高中物理7.10《能量守恒定律與能源》同步教案

1、【自主學(xué)習(xí)】1能量(1)概念.一個(gè)物體能夠?qū)ν?，我們就說(shuō)這個(gè)物體具有。如：運(yùn)動(dòng)的物體可以推動(dòng)與其接觸的另一個(gè)物體一起向前運(yùn)動(dòng)，對(duì)被推動(dòng)的物體做功，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)的物體具有能量。又如流動(dòng)的河水、被舉高的重物、被壓縮的彈簧、高溫高壓氣體都能對(duì)外做功因此都具有能量。(2形式：能量有各種不同的形式。運(yùn)動(dòng)的物體具有；被舉高的重物具有；發(fā)生彈性形變的物體具有；由大量粒子構(gòu)成的系統(tǒng)具有。另外自然界中還存在化學(xué)能、電能、光能、太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能、原子能等等不同形式的能。不同的能與物體的不同運(yùn)動(dòng)形式相對(duì)應(yīng)，如機(jī)械能對(duì)應(yīng)；內(nèi)能與大量微觀(guān)粒子的相對(duì)應(yīng)(3)能量的轉(zhuǎn)化：各種不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，而且在轉(zhuǎn)化過(guò)程中保持

2、不變。也就是說(shuō)當(dāng)某個(gè)物體的能量時(shí)，一定存在其他物體的能量且減少量一定增加量；當(dāng)?shù)哪芰繙p少時(shí)一定存在其他形式的能量增加，且減少量一定增加量。(4)功是能量轉(zhuǎn)化的量度不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過(guò)做功實(shí)現(xiàn)的。做功的過(guò)程就是各種形式的的過(guò)程。且做了多少功，就有能量發(fā)生轉(zhuǎn)化(或轉(zhuǎn)移)，因此，功是能量轉(zhuǎn)化的。2能量守恒定律(1) 內(nèi)容:能量既不會(huì)，也不會(huì)，它只會(huì)從一種形式為其地形式，或者從一個(gè)物體另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程中能量的總量，這個(gè)規(guī)律叫做能量守恒定律(2) 定律的表達(dá)式：3.能源和能量耗散(1) 能源是人類(lèi)社會(huì)活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)人類(lèi)利用能源大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期，即，。(2) 能量耗散：燃料燃燒時(shí)

3、一旦把自己的熱量釋放出去，它就不會(huì)起來(lái)供人類(lèi)重新利用電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，它又通過(guò)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?chē)h(huán)境的內(nèi)能，我們也無(wú)法把這些內(nèi)能起來(lái)這種現(xiàn)象叫做能量的耗散。引入新課教師活動(dòng)：提出問(wèn)題：我們已學(xué)習(xí)了多種形式的能，請(qǐng)同學(xué)們說(shuō)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(qǐng)你舉幾個(gè)能量轉(zhuǎn)化的例子。學(xué)生活動(dòng)：思考并回答問(wèn)題，列舉實(shí)例。教師活動(dòng)：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(guò)程中機(jī)械能是否守恒？請(qǐng)說(shuō)出小球運(yùn)動(dòng)過(guò)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，

4、讓小木塊在水中上下浮動(dòng)，過(guò)一段時(shí)間，小木塊停止運(yùn)動(dòng)。思考：小木塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能是否守恒？請(qǐng)說(shuō)出小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)化情況。學(xué)生活動(dòng)：觀(guān)察實(shí)驗(yàn)并積極思考。討論后，選出代表發(fā)表見(jiàn)解。教師活動(dòng)：聽(tīng)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(wèn)題。點(diǎn)評(píng)：通過(guò)學(xué)生舉例和演示實(shí)驗(yàn)，說(shuō)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。教師活動(dòng)：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，必定其他物體能量增加，能量的總和并沒(méi)有不化。這就是我們今天要學(xué)習(xí)的能量守恒定律。進(jìn)行新課1、能量守恒定律教師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)

5、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(huà)，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？學(xué)生活動(dòng)：認(rèn)真閱讀教材，思考并回答問(wèn)題教師活動(dòng)：提出問(wèn)題，弓I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、能源和能量耗散教師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，了解人類(lèi)應(yīng)用能源的歷程，能源對(duì)人類(lèi)社會(huì)發(fā)展所起的作用；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？學(xué)生活動(dòng)：認(rèn)真閱讀教材，思考并回答問(wèn)題。教師活動(dòng)：聽(tīng)取學(xué)生匯報(bào)，總結(jié)點(diǎn)評(píng)。回答

6、學(xué)生可能提出的問(wèn)題?！菊n堂訓(xùn)練】1.功與能能是狀態(tài)量，功是過(guò)程量。不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過(guò)做功實(shí)現(xiàn)的。做功的過(guò)程就是各種形式的能量之間轉(zhuǎn)化（或轉(zhuǎn)移）的過(guò)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(lái)，對(duì)重物做了功這一過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員通過(guò)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(wú)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(guò)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(jiàn)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：電場(chǎng)力做功：電流

7、做功：2.能量守恒定律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(xiàn)。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)移滑動(dòng)摩擦力與相對(duì)距離的乘積在數(shù)值上等于系產(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(zhǎng)的輕繩繞過(guò)K分別與物塊A、B相連，AB的質(zhì)量分別為m、m。開(kāi)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

8、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(guò)程中物塊A克服摩擦力所做的功。重力加速度為g。解答：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(guò)程中，拉力F所做的功的大?。ń^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：3.能源和能量耗散能量耗散表明，在能源的利用過(guò)程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，能量在數(shù)量上并未減少

9、，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(kāi)發(fā)新的能源已是人類(lèi)必須面對(duì)的實(shí)際問(wèn)題能源對(duì)造福人類(lèi)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(duì)于維護(hù)人類(lèi)賴(lài)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(lèi)去開(kāi)發(fā)有待開(kāi)發(fā)和利用的新能源主要指：太陽(yáng)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(chēng)它們?yōu)榛剂嫌捎谶@些能源是不能再次生產(chǎn)，也不可能重復(fù)使用的，所以稱(chēng)為非再生能源例4太陽(yáng)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(yáng)曬久了，湖底的濕度會(huì)越來(lái)越高，并難以通過(guò)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)根據(jù)這一特點(diǎn)，可以利用鹽水湖來(lái)儲(chǔ)存太陽(yáng)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(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:【課后思考】有人設(shè)計(jì)了這樣一臺(tái)“永動(dòng)機(jī)”