能量守恒定律与能源

　　课题

　　能量守恒定律与能源

　　课时

　　1课时

　　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。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。

　　内

　　容

　　标

　　准

　　通过能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性。了解能源与人类生存和社会发展的关系，知道可持续发展的重大意义。

　　具

　　体

　　要

　　求

　　1.了解能量守恒，了解能量的转化和转移有方向性，知道不可能把已耗散的能量又沿相反方向自发地聚集起来，知道提高能源利用效率的重要性。

　　2.了解人类对能源的开发与利用和人类生存、社会发展的关系。

　　3.能用一些事例说明能源与人类生存和社会发展的关系，有节约能源的意识，知道可持续发展的意义。

　　教

　　学

　　探

　　讨

　　1.着重强调“守恒”的思想和观念。它应该伴随学习物理学的全过程，但是它又是一个不断体验和深化理解的过程。因此在安排教学时，应采取循序渐进的方式。可以从历史的渊源入手，从现实经验入手，让学生先接受这么一种思想和观点，在此基础上不断加深认识。也可以在机械能守恒定律的基础上认识和理解。

　　2.由于能源与每个人都息息相关，大家都想更深入地了解它，所以这一课的教学应该让学生更多地参与进来。从课前的资料搜集到课上的成果展示都是以学生为主体，老师只是导演，学生成为“明星演员”。

　　3.在教学中通过各种教学手段（包括学生实验），激发学生探索和发现物理规律的动机和兴趣，其中特别注意用相互联系的观点来使学生认识世界，启发学生发现各种现象的内在联系。学生通过这一阶段的学习，认识实物的能力将会产生质的变化。

　　教

　　学

　　目

　　标

　　知识与技能

　　理解能量守恒定律，知道能源和能量耗。

　　过程与方法

　　通过对生活中能量转化的实例分析，理解能量守恒定律的确切含义。

　　情感，态度与价值观

　　1.通过能量守恒定律的教学，让学生领略物理规律的和谐美和简洁美，发展对科学的好奇心与求知欲。

　　2.培养学生参与科技活动的热情，勇于探索与日常生活有关的物理问题。

　　3.通过能源和环境的教学，培养学生可持续发展的意识和为社会服务的责任感。

　　重

　　点

　　难

　　点

　　教学重点

　　1.能量守恒定律的内容；

　　2.应用能量守恒定律解决问题。

　　教学难点

　　1.理解能量守恒定律的确切含义；

　　2.能量转化的方向性。

　　教

　　学

　　方

　　法

　　1.教师启发、引导；

　　2.学生自主阅读、思考，并讨论、交流学习成果。

　　设

　　计

　　理

　　念

　　1.对能量守恒定律这一知识点的教学，通过学生举例和演示实验，说明各种形式的能量可以相互转化，增强学生的感性认识，并激发学生的学习兴趣，唤起学生强烈的求知欲。应用先猜想、后用实验检验的方法，让学生亲历科学探究的过程，体会科学研究的方法，调动学生的能力，对学过的知识重新编排和整合，创造性地应用于新的物理情景之中，解决物理问题。通过中微子发现这一历史事件培养学生科学的世界观和方法论。同时从能量守恒的教学中尝试让学生品味科学美。

　　2.对能量耗散的教学，先举例帮助学生建立自然界的宏观过程具有方向性的概念，然后通过探究生活中的事例建立能量耗散的概念。用专题的形式帮助学生建立能量和环境的关系，和节约能源、保护环境的紧迫感，使学生认识到可持续发展的重要意义，培养学生对社会的责任感。对设计的问题情景，先让学生独立思考，完成不了的，再小组讨论，组内交流，组与组之间交流，培养学生的合作意识。

