例：風(fēng)能將成為21世紀(jì)大規(guī)模開發(fā)的一種可再生清潔能源

1、能量守恒定律與能源一、教學(xué)目標(biāo)1、知識與技能理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散。2、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。3、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。二、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。三、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。四、課時(shí)安排1課時(shí)五、教學(xué)過程新課導(dǎo)入：在機(jī)械能這一章中，第一節(jié)的內(nèi)容就是追尋守恒量，通過學(xué)習(xí)，我們知道，在一定條件下，機(jī)械能是一個(gè)守恒量。下面找個(gè)同學(xué)來回答機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容，再找個(gè)同學(xué)

2、來回答機(jī)械能守恒的條件。我舉個(gè)例子，請同學(xué)們來判斷機(jī)械能是否守恒？舉例：老師手提課本，使課本勻速上升，課本機(jī)械能是否守恒？受力分析：能量轉(zhuǎn)化分析：視頻：空降兵高空跳傘，設(shè)這個(gè)過程都是勻速的，分析這個(gè)過程中機(jī)械能是否守恒？受力分析：能量轉(zhuǎn)化分析：小結(jié)：當(dāng)有除了重力或彈力以外的力對物體做功時(shí)，機(jī)械能發(fā)生變化。外力做正功，物體的機(jī)械能增加，機(jī)械能增加量等于外力對物體做的功；外力做負(fù)功，物體的機(jī)械能減少，機(jī)械能減少量等于外力對物體做的功。所以物體所處的系統(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)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，這個(gè)結(jié)論就是功能原理。能量的轉(zhuǎn)化不一定局現(xiàn)在機(jī)

3、械能內(nèi)部。200年來，科學(xué)家們一直在關(guān)注自然現(xiàn)象之間的普遍聯(lián)系與各種能量的相互轉(zhuǎn)化。1801年，英國化學(xué)家戴維發(fā)現(xiàn)電流的化學(xué)效應(yīng)電和化學(xué)的聯(lián)系1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)電與磁的聯(lián)系1821年，德國物理學(xué)家賽貝克發(fā)現(xiàn)溫差電現(xiàn)象熱與電的聯(lián)系1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象電與磁的聯(lián)系1840年，焦耳發(fā)現(xiàn)電流的熱效應(yīng)電與熱的聯(lián)系1843年，焦耳測定了熱功當(dāng)量的數(shù)值力與熱的聯(lián)系1843年，德國的醫(yī)生與物理學(xué)家邁爾描述了能量守恒定律1847年，亥姆霍茲從理論上概括和總結(jié)了能量守恒定律一能量守恒定律1、能量守恒定律的內(nèi)容能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)

4、移到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。理解：機(jī)械能守恒定律的條件是只有重力或彈力做功；而能量守恒定律是自然界的最基本最普遍的規(guī)律之一，具有普適性，經(jīng)過了無數(shù)實(shí)踐的檢驗(yàn)的一條真理。2、導(dǎo)致能量守恒定律最后確定的兩類重要事實(shí)確立了永動(dòng)機(jī)不可能性和發(fā)現(xiàn)了各種自然現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系與能量轉(zhuǎn)化例題：在學(xué)習(xí)了多種形式的能的基礎(chǔ)上，學(xué)生舉例所知道的能并舉出能量相互轉(zhuǎn)化的例子。例子1：電燈能夠發(fā)光發(fā)熱是因?yàn)殡娔苻D(zhuǎn)化成了光能和內(nèi)能；例子2：兩物體相互摩擦的時(shí)候，溫度會升高是因?yàn)闄C(jī)械能轉(zhuǎn)化成為了內(nèi)能；例子3：發(fā)射火箭的時(shí)候，化學(xué)能轉(zhuǎn)化成為了機(jī)械能；例子4：汽車行駛的時(shí)候，化學(xué)能轉(zhuǎn)化成為了機(jī)械

