3.3能量守恒定律 教案

.3能量守恒定律〖教材分析〗本節(jié)是對(duì)熱力學(xué)知識(shí)內(nèi)容的總結(jié)和擴(kuò)展。能量就是從千差萬(wàn)別的各種自然現(xiàn)象中抽象出來(lái)的概念。學(xué)生學(xué)習(xí)到這里，已經(jīng)可以從內(nèi)轉(zhuǎn)化和守恒擴(kuò)展到自然界各種能量的轉(zhuǎn)化和守恒了。能量從更深的層次上反映了物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和相互作用的本質(zhì)。能量守恒定律是人們認(rèn)識(shí)自然的重要工具。學(xué)習(xí)本節(jié)使學(xué)生建立起能量的觀點(diǎn)，學(xué)會(huì)用能量的觀點(diǎn)看問(wèn)題?！冀虒W(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)〗物理觀念∶通過(guò)學(xué)習(xí)物理學(xué)史，感受建立能量的觀點(diǎn)的過(guò)程，樹(shù)立能量守恒的世界觀?？茖W(xué)思維∶了解永動(dòng)機(jī)模型，理解永動(dòng)機(jī)不可制成的原因?？茖W(xué)探究：通過(guò)學(xué)習(xí)能量概念的建立過(guò)程，體驗(yàn)科學(xué)家探究規(guī)律的艱辛與執(zhí)著。學(xué)習(xí)他們堅(jiān)韌不拔的精神。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任∶理解能量守恒定律，能用能量守恒的觀點(diǎn)解釋自然現(xiàn)象，指導(dǎo)實(shí)踐活動(dòng)。體會(huì)能量守恒定律是最基本、最普遍的自然規(guī)律之一。〖教學(xué)重難點(diǎn)〗教學(xué)重點(diǎn)：能量守恒定律及其應(yīng)用。教學(xué)難點(diǎn)：能量守恒定律及其應(yīng)用?！冀虒W(xué)準(zhǔn)備〗多媒體課件等?！冀虒W(xué)過(guò)程〗一、新課引入讓"飲水小鴨""喝"完一口水后，直立起來(lái)。直立一會(huì)兒，又會(huì)慢慢俯下身去，再"喝"一口，然后又會(huì)直立起來(lái)。如此循環(huán)往復(fù)、、、、、這種"飲水小鴨"玩具是一架永動(dòng)機(jī)嗎?動(dòng)態(tài)圖展示“飲水小鴨”。二、新課教學(xué)（一）探索能量守恒的足跡1.人類對(duì)能量的認(rèn)識(shí)動(dòng)態(tài)圖分別展示：描述熱運(yùn)動(dòng)的內(nèi)能、描述機(jī)械運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能、描述光輻射的光能。能量的概念是人類在對(duì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行長(zhǎng)期探索中建立起來(lái)的。所有自然現(xiàn)象都涉及能量，不同形式的運(yùn)動(dòng)都可以用能量來(lái)描述。動(dòng)態(tài)圖分別展示：各種能量之間的相互轉(zhuǎn)化。要用聯(lián)系的觀點(diǎn)去觀察自然，我們可以用能量的觀念把熱、電、光、磁等都統(tǒng)一起來(lái)描述。2.能量守恒觀念的形成科學(xué)家貢獻(xiàn)蓋斯化學(xué)反應(yīng)放出的熱量與反應(yīng)步驟無(wú)關(guān)焦耳功熱等價(jià)邁爾提出能量守恒的思想亥姆霍茲概括和總結(jié)能量守恒定律（二）能量守恒定律能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持不變。1.熱力學(xué)領(lǐng)域：ΔU=Q+W，其中Q熱傳遞的過(guò)程是能量的轉(zhuǎn)移，一個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移出多少熱量，另一個(gè)系統(tǒng)就收獲多少，但總和不變。W做功的過(guò)程就是機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，外界對(duì)系統(tǒng)做了多少功，就消耗了多少機(jī)械能。同時(shí)系統(tǒng)也就增加了多少內(nèi)能，能量也是守恒的?？傊?，熱力學(xué)第一定律其實(shí)就是能量守恒定律在熱學(xué)中的體現(xiàn)。2.能量守恒定律的具體體現(xiàn)還有：在力學(xué)中，當(dāng)系統(tǒng)只有重力和彈力做功時(shí)，系統(tǒng)的動(dòng)能與勢(shì)能會(huì)發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，而動(dòng)能與勢(shì)能的總量保持不變，這就是機(jī)械能守恒定律。在電學(xué)中：閉合電路歐姆定律，以及電磁學(xué)中的楞次定律都是能量守恒定律的具體體現(xiàn)。所以說(shuō)能量守恒定律是自然界最普遍、最和諧、最可靠的自然規(guī)律。3.能量守恒定律說(shuō)明：①自然界存在著多種不同形式的運(yùn)動(dòng)，每種運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)著一種形式的能量。