　　教学流程设计

　　教师活动

　　学生活动

　　情

　　景

　　导

　　入

　　新

　　课

　　1.提出问题：我们已学习了多种形式的能，请同学们说出你所知道的能量形式。我们还知道不同能量之间是可以相互转化的，请你举几个能量转化的例子。

　　2.播放能量转化的资料，让学生观看后思考：有哪些能量发生了转化？

　　3.演示实验1：在一个玻璃容器内放入面粉，拿一个小铁球分别从某一高度释放，使其落到面粉中。

　　思考：小木块运动过程中机械能是否守恒？请说出小球运动过程中能量的转化情况。

　　4.演示实验2：用手提物理课本匀速上升，让学生分析机械能的变化情况。这个物体在运动过程中机械能是否守恒，如果不守恒，原因是什么，机械能是怎样变化的？

　　5.指出：物体所处的系统机械能守恒是有条件的，当外力对物体做功时，系统的机械能不守恒，此时外力对系统做的功等于系统机械能的变化.

　　6.听取学生汇报，总结点评。回答学生可能提出的问题。

　　7.引入课题：从这两个例子中我们可以看到，机械能守恒定律并不是自然界中最基本的守恒定律，当涉及到多个能量之间的相互转化时，我们应该怎样研究这些能量之间的关系呢？各种形式的能量可以相互转化，一种能量减少，必有其他能量增加，一个物体的能量减少，必定其他物体能量增加，能量的总和并没有不化。这就是我们今天要学习的能量守恒定律。

　　1.思考并回答问题，列举实例。

　　2.观看资料，进行思考。

　　3.思考：小球运动过程中机械能是否守恒？请说出小球运动过程中能量的转化情况。

　　4.小球在运动过程中机械能不守恒，根据机械能守恒定律成立的条件是只有重力或弹力做功，在小球下落的过程中，除了受到的重力做功之外，还有面粉对它做功，面粉对铁球做负功，铁球在下落过程中机械能是减少的。

　　5.观察实验并积极思考。在各自独立思考的基础上相互交流。讨论后发表见解。这个物体在运动过程中机械能不守恒，原因是不符合机械能守恒定律成立的条件，有外力对物体做了功，这个力是人对物体向上的拉力.在运动过程中，物体动能没有发生变化，而物体的重力势能增加了，所以系统的机械能是增加的。

　　进行新课

　　一、能量守恒定律

　　1.让学生阅读28页的有关能量守恒定律建立的过程，回答相应的问题。

　　2.引导学生阅读教材，说出能量守恒定律的内容，并引用教材上的话，说明能量守恒定律的建立有何重大意义？导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是什么？

　　3.引导学生理解变式表述：①物体系统内，某些形式能的增加等于另一些形式能的减小；②物体系统内，某些物体的能量的增加等于另一些物体的能量的减小。上述表述是利用能量守恒定律分析问题时建立数学关系式的依据。

　　4.多媒体播放能量守恒定律的建立过程。

　　5.历史上曾有人设想制造一种不需要消耗任何能源就可以不断做功的机器即永动机，这样的机器能不能制成？为什么？

　　6.总结能量守恒定律的意义：能量守恒定律的建立过程，是人类认识自然的一次重大的飞跃，是哲学和自然科学长期发展和进步的结果。它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式，和谐美是科学的魅力所在。

　　7.引出下一课题：既然能量是守恒的，不可能消灭，为什么我们还要节约能源？

　　二、能源和能量耗散

　　8.引导学生阅读教材，了解人类应用能源的历程，能源对人类社会发展所起的作用；人类在利用能源的同时也对环境造成了严重污染。

　　9.什么是能量耗散？能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解？从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性理解能量的耗散。

　　10.我们为什么要节约能源呢？

　　11.指出：正是因为能量转化的方向性，能量的利用受这种方向性的制约，所以能量的利用是有条件的，也是有代价的。

　　12.多媒体播放世界能源的解决途径。

　　1.在教师的指导下阅读教材并大声朗读能量守恒定律的内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式.或者从一个物体转移到另外一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总和保持不变。

　　2.在教师引导下理解变式表述。

　　3.导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是确立了永动机的不可能性和发现了各种自然现象之间的相互联系与转化。

