能量守恒定律與能源教案物理教學(xué)設(shè)計(jì)人教版

1、文檔編碼 : CQ3E3G3P1M4 HA2I1W1X8Z3 ZJ6O6Y5I10W9第十節(jié) 能量守恒定律與能源（宗彥峰 陜西師大附中 710061 ）【教材版本】人教版【設(shè)計(jì)理念】通過對(duì)本節(jié)課的學(xué)習(xí),幫忙同學(xué)樹立科學(xué)的世界觀 , 形成科學(xué)理論是進(jìn)展的觀念 , 也為同學(xué)能夠在寬敞的學(xué)問背景中考慮問題 , 提高理論聯(lián)系實(shí)際的才能奠定基礎(chǔ) , 使得同學(xué)的有關(guān)能量的學(xué)問結(jié)構(gòu)更加的完善；【教材分析】本節(jié)內(nèi)容支配在學(xué)習(xí)了機(jī)械能之后,同學(xué)已經(jīng)有了有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的一些圖景, 體會(huì)到能量概念是對(duì)自然現(xiàn)象的抽象和概括；從而從“ 機(jī)械能的轉(zhuǎn)化與守恒” 聯(lián)想擴(kuò)展到“ 自然界中各種能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)換中總能量守恒”；【學(xué)情

2、分析】同學(xué)通過機(jī)械能的學(xué)習(xí),已經(jīng)形成了有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的一些圖景,具備了從“ 機(jī)械能的轉(zhuǎn)化與守恒” 聯(lián)想擴(kuò)展到“ 自然界中各種能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)換中總能量守恒” 的基礎(chǔ)；【教學(xué)目標(biāo)】1、學(xué)問與技能1知道能量是一個(gè)重要的物理量,知道能量守恒確立的兩類重要事實(shí)；2. 能應(yīng)用能量守恒解決一些問題；3. 知道能量耗散,明白自然界中宏觀過程中的能量守恒以及能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性,熟識(shí)到提高效率的重要性,4. 知道能源短缺和環(huán)境惡化是關(guān)系到人類社會(huì)能否連續(xù)進(jìn)展的重大問題,增強(qiáng)節(jié)約能源和環(huán)境愛惜的意識(shí)；2、過程與方法通過文獻(xiàn)查閱和調(diào)查爭(zhēng)辯的方法、問題爭(zhēng)辯法3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過文獻(xiàn)查閱和調(diào)查爭(zhēng)辯的方法,使同學(xué)熟

3、識(shí)到能量守恒定律是人們熟識(shí)自然的重要工具, 能源關(guān)系到人類的衣食住行,能源和環(huán)境愛惜的意識(shí)；【重點(diǎn)難點(diǎn)】1、教學(xué)重點(diǎn)關(guān)系到國(guó)家的興盛發(fā)達(dá)； 培養(yǎng)節(jié)約能量守恒定律、能量的耗散 2、教學(xué)難點(diǎn) 能量守恒定律的懂得【教學(xué)方法】 查閱文獻(xiàn) +調(diào)查爭(zhēng)辯 +溝通爭(zhēng)辯【教學(xué)思路】 通過同學(xué)進(jìn)行素材的采集和整理,通過上網(wǎng)查詢、資料檢索等形式查找能量守恒定律的形成和建立過程的資料,通過調(diào)查拜望的形式搜集生產(chǎn)、生活中與能源有關(guān)的材料, 對(duì)自己獵取的材料進(jìn)行分析爭(zhēng)辯,形成自己的觀點(diǎn)和 想法,以便在課堂上進(jìn)行爭(zhēng)辯溝通；【教學(xué)過程】一、課前預(yù)備 A、查找有關(guān)能量守恒定律形成和建立過程的資料；B、通過調(diào)查的形式,搜集生產(chǎn)、