5、能；思考：既然能量是守恒的，我們?yōu)槭裁催€要節(jié)約能源？二能源和能量耗散1能量耗散問題1：騎自行車在路口遇到紅燈時(shí)要?jiǎng)x車，能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？問題2：這些散發(fā)在環(huán)境中的內(nèi)能能否自發(fā)收集起來重新利用？這種一旦把能量釋放出去，就不會再次自發(fā)聚集起來供人類重新利用的現(xiàn)象叫能量耗散。能量耗散表明，在能源的利用過程中，能量在總量上并沒有減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了。從便于利用的變成不便于利用的了。這是能源危機(jī)更深層次的含義，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。在能源的利用過程中，以上說明能量轉(zhuǎn)化有方向性，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制約，所以能量的利用是有條件的，也是有

6、代價(jià)的。所以我們在節(jié)約能源的同時(shí)要開發(fā)可再生能源。2、能源：常規(guī)能源石油、煤、天然氣新能源太陽能、風(fēng)能、潮汐能、氫能、核能、生物能能源問題的解決：（1）、開發(fā)和利用新能源：前景非常廣闊，目前技術(shù)還不成熟，需要投入的資金非常巨大例1、風(fēng)能將成為21世紀(jì)大規(guī)模開發(fā)的一種可再生清潔能源。風(fēng)力發(fā)電機(jī)是將風(fēng)能(氣流的動(dòng)能)轉(zhuǎn)化為電能的裝置。其主要部件包括風(fēng)輪機(jī)、齒輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等。如圖所示。風(fēng)輪機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)所掃過的面積為風(fēng)力發(fā)電機(jī)可接受的風(fēng)能的面積。設(shè)空氣密度為p,氣流速度為V，風(fēng)輪機(jī)葉片長度為r，求單位時(shí)間內(nèi)流向風(fēng)輪機(jī)的最大風(fēng)能pm在風(fēng)速和葉片數(shù)確定的情況下，要提高風(fēng)輪機(jī)單位時(shí)間接受的風(fēng)能，簡述可采取的措

7、施。已知風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率p與p成正比。某風(fēng)力發(fā)電機(jī)在風(fēng)速V二9mjs時(shí)能夠m1輸出電功率P二540kw。我國某地區(qū)風(fēng)速不低于v二6ms的時(shí)間每年約為5000小時(shí)。12試估算這臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)在該地區(qū)的最小年發(fā)電量是多少千瓦時(shí)？解：(1)風(fēng)垂直流向風(fēng)輪機(jī)時(shí)，提供的風(fēng)能功率最大。單位時(shí)間內(nèi)垂直流向葉片旋轉(zhuǎn)面積的氣體質(zhì)量為pvs，s=nr2風(fēng)能的最大功率可表示為P=1(Pvs)v2二1Pv兀r2V2二1兀pr2V3m222采取措施合理，如增加葉片長度，安裝調(diào)向裝置保持風(fēng)輪機(jī)正向迎風(fēng)等。p1=x540kw=160kw，v)3(2)按題意，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率為P=-22v最小年發(fā)電量約為w=pt=16

8、0 x5000kw-h=8x105kw-h2練習(xí)：解：(1)依題意可知，三峽水庫第二期蓄水后，用于發(fā)電的水流量每秒為1.35x104m33500m3=10000m3/s,每秒鐘轉(zhuǎn)化為電能是：mghx20%=pVghx20j=1.0 x103x1.0 x104x10 x135x20%J/s=2.7x109J/s發(fā)電功率最大是2.7x109W=2.7x106kW。(2)設(shè)三口之家每戶的家庭生活用電功率為1kW,考慮到不是每家同時(shí)用1kW的電，我們平均每家同時(shí)用電0.5kW，則三峽發(fā)電站能供給=5.4x106戶用電，人口數(shù)為3x5.4x106=16.2x106人，即可供16個(gè)百萬人口城市的生活用電。（2）、節(jié)約使用常規(guī)能源：城市能源系統(tǒng)優(yōu)化：個(gè)體建筑排熱應(yīng)納入綜合能源系統(tǒng)。新型的建筑材料：保溫隔熱的墻體材料等日常生活中的節(jié)能：例2、隨著人類能量消耗的迅速增加，如何有效地提高能量利用率是人類所面臨的一項(xiàng)重要任務(wù).如圖是上海明珠線某輕軌車站的設(shè)計(jì)方案，與站臺連接的軌