　　4.认真观看。感受能量守恒定律的建立过程，是人类认识自然的一次重大的飞跃，是哲学和自然科学长期发展和进步的结果。它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式，和谐美是科学的魅力所在。

　　5.认真阅读教材，思考并回答问题。

　　6.认真阅读教材，思考并回答问题。理解能量转化的方向性，能量的利用受这种方向性的制约，所以能量的利用是有条件的，也是有代价的。

　　7.燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，它就不会再次自动聚集起来供人类重新利用；电池中的化学能转化为电能，它又通过灯泡转化成内能和光能，热和光被其他物质吸收后变为周围环境的内能，我们也无法把这些内能收集起来重新利用。这种现象叫做能量的耗散。

　　8.理解能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明，在能源利用的过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并没有减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用变为不便于利用了。

　　9.通过材料的阅读，加深对能源的理解。

　　课

　　堂

　　总

　　结

　　引导学生回顾本节课的学习内容；

　　组织学生在交流的基础上进行小结；

　　对学生在交流的基础上进行小结。

　　1.根据要求回顾本节知识内容；

　　2.认真总结概括本节内容；

　　3.在相互交流的基础上做好小结。

　　4.听讲。

　　当堂巩固

　　1.下列说法正确的是（    ）

　　a.燃料燃烧时把自己的热量释放出去，它还会自动聚集起来供人类重新利用

　　b.热量会自发地从高温物体传给低温问题，但却不能自发地从低温物体传给高温物体

　　c.自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源

　　d.两种气体放到一个容器内，总会均匀地混合到一起，但不会再自发地分离开来。

　　2.指出下列现象中能量的转化或转移情况：

　　(1)植物的光合作用；

　　(2)雨天时发生雷电；

　　(3)人在跑步时，身体发热；

　　(4)手摇发电机发电使灯泡发光；

　　风吹动帆船前进。

　　3.如图所示，某人乘雪橇从雪坡经a点滑至b点，接着沿水平路面滑至c点停止。人与雪橇的总质量为70 kg。表中记录了沿坡滑下过程中的有关数据，请根据图表中的数据解决下列问题：

　　位置

　　a

　　b

　　c

　　速度(m/s)

　　2.0

　　12.0

　　0

　　时刻(s)

　　0

　　4

　　10

　　(1)人与雪橇从a到b的过程中，产生的热量为多少？

　　(2)设人与雪橇在bc段所受阻力恒定，求阻力大小。(g=10m/s2)

　　4.一小滑块放在如图所示的凹形斜面上，用力f沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿斜面运动了一段距离。若已知在这过程中，拉力f所做的功的大小（绝对值）为a，斜面对滑块的作用力所做的功的大小为b，重力做功的大小为g，空气阻力做功的大小为d。当用这些量表达时，小滑块的动能的改变（指末态动能减去初态动能）等于多少？，滑块的重力势能的改变等于多少？滑块机械能（指动能与重力势能之和）的改变等于多少？

　　1.根据要求完成随堂练习设计。

　　2.通过练习总结得出：利用能量守恒定律解题的步骤：

　　①选取研究对象：物体系。

　　②分析研究对象所经历的物理过程，判断有哪些形式的能参与了相互转化或转移。

　　③分析有哪些形式能的增加了，哪些形式能的减小了；或分析哪些物体的能量的增加了，哪些物体的能量的减小了。

　　④根据能量守恒定律的变式表述列方程，进行求解。

　　板书设计

　　5.10  能量守恒定律与能源

　　1.在一定的条件下，各种形式的能可以相互转化；

　　2.能量守恒定律的内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式。或者从一个物体转移到另外一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总和保持不变。

　　3.能量守恒定律的变式表述：（1）物体系统内，某些形式能的增加等于另一些形式能的减小；（2）物体系统内，某些物体的能量的增加等于另一些物体的能量的减小。

　　4.能源和能量耗散