(中職)302第二節(jié)-能量守恒定律及其應(yīng)用電子教案

（中職）302第二節(jié)能量守恒定律及其應(yīng)用電子教案（中職）302第二節(jié)能量守恒定律及其應(yīng)用電子教案（中職）302第二節(jié)能量守恒定律及其應(yīng)用電子教案主題三熱現(xiàn)象及能量守恒第二節(jié)能量守恒定律及其應(yīng)用教學(xué)設(shè)計案例課程內(nèi)容第二節(jié)能量守恒定律及其應(yīng)用課程類型啟發(fā)講授課課時2學(xué)時教材內(nèi)容分析本節(jié)主要讓學(xué)生了解熱力學(xué)第一定律，知道熱傳遞和做功對物體熱力學(xué)能的影響。通過有關(guān)史實，了解能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)過程，體會人類對自然界的探索是不斷深入的。知道能量守恒是自然界中最基本、最普遍的規(guī)律之一，能運用能量守恒定律解釋自然界中簡單的能量轉(zhuǎn)化問題。了解能源與人類生存和社會發(fā)展的關(guān)系，知道可持續(xù)發(fā)展的重大意義，逐漸養(yǎng)成節(jié)約能源的生活習(xí)慣。學(xué)情分析熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律的一種特殊形式，是學(xué)生在初中時沒有接觸過的內(nèi)容，而且又涉及較多的物理規(guī)定和數(shù)學(xué)計算，因此既是重點，又是難點。能量守恒定律是自然界中各種自然現(xiàn)象都遵循的普遍規(guī)律，雖然學(xué)生在初中學(xué)習(xí)過，但依然是本節(jié)的重點，要讓學(xué)生增強理解，并努力運用其分析和解決實際問題。教學(xué)目標1．了解熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律，形成物體熱力學(xué)能的變化與做功和熱傳遞的多少有關(guān)、能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中總量保持不變等物理觀念，并能應(yīng)用其解釋永動機為什么不能制造出來等問題。2．了解熱力學(xué)第一定律表述中運用的數(shù)學(xué)方法，了解從各種能量形式的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移現(xiàn)象中總結(jié)出能量守恒定律的歸納方法，了解從能量守恒定律可以推導(dǎo)出永動機不可能被制造出來的演繹法。3．通過交流討論的形式，運用熱力學(xué)第一定律解釋生活中相關(guān)現(xiàn)象，發(fā)展技術(shù)運用等核心素養(yǎng)，通過撰寫研究小報告、科技小論文，運用能量守恒定律解釋生活中相關(guān)現(xiàn)象，增強探究設(shè)計等核心素養(yǎng)。4．了解我國在新能源開發(fā)方面的建設(shè)成就，增強家國情懷，養(yǎng)成低碳生活習(xí)慣，了解能源與人類生存及社會發(fā)展的關(guān)系，知道可持續(xù)發(fā)展的重大意義，增強節(jié)約能源的社會責任感。教學(xué)重點讓學(xué)生了解熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律。教學(xué)難點了解熱力學(xué)第一定律公式的物理意義及其中使用的數(shù)學(xué)方法，運用能量守恒定律解釋自然界中的能量轉(zhuǎn)化問題。教學(xué)策略讓學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)與合作學(xué)習(xí)了解新知識，形成新觀念，受到科學(xué)方法熏陶。主要教法啟發(fā)式講授、組織合作學(xué)習(xí)主要學(xué)法自主學(xué)習(xí)、思考討論、合作學(xué)習(xí)教學(xué)資源多媒體課件展示系統(tǒng)等。課堂實施教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖課前準備1.什么是熱力學(xué)第一定律？2.電冰箱的制冷原理大致是怎樣的？3.常見的能量形式有哪些？4.常見的能量轉(zhuǎn)換形式有哪些？5.發(fā)現(xiàn)能量守恒定律的科學(xué)家主要有哪些？6.什么是能量守恒定律？7.太陽能照射到地球上主要轉(zhuǎn)化為什么形式的能量？8.永動機為什么不能被制造出來？1.安排學(xué)生進行預(yù)習(xí)（閱讀教材、觀看老師提供的微課視頻）。