約能源的意識(shí),知道可持續(xù)發(fā)展的意義。
教
學(xué)
探
討
1.著重強(qiáng)調(diào)“守恒”的思想和觀念。它應(yīng)該伴隨學(xué)習(xí)物理學(xué)的全過程,但是它又是一個(gè)不斷體驗(yàn)和深化理解的過程。因此在安排教學(xué)時(shí),應(yīng)采取循序漸進(jìn)的方式??梢詮臍v史的淵源入手,從現(xiàn)實(shí)經(jīng)驗(yàn)入手,讓學(xué)生先接受這么一種思想和觀點(diǎn),在此基礎(chǔ)上不斷加深認(rèn)識(shí)。也可以在機(jī)械能守恒定律的基礎(chǔ)上認(rèn)識(shí)和理解。
2.由于能源與每個(gè)人都息息相關(guān),大家都想更深入地了解它,所以這一課的教學(xué)應(yīng)該讓學(xué)生更多地參與進(jìn)來。從課前的資料搜集到課上的成果展示都是以學(xué)生為主體,老師只是導(dǎo)演,學(xué)生成為“明星演員”。
3.在教學(xué)中通過各種教學(xué)手段(包括學(xué)生實(shí)驗(yàn)),激發(fā)學(xué)生探索和發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的動(dòng)機(jī)和興趣,其中特別注意用相互聯(lián)系的觀點(diǎn)來使學(xué)生認(rèn)識(shí)世界,啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)各種現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系。學(xué)生通過這一階段的學(xué)習(xí),認(rèn)識(shí)實(shí)物的能力將會(huì)產(chǎn)生質(zhì)的變化。
教
學(xué)
目
標(biāo)
知識(shí)與技能
理解能量守恒定律,知道能源和能量耗。
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.通過能量守恒定律的教學(xué),讓學(xué)生領(lǐng)略物理規(guī)律的和諧美和簡潔美,發(fā)展對科學(xué)的好奇心與求知欲。
2.培養(yǎng)學(xué)生參與科技活動(dòng)的熱情,勇于探索與日常生活有關(guān)的物理問題。
3.通過能源和環(huán)境的教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)和為社會(huì)服務(wù)的責(zé)任感。
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
1.教師啟發(fā)、引導(dǎo);
2.學(xué)生自主閱讀、思考,并討論、交流學(xué)習(xí)成果。
設(shè)
計(jì)
理
念
1.對能量守恒定律這一知識(shí)點(diǎn)的教學(xué),通過學(xué)生舉例和演示實(shí)驗(yàn),說明各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化,增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,喚起學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲。應(yīng)用先猜想、后用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的方法,讓學(xué)生親歷科學(xué)探究的過程,體會(huì)科學(xué)研究的方法,調(diào)動(dòng)學(xué)生的能力,對學(xué)過的知識(shí)重新編排和整合,創(chuàng)造性地應(yīng)用于新的物理情景之中,解決物理問題。通過中微子發(fā)現(xiàn)這一歷史事件培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的世界觀和方法論。同時(shí)從能量守恒的教學(xué)中嘗試讓學(xué)生品味科學(xué)美。
2.對能量耗散的教學(xué),先舉例幫助學(xué)生建立自然界的宏觀過程具有方向性的概念,然后通過探究生活中的事例建立能量耗散的概念。用專題的形式幫助學(xué)生建立能量和環(huán)境的關(guān)系,和節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的緊迫感,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到可持續(xù)發(fā)展的重要意義,培養(yǎng)學(xué)生對社會(huì)的責(zé)任感。對設(shè)計(jì)的問題情景,先讓學(xué)生獨(dú)立思考,完成不了的,再小組討論,組內(nèi)交流,組與組之間交流,培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)。
教學(xué)流程設(shè)計(jì)
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
情
景
導(dǎo)
入
新
課
1.提出問題: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。我們還知道不同能量之間是可以相互轉(zhuǎn)化的,請你舉幾個(gè)能量轉(zhuǎn)化的例子。
2.播放能量轉(zhuǎn)化的資料,讓學(xué)生觀看后思考:有哪些能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化?
3.演示實(shí)驗(yàn)1:在一個(gè)玻璃容器內(nèi)放入面粉,拿一個(gè)小鐵球分別從某一高度釋放,使其落到面粉中。
思考:小木塊運(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。
4.演示實(shí)驗(yàn)2:用手提物理課本勻速上升,讓學(xué)生分析機(jī)械能的變化情況。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?
5.指出: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.
6.聽取學(xué)生匯報(bào),總結(jié)點(diǎn)評(píng)?;卮饘W(xué)生可能提出的問題。
7.引入課題: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?各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化,一種能量減少,必有其他能量增加,一個(gè)物體的能量減少,必定其他物體能量增加,能量的總和并沒有不化。這就是我們今天要學(xué)習(xí)的能量守恒定律。
1.思考并回答問題,列舉實(shí)例。
2.觀看資料,進(jìn)行思考。
3.思考: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。
4.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,還有面粉對它做功,面粉對鐵球做負(fù)功,鐵球在下落過程中機(jī)械能是減少的。
5.觀察實(shí)驗(yàn)并積極思考。在各自獨(dú)立思考的基礎(chǔ)上相互交流。討論后發(fā)表見解。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。
進(jìn)行新課
一、能量守恒定律
1.讓學(xué)生閱讀28頁的有關(guān)能量守恒定律建立的過程,回答相應(yīng)的問題。
2.引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材,說出能量守恒定律的內(nèi)容,并引用教材上的話,說明能量守恒定律的建立有何重大意義?導(dǎo)致能量守恒定律最后確立的兩類重要事實(shí)是什么?