4、生活中與能源有關(guān)的資料,能弄清楚涉及了那些能量、能量的轉(zhuǎn)化方向、能量轉(zhuǎn)化中那些力做工引起了各種形式能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移；C、通過獵取素材、整理素材、形成觀點(diǎn)的過程,認(rèn)真體會(huì)能量是更深層次上反映運(yùn)動(dòng)和相互作用的本質(zhì),能量守恒定律是人類熟識(shí)自然的重要工具；二新課教學(xué) 一）能量守恒定律 1、能量形式的多樣性 2、能量的轉(zhuǎn)化 3、能量守恒定律 : 能量既不行會(huì)毀滅,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)移到另一個(gè)物體,的總量保持不變4 、能量守恒定律的普遍性和重要性 二）、能源和能量耗散 1、能源的利用經(jīng)受 2、能量耗散 三教學(xué)過程過程環(huán)節(jié) 1、各組的調(diào)查爭(zhēng)辯的成果的呈現(xiàn)和溝通而在

5、轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中, 能量環(huán)節(jié) 2、教學(xué)過程問題 1： 在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn)中,重物帶著紙帶下落時(shí),運(yùn)算結(jié)果發(fā)覺,削減的重力勢(shì)能的值大于增加的動(dòng)能的值,即機(jī)械能的總量在削減緣由就是紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的摩擦力和空氣的阻力等是不是考慮了各種摩擦和阻力后這部分能量就消逝了呢 . 同學(xué)依據(jù)所學(xué)學(xué)問總結(jié)歸納：沒有,它轉(zhuǎn)化成為除機(jī)械能外的其他的能量了老師引導(dǎo)： 它轉(zhuǎn)化成了機(jī)械能外的其他形式的能量,除重力、 彈力之類的力外,其他任何力對(duì)物體做功使物體的機(jī)械能增加或削減的過程,實(shí)質(zhì)上都是其他形式的能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的過程,在轉(zhuǎn)化的過程中,能的總量是不變的這是大自然的一條普遍的規(guī)律,而機(jī)械能守恒定律只是這

6、一條普遍規(guī)律的一種特殊情形問題 2： 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律中,削減的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能生活中仍有很多這樣能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的例子,同學(xué)們能否舉出幾例,并說明其中的能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程 . 同學(xué)舉例： 1、在摩擦生熱的現(xiàn)象中,克服摩擦力做多少功,就有多少機(jī)械能轉(zhuǎn)化成等量的內(nèi)能2、通過電流的導(dǎo)線變熱,電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能3、灼熱的燈絲發(fā)光,內(nèi)能轉(zhuǎn)化成光能4、燃料燃燒生熱,化學(xué)能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能；參考案例：演示試驗(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；摸索：小球運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能是否守恒？請(qǐng)說出小球運(yùn)動(dòng)過程中能量的轉(zhuǎn)化情形；演示試驗(yàn) 2：在盛有水的玻璃容器中放一小木塊,讓小木塊在水

7、中上下浮動(dòng),過一段時(shí)間,小木塊停止運(yùn)動(dòng)；摸索： 小木塊運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能是否守恒？請(qǐng)說出小球運(yùn)動(dòng)過程中能量的轉(zhuǎn)化情形；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 或轉(zhuǎn)移 的過程；且做了多少功 ,就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化 或轉(zhuǎn)移 ,因此 ,功是能量轉(zhuǎn)化的量度；如舉重運(yùn)動(dòng)員把重物舉起來 ,對(duì)重物做了功這一過程中 ,運(yùn)動(dòng)員通過做功消耗了體內(nèi)的化學(xué)能 ,轉(zhuǎn)化為重物的重力勢(shì)能 .并且 ,運(yùn)動(dòng)員做了多少功 ,就有多少化學(xué)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能；能量的具體值往往無多大意義 ,我們關(guān)懷的大多是能量的變化量 ,能量的變化必需通過做功才能實(shí)現(xiàn),某種力做功往往與某一具

