《能量守恒定律與能源》示范教案

1、PAGE10新人教版高中物理必修二同步教案第七章機(jī)械能守恒定律第十節(jié)能量守恒定律與能源【教學(xué)目標(biāo)】知識(shí)與技能理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散。過(guò)程與方法通過(guò)對(duì)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情感、態(tài)度與價(jià)值觀感知我們周?chē)茉吹暮纳?，?shù)立節(jié)能意識(shí)?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】能量守恒定律的內(nèi)容。【教學(xué)難點(diǎn)】理解能量守恒定律的確切含義?！窘虒W(xué)課時(shí)】1課時(shí)【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

2、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,

3、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)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。答案1做功能量、動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、內(nèi)能機(jī)械運(yùn)動(dòng)熱運(yùn)動(dòng)總量減少增加等于某

4、種形式等于能量之間轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移多少量度消滅創(chuàng)生轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移保持不變E初=E終E增=E減柴薪時(shí)期、煤炭時(shí)期、石油時(shí)期自動(dòng)聚集收集重新利用【探究學(xué)習(xí)】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，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

5、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)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

6、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，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)?；卮饘W(xué)生可能提出的問(wèn)題。【課堂訓(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

7、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；電場(chǎng)

8、力做功:電勢(shì)能與其他能相互轉(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，A、B的質(zhì)量分別為

9、mA、mB。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：由于連結(jié)AB繩子在運(yùn)動(dòng)過(guò)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：FhWmBgh=eqf1,2mAmBv2求得：W=FhmBgheqf1,2mAmBv2ABKF2-10-12-10-2ABKF2-10-12-10-2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

10、，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：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E=A-BC-D；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Ep=-C；滑塊機(jī)械能的改變等于重力之外的其他力做的功，因此E=ABD3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,但在利用的品質(zhì)上降

11、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)

12、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:在含鹽量高的湖水的表面吸收了太陽(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升高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,將所吸收的郜分太陽(yáng)能帶到湖底,使湖底溫度越來(lái)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