機(jī)械運(yùn)動(dòng)———機(jī)械能熱運(yùn)動(dòng)———內(nèi)能化學(xué)運(yùn)動(dòng)——化學(xué)能電荷運(yùn)動(dòng)——電能生物運(yùn)動(dòng)——生物能原子核內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)——原子能②不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化。③能量守恒定律適用于任何物理現(xiàn)象和物理過(guò)程。（三）永動(dòng)機(jī)不可能制成分析："問(wèn)題"欄目中的飲水小鴨，是因?yàn)樾▲嗩^部"飲水"后水不斷蒸發(fā)，吸收了察覺(jué)不到的空氣的熱量，重心不斷的轉(zhuǎn)移，才使小鴨能夠持續(xù)工作下去。思考與討論17～18世紀(jì)，許多人致力于制造一種機(jī)器，它不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷地對(duì)外做功，史稱"第一類永動(dòng)機(jī)"。圖3.3-2展示了其中的一種設(shè)計(jì)。然而，為此目的的任何嘗試都失敗了。這是為什么呢?動(dòng)態(tài)圖播放永動(dòng)機(jī)。動(dòng)態(tài)圖播放：任何動(dòng)力機(jī)械的作用都是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因：永動(dòng)機(jī)的思想違背了能量守恒定律。課堂練習(xí)例1：永動(dòng)機(jī)是不可能制成的，這是因?yàn)椋ǎ┎环蠙C(jī)械能守恒定律做功產(chǎn)生的熱量不符合熱功當(dāng)量違背了熱力學(xué)第一定律D.找不到合適的材料和合理的設(shè)計(jì)方案解析：第一類永動(dòng)機(jī)違背了熱力學(xué)第一定律，所以是不可能制成的。故選項(xiàng)C正確。例2：關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的說(shuō)法中正確的是A.舉重運(yùn)動(dòng)員把重物舉起來(lái)，體內(nèi)的一部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能B.電流通過(guò)電阻絲使電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C.內(nèi)燃機(jī)做功的過(guò)程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)被能的過(guò)程D.做功過(guò)程是能量轉(zhuǎn)化過(guò)程，某過(guò)程做了10J的功，一定有10J的能量發(fā)生了傳遞解析：轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移是兩個(gè)不同的概念，轉(zhuǎn)化是發(fā)生在不同形式的能之間，轉(zhuǎn)移是發(fā)生在同一種形式的能之間。選ABC。例3：一個(gè)物體在光滑的水平面上勻速滑行，則這個(gè)物體沒(méi)有能這個(gè)物體動(dòng)的能不發(fā)生變化這個(gè)物體沒(méi)有對(duì)外做功以上說(shuō)法均不正確解析：動(dòng)能不變，受力平衡，不對(duì)外做功，選BC。例4：運(yùn)動(dòng)員把原來(lái)靜止的足球踢出去，使足球獲得100J的動(dòng)能，則在運(yùn)動(dòng)員踢球的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員消耗的體能（）A.等于100JB.大于100JC.小于100JD.無(wú)法確定解析：會(huì)有一部分能量發(fā)熱損失掉，選B。例5：一顆子彈的質(zhì)量為m，一水平速度v0射入在光滑水平面上質(zhì)量為M的木塊中，子彈未穿出，最后子彈和木塊以共同速度v在水平面上勻速滑動(dòng)。求在此過(guò)程中有多少機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。解：由能量轉(zhuǎn)化與守恒有〖板書(shū)設(shè)計(jì)〗3.3能量守恒定律1.能量守恒定律：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持不變。①自然界存在著多種不同形式的運(yùn)動(dòng)，每種運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)著一種形式的能量。②不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化。③能量守恒定律適用于任何物理現(xiàn)象和物理過(guò)程。2.永動(dòng)機(jī)不可能制成，違背了能量守恒定律?！冀虒W(xué)反思〗本課的內(nèi)容較為簡(jiǎn)單，在前面的必修教材里已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)。那么我們要注意的就是能量守恒定在熱力學(xué)中的具體體現(xiàn)，做好