8、體的能量變化相聯(lián)系；問題 3：分析常見力做功與能量轉(zhuǎn)化的對(duì)應(yīng)關(guān)系：重力做功：彈力做功：電流做功：解答：重力做功：重力勢(shì)能和其他能相互轉(zhuǎn)化；彈力做功 :彈性勢(shì)能和其他能相互轉(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；從上面的例子我們可以看出,能量之間是可以相互轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的以上試驗(yàn)說明,各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化,一種能量削減,必有其他能量增加,一個(gè)物體的能量削減,必定其他物體能量增加,能量的總和并沒有變化；這就是我們今日要學(xué)習(xí)的能量守恒定律；引導(dǎo)同學(xué)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；補(bǔ)充資料： 對(duì)于能量守恒,科學(xué)家進(jìn)行了長(zhǎng)期的探究：

9、1801 年,戴維發(fā)覺了電流的化學(xué)效應(yīng)； 1820 年,奧斯特發(fā)覺了電流的磁效應(yīng)；1821 年,塞貝克發(fā)覺了溫差電現(xiàn)象；1831年,法拉第發(fā)覺了電磁感應(yīng)現(xiàn)象；1840 年,焦耳發(fā)覺了電流的熱效應(yīng)；1842 年,邁爾表述了能量守恒定律,并運(yùn)算出熱功當(dāng)量的數(shù)值；1843 年,焦耳測(cè)定了熱功當(dāng)量的數(shù)值；從而,確立了電化學(xué)、電和磁、電和熱、力和熱等自然現(xiàn)象之間的聯(lián)系；論上概括和總結(jié)了能量守恒定律； 1847 年,亥姆霍茲在理發(fā)覺能量守恒定律的歷史說明,能量守恒定律的發(fā)覺不是偶然的它是人類對(duì)自然熟識(shí)進(jìn)展到確定階段的產(chǎn)物；除了物理學(xué)外,別的學(xué)科對(duì)能量守恒定律的發(fā)覺也有貢獻(xiàn)；師生總結(jié)： 1能量守恒定律的內(nèi)容

10、：能量既不會(huì)毀滅,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)移到另一個(gè)物體,而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中,能量的總量保持不變 2定律的表達(dá)式：E 初 =E 終 E 增 = E 減 3發(fā)覺能量守恒定律的意義：能量守恒定律的建立,是人類熟識(shí)自然的一次重大飛躍,是哲學(xué)和自然科學(xué)長(zhǎng)期進(jìn)展和進(jìn)步的結(jié)果,它是最普遍、最重要、最牢靠的自然規(guī)律之一,而且是大自然普遍和諧性的一種表現(xiàn)形式例 1：如以下圖,在水平桌面的邊角處有一輕質(zhì)光滑的定滑輪K,一條不行伸長(zhǎng)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、m B；開頭時(shí)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)；現(xiàn)用一水平恒力 F 拉物塊 A,使物塊

11、 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(duì) AB 系統(tǒng),由功能關(guān)系有：FhWm Bgh1m Am B v22求得：1W Fh m B gh m A2例 2：一小滑塊放在如以下圖的凹形斜面上,用力m Bv2F 沿斜面對(duì)下拉小滑塊,小滑塊沿斜面運(yùn)動(dòng)了一段距離；如已知在這過程中,拉力 F 所做的功的大小（確定值）為 A,斜面對(duì)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)能的轉(zhuǎn)變（指末態(tài)

12、動(dòng)能減去初態(tài)動(dòng)能）等于多少？,滑塊的重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)變等于多少？滑塊機(jī)械能（指動(dòng)能與重力勢(shì)能之和）的轉(zhuǎn)變等于多少？解析：依據(jù)動(dòng)能定理,動(dòng)能的轉(zhuǎn)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(duì)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 Ek=A - B+C - D ；依據(jù)重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系,重力勢(shì)能的削減等于重力做的功,因此 Ep= - C；滑塊機(jī)械能的轉(zhuǎn)變等于重力之外的其他力做的功,因此 E = A B D 老師點(diǎn)評(píng)：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；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.QFL相對(duì)滑動(dòng)摩擦力與相對(duì)距離的