3.引導(dǎo)學(xué)生理解變式表述:①物體系統(tǒng)內(nèi),某些形式能的增加等于另一些形式能的減小;②物體系統(tǒng)內(nèi),某些物體的能量的增加等于另一些物體的能量的減小。上述表述是利用能量守恒定律分析問題時(shí)建立數(shù)學(xué)關(guān)系式的依據(jù)。
4.多媒體播放能量守恒定律的建立過程。
5.歷史上曾有人設(shè)想制造一種不需要消耗任何能源就可以不斷做功的機(jī)器即永動(dòng)機(jī),這樣的機(jī)器能不能制成?為什么?
6.總結(jié)能量守恒定律的意義:能量守恒定律的建立過程,是人類認(rèn)識(shí)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。
7.引出下一課題:既然能量是守恒的,不可能消滅,為什么我們還要節(jié)約能源?
二、能源和能量耗散
8.引導(dǎo)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。
9.什么是能量耗散?能量耗散與能量守恒是否矛盾,該怎樣理解?從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性理解能量的耗散。
10.我們?yōu)槭裁匆?jié)約能源呢?
11.指出: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。
12.多媒體播放世界能源的解決途徑。
1.在教師的指導(dǎo)下閱讀教材并大聲朗讀能量守恒定律的內(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。
2.在教師引導(dǎo)下理解變式表述。
3.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。
4.認(rèn)真觀看。感受能量守恒定律的建立過程,是人類認(rèn)識(shí)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。
5.認(rèn)真閱讀教材,思考并回答問題。
6.認(rèn)真閱讀教材,思考并回答問題。理解能量轉(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。
7.燃料燃燒時(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,我們也無法把這些內(nèi)能收集起來重新利用。這種現(xiàn)象叫做能量的耗散。
8.理解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,但在可利用的品質(zhì)上降低了,從便于利用變?yōu)椴槐阌诶昧恕?/p>
9.通過材料的閱讀,加深對能源的理解。
課
堂
總
結(jié)
引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容;
組織學(xué)生在交流的基礎(chǔ)上進(jìn)行小結(jié);
對學(xué)生在交流的基礎(chǔ)上進(jìn)行小結(jié)。
1.根據(jù)要求回顧本節(jié)知識(shí)內(nèi)容;
2.認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容;
3.在相互交流的基礎(chǔ)上做好小結(jié)。
4.聽講。
當(dāng)堂鞏固
1.下列說法正確的是()
A.燃料燃燒時(shí)把自己的熱量釋放出去,它還會(huì)自動(dòng)聚集起來供人類重新利用
B.熱量會(huì)自發(fā)地從高溫物體傳給低溫問題,但卻不能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體
C.自然界的能量雖然守恒,但還是要節(jié)約能源
D.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。
2.指出下列現(xiàn)象中能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移情況:
(1)植物的光合作用;
(2)雨天時(shí)發(fā)生雷電;
(3)人在跑步時(shí),身體發(fā)熱;
(4)手搖發(fā)電機(jī)發(fā)電使燈泡發(fā)光;
風(fēng)吹動(dòng)帆船前進(jìn)。
3.如圖所示,某人乘雪橇從雪坡經(jīng)A點(diǎn)滑至B點(diǎn),接著沿水平路面滑至C點(diǎn)停止。人與雪橇的總質(zhì)量為70kg。表中記錄了沿坡滑下過程中的有關(guān)數(shù)據(jù),請根據(jù)圖表中的數(shù)據(jù)解決下列問題:
位置
A
B
C
速度(m/s)
2.0
12.0
0
時(shí)刻(s)
0
4
10
(1)人與雪橇從A到B的過程中,產(chǎn)生的熱量為多少?
(2)設(shè)人與雪橇在BC段所受阻力恒定,求阻力大小。(g=10m/s2)
4.一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?
1.根據(jù)要求完成隨堂練習(xí)設(shè)計(jì)。
2.通過練習(xí)總結(jié)得出:利用能量守恒定律解題的步驟:
①選取研究對象:物體系。
②分析研究對象所經(jīng)歷的物理過程,判斷有哪些形式的能參與了相互轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移。
③分析有哪些形式能的增加了,哪些形式能的減小了;或分析哪些物體的能量的增加了,哪些物體的能量的減小了。
④根據(jù)能量守恒定律的變式表述列方程,進(jìn)行求解。
板書設(shè)計(jì)
5.10能量守恒定律與能源
1.在一定的條件下,各種形式的能可以相互轉(zhuǎn)化;
2.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。
3.能量守恒定律的變式表述:(1)物體系統(tǒng)內(nèi),某些形式能的增加等于另一些形式能的減??;(2)物體系統(tǒng)內(nèi),某些物體的能量的增加等于另一些物體的能量的減小。
4.能源和能量耗散
能量守恒定律與能源課堂教學(xué)教案
作為優(yōu)秀的教學(xué)工作者,在教學(xué)時(shí)能夠胸有成竹,作為教師就要在上課前做好適合自己的教案。教案可以讓學(xué)生更好的消化課堂內(nèi)容,讓教師能夠快速的解決各種教學(xué)問題。您知道教案應(yīng)該要怎么下筆嗎?小編收集并整理了“能量守恒定律與能源課堂教學(xué)教案”,大家不妨來參考。希望您能喜歡!
高中物理課堂教學(xué)教案
課題
§7.10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(shí)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(shí).
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(shí)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(shí)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(shí),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?p>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?。ń^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(shí)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。