高二物理人教版必修2 7.10能量守恒定律與能源教案

1、.能量守恒定律與能源重/難點(diǎn)重點(diǎn)：能量守恒定律的內(nèi)容。難點(diǎn)：理解能量守恒定律確實(shí)切含義；能量轉(zhuǎn)化的方向性。知道既然能量守恒為什么還要節(jié)約能源。重/難點(diǎn)分析重點(diǎn)分析：理解什么是常規(guī)能源，什么是新型能源。知道能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性以及永動(dòng)機(jī)不可能實(shí)現(xiàn)。通過(guò)能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性，認(rèn)識(shí)進(jìn)步效率的重要性。理解能源與人類(lèi)生存和社會(huì)開(kāi)展的關(guān)系，使學(xué)生認(rèn)識(shí)能源的合理利用與環(huán)境保護(hù)對(duì)可持續(xù)發(fā)展的重要意義。難點(diǎn)分析：通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生分析事例，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和理論聯(lián)絡(luò)實(shí)際的才能。通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)才能。理解大量的能源消耗帶來(lái)的全球性環(huán)境問(wèn)題，樹(shù)立環(huán)保意識(shí)。感知我們周?chē)茉吹暮纳?，?shù)立節(jié)能意識(shí)。打破

2、策略1、能量守恒定律引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，說(shuō)出能量守恒定律的內(nèi)容，并引用教材上的話，說(shuō)明能量守恒定律的建立有何重大意義？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？總結(jié)能量守恒定律的意義：能量守恒定律的建立過(guò)程，是人類(lèi)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(zhǎng)期開(kāi)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。提出問(wèn)題，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？2、能源和能量耗散引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，理解人類(lèi)應(yīng)用能源的歷程，能源對(duì)人類(lèi)社會(huì)開(kāi)展所

3、起的作用；人類(lèi)在利用能源的同時(shí)也對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。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(guò)程的方向性理解能量的耗散。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。實(shí)例探究對(duì)功能關(guān)系的理解例1：一小滑塊放在如下圖的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑塊，小滑塊沿斜面運(yùn)動(dòng)了一段間隔 。假設(shè)在這過(guò)程中，拉力F所做的功的大小絕對(duì)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(shì)能的改變

4、等于多少？滑塊機(jī)械能指動(dòng)能與重力勢(shì)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(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 ；根據(jù)重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系，重力勢(shì)能的減少等于重力做的功，因此 ；滑塊機(jī)械能的改變等于重力之外的其他力做的功，因此 閱讀材料：能量守恒定律的建立過(guò)程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(guó)醫(yī)生邁爾是從生理學(xué)的角度開(kāi)場(chǎng)對(duì)能量進(jìn)展研究的。1842年，他從“無(wú)不生有，有不變無(wú)的哲學(xué)觀念出發(fā)。表達(dá)了對(duì)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

5、闡述能量守恒思想的人。英國(guó)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)絡(luò)，做了400屢次實(shí)驗(yàn)，用各種方法測(cè)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)根底。在1847年，當(dāng)焦耳宜布他的能量觀點(diǎn)的時(shí)候，德國(guó)學(xué)者荄姆霍茲在柏林也宣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)絡(luò)起采，他認(rèn)為不可能無(wú)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。荄姆霍茲在論文里對(duì)能量守恒定律作了一個(gè)明晰、全面而且概括

6、的闡述，使這一定律為人們廣泛承受在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，卻幾乎同時(shí)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)開(kāi)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)界的普遍成認(rèn)。這一原理指出：自然界的一切物質(zhì)都具有能量，對(duì)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(shì)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(lái)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。打破反思新課程更多地與社會(huì)實(shí)際相聯(lián)絡(luò)，鼓勵(lì)學(xué)生提出問(wèn)題。本節(jié)對(duì)能源問(wèn)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(guò)程的方向性，在現(xiàn)階段只需用一些簡(jiǎn)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(guò)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(guò)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