13、乘積在數(shù)值上等于系產(chǎn)生的內(nèi)能、即：留意 : 1某種形式的能削減 ,確定存在其他形式的能增加 ,且削減量確定和增加量相等2某個(gè)物體的能量削減 ,確定存在其他物體的能量增加 ,且削減量和增加量確定相等；這也是我們列能量守恒表達(dá)式時(shí)的兩條基本思路；例 3：20XX年 9 月 11 日,懼怕分子劫持波音 757 飛機(jī)以 900 km/ h 的速度撞擊紐約世界大廈,已知波音 757 飛機(jī)質(zhì)量為 7t ,攜帶航空汽油質(zhì)量為 30t ,汽油的燃燒值為44 . 64 10 kJ / kg,飛機(jī)長(zhǎng) 80 m,求：（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）飛機(jī)撞擊世貿(mào)大廈釋放多少能量？試估算飛機(jī)對(duì)世貿(mào)大廈的平均沖擊力是多大？（設(shè)機(jī)

14、尾恰好插入大樓）解答 : 飛機(jī)撞擊世貿(mào)大廈釋放的能量等于飛機(jī)及汽油的動(dòng)能與汽油燃燒放出的化學(xué)能：E1mM2 v 0QM2 25303 104 . 627 102173 10303 102301034 .62107v 變?yōu)榱?飛機(jī)長(zhǎng)80m看作作用距離,所以飛機(jī)對(duì)世貿(mào)14.1012J飛機(jī)撞擊世貿(mào)大廈時(shí),速度由大廈的平均沖擊力為：FmMv23.710425021.4 10 7N 02S280說明 : 能源和高新技術(shù)一旦被懼怕分子所把握,就會(huì)成為人類的災(zāi)難,紐約世貿(mào)大廈就是被飛機(jī)攜帶的航空汽油燃燒釋放的化學(xué)能而轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,融解了世貿(mào)大廈的鋼結(jié)構(gòu)導(dǎo)致坍塌；世界各國(guó)在積極開發(fā)和利用能源的同時(shí),也特別留意能

15、源的使用安全問題；問題 4：既然能量是守恒的,不行能毀滅,為什么我們?nèi)砸?jié)約能源 .老師進(jìn)行情形的引導(dǎo)：勻速的汽車剎車后可以停下來,但是停下來的汽車不能主動(dòng)運(yùn)動(dòng)起來；沙漠沙化后不能自發(fā)變成綠洲；打碎的鏡子不能復(fù)原原狀,人死不能復(fù)生等,在提示著我們自然界的一些宏觀過程有著確定的方向性；同學(xué)舉例： 1、 2、 3、從上面的例子我們可以看出: 在能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中,能的總量是守恒的,但能量的品質(zhì)卻降低了,這叫做能量耗散；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)量上并未削減 ,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

16、然守恒 ,但仍是要節(jié)約能源” 的根本緣由；例 4：太陽(yáng)能的儲(chǔ)存始終是個(gè)難題 .科學(xué)家發(fā)覺 ,鹽水湖被太陽(yáng)曬久了 ,湖底的濕度會(huì)越來越高 ,并難以通過湖水的對(duì)流將熱散發(fā)出去,而淡水湖不具備這一特點(diǎn)；依據(jù)這一特點(diǎn) ,可以利用鹽水湖來儲(chǔ)存太陽(yáng)能 .你能分析這是為什么嗎 .你能依據(jù)這規(guī)律設(shè)計(jì)出一種儲(chǔ)存太陽(yáng)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取了太陽(yáng)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上升.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,將所吸取的郜分太陽(yáng)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(yáng)能得到儲(chǔ)存；師生總結(jié)：1、能量耗散：流散的內(nèi)能無法重新收集起來加以利用的現(xiàn)象叫做能量耗散； 2、能量耗散從