2.就學(xué)生提出的問題進行有針對性地備課，準備在課堂上學(xué)生討論時給予指導(dǎo)。對教材和教學(xué)視頻進行學(xué)習(xí)和思考，并與同學(xué)討論其中發(fā)現(xiàn)的問題，將疑問反饋給老師。讓學(xué)生通過課前自主學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)自己不理解的問題，準備到課堂上與同學(xué)討論，與老師交流，解決疑問。課堂實施新課引入創(chuàng)設(shè)情境：現(xiàn)代家庭離不開電冰箱和空調(diào)器，如圖所示，人們可以利用電冰箱在炎熱的夏天吃到冰鎮(zhèn)西瓜，也可以讓蔬菜、食品長時間保鮮；利用空調(diào)器可以在炎熱的夏季創(chuàng)造出涼爽潔凈的空氣環(huán)境，也可以在嚴寒的冬季創(chuàng)造出溫暖舒適的生活空間。展示圖片、提問：電冰箱和空調(diào)器是如何工作的呢？觀看、思考激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動力，明確學(xué)習(xí)目標新課教學(xué)我們已經(jīng)知道，做功和熱傳遞都可以改變物體的熱力學(xué)能。如果一個物體從外界吸收熱量Q，則物體的熱力學(xué)能增加Q；如果同時外界又對物體做功W，則物體的熱力學(xué)能又要增加W。則在整個過程之后，該物體的熱力學(xué)能的增加量為ΔE＝Q＋W這個公式可以理解為：物體熱力學(xué)能的增加等于外界向它傳遞的熱量與外界對它做功的和。這就是熱力學(xué)第一定律。講解傾聽、理解讓學(xué)生理解熱力學(xué)第一定律。在熱力學(xué)第一定律的公式中，各物理量的物理意義是這樣規(guī)定的：物體的熱力學(xué)能增加時，ΔE＞0；熱力學(xué)能減少時，ΔE＜0。外界對物體做功時，W＞0；物體對外界做功時，W＜0。物體從外界吸熱時，Q＞0；物體向外界放熱時，Q＜0。做功反映了物體之間機械能和熱力學(xué)能的轉(zhuǎn)化，熱傳遞反映了物體之間熱力學(xué)能的轉(zhuǎn)移。熱力學(xué)第一定律表示，做功和熱傳遞提供給物體多少能量，物體的熱力學(xué)能就增加多少，能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中是守恒的。講解傾聽讓學(xué)生理解熱力學(xué)第一定律中各物理量的物理意義及計算規(guī)則。示例空氣壓縮機在一次壓縮過程中，活塞對氣缸中的氣體做功為2000J，同時氣體的熱力學(xué)能增加了1800J，則在此過程中，氣體與外界傳遞了多少熱量？是吸熱還是放熱？分析由活塞對氣體做功為2000J，可知W＞0，即W＝2000J；由氣體的熱力學(xué)能增加1800J，可知ΔE＞0，即ΔE＝1800J。利用熱力學(xué)第一定律即可求解外界與氣體之間傳遞的熱量Q，然后根據(jù)其正負判斷，是氣體向外界放熱，還是從外界吸熱。解由熱力學(xué)第一定律公式ΔE＝Q＋W，得Q＝ΔE－W＝（1800－2000）J＝－200JQ＜0，表示氣體向外界放熱200J。講解傾聽讓學(xué)生了解運用熱力學(xué)第一定律解決問題的步驟和形式?！緫?yīng)用與拓展】電冰箱的制冷原理一般情況下，熱量總是從高溫物體傳遞到低溫物體，但是電冰箱卻能實現(xiàn)從低溫空間中吸取熱量，傳遞給外部的高溫空間，從而使電冰箱內(nèi)部始終保持較低的溫度。它是怎么實現(xiàn)這一過程的呢？展示圖片、組織自主學(xué)習(xí)、巡視、答疑觀看、閱讀、質(zhì)疑、理解讓學(xué)生了解熱力學(xué)第一定律在電冰箱中的應(yīng)用。半導(dǎo)體制冷冰箱采用半導(dǎo)體制冷技術(shù)，當電流流過半導(dǎo)體材料時，通過兩端接點處發(fā)生的釋放或吸收熱量實現(xiàn)制冷。如圖所示即為一款半導(dǎo)體制冷冰箱。目前，半導(dǎo)體制冷溫差可達150℃。展示圖片、講述觀看、傾聽、了解讓學(xué)生了解半導(dǎo)體制冷技術(shù)?；貞?yīng)“情境與問題”中的問題。空調(diào)器的制冷系統(tǒng)跟電冰箱的制冷系統(tǒng)幾乎一樣，壓縮機工作時，制冷劑從室內(nèi)吸熱，向室外放熱，達到降低室內(nèi)溫度的目的。如果使制冷劑逆向循環(huán)，使它在室內(nèi)完成冷凝、放熱，在室外完成蒸發(fā)、吸熱，可達到提高室內(nèi)溫度的目的?；貞?yīng)“情境與問題”中的問題。傾聽、理解讓學(xué)生了解空調(diào)器的工作原理。不同的物質(zhì)有不同的運動形式，每種運動形式都有一種對應(yīng)的能量，跟機械運動對應(yīng)的是機械能，跟熱運動對應(yīng)的是熱力學(xué)能，跟其他運動形式對應(yīng)的還有電能、磁能、光能、核能、化學(xué)能等。講述傾聽讓學(xué)生了解生活中常見的能量形式。通過對機械運動的研究，人們發(fā)現(xiàn)物體的動能和勢能可以互相轉(zhuǎn)化，在一定的條件下，機械能守恒；通過對熱現(xiàn)象的研究，人們發(fā)現(xiàn)機械能可以和熱力學(xué)能互相轉(zhuǎn)化，如外界對物體做功會增加物體的熱力學(xué)能，物體對外界做功會減少物體的熱力學(xué)能；通過對其他運動形式的研究，人們發(fā)現(xiàn)其他形式的能也可以互相轉(zhuǎn)化，如：通電導(dǎo)線發(fā)熱，電能轉(zhuǎn)化為熱力學(xué)能；燃料燃燒生熱，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱力學(xué)能；利用發(fā)電機發(fā)電，機械能轉(zhuǎn)化為電能；等等。組織學(xué)生合作學(xué)習(xí)、巡視、指導(dǎo)、答疑合作學(xué)習(xí)、觀察、討論、質(zhì)疑引導(dǎo)學(xué)生分析、討論常見的能量轉(zhuǎn)化形式。在19世紀中葉，邁耶、焦耳和亥姆霍茲等科學(xué)家經(jīng)過長期的實驗探索，共同歸納出以下規(guī)律：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中其總量保持不變。這就是能量守恒定律。這是自然界中具有普遍意義的定律之一，也是各種自然現(xiàn)象都遵循的普遍規(guī)律。講解傾聽、理解、記憶讓學(xué)生理解能量守恒定律。在自然界中，每時每刻都進行著各種不同形式能量的互相轉(zhuǎn)化。太陽光照射到地球上，把太陽能轉(zhuǎn)化為熱力學(xué)能溫暖著萬物，形成適宜人類生存的舒適環(huán)境；有些地區(qū)（如沙漠）的空氣溫度升高得快，被加熱的空氣上升，周圍地區(qū)（如海洋）的溫度較低的空氣來補充，于是空氣流動形成了風，太陽能轉(zhuǎn)化為空氣的機械能；太陽光把地面、海面的水加熱，蒸發(fā)的水汽上升到高空就形成云，又以雨、雪的形式落到地勢較高的地方，匯集成江河流向海洋，太陽能又轉(zhuǎn)化為水的機械能，如圖所示。展示圖片、講解觀看、傾聽、理解、記憶讓學(xué)生了解太陽能照射到地球上的轉(zhuǎn)化情況，了解能量守恒定律的應(yīng)用。17～18世紀，為了滿足生產(chǎn)對動力日益增長的需要，許多人曾致力于設(shè)計和制造一種機器。這種機器不需要消耗燃料，卻可以源源不斷地對外做功，被稱為第一類永動機。如圖所示的機構(gòu)就是其中的一種。講述、組織合作學(xué)習(xí)、提問：與同學(xué)討論，上面這個輪子會不會轉(zhuǎn)動？原因是什么？傾聽、討論、回答：這個輪子不會轉(zhuǎn)動。右邊每個球的力矩大但個數(shù)少，輪子的力矩平衡。讓學(xué)生了解永動機的制造歷史及不能造成的原因，鞏固能量守恒的觀念。【應(yīng)用與拓展】新能源的開發(fā)利用與環(huán)境保護太陽能、核能、風能、海洋能、地熱能、水力能和生物質(zhì)能等。組織學(xué)生自主學(xué)習(xí)、巡視、指導(dǎo)、答疑閱讀、質(zhì)疑讓學(xué)生了解新能源相關(guān)內(nèi)容?！拘袨榕c責任】我國堅持走綠色發(fā)展道路，推進美麗中國建設(shè)，已經(jīng)成為世界上節(jié)能減排、利用新能源的第一大國。我們要樹立綠水青山就是金山銀山的理念，踐行節(jié)約能源的綠色生活方式，如多乘公交出行，不將空調(diào)溫度調(diào)得過高或過低，做到人走燈燈熄等，為我國按期實現(xiàn)碳達峰、碳中和的目標做出自己的貢獻。講述傾聽讓學(xué)生樹立綠水青山就是金山銀山的理念，踐行節(jié)約能源的綠色生活方式。自由討論本節(jié)的主要內(nèi)容講完了，同學(xué)還有哪些疑問，自由提問，小組討論，自由搶答。組織學(xué)生自由提問、討論，或回答問題。向老師提出自己的疑問、回答同學(xué)的問題。通過思想的碰撞，發(fā)展學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新的核心素養(yǎng)。歸納總結(jié)本節(jié)學(xué)習(xí)了熱力學(xué)第一定律、能量守恒定律及其應(yīng)用，能用其解釋永動機不能造成的原因，受到了環(huán)境保護、綠色發(fā)展的教育等。歸納總結(jié)本節(jié)所學(xué)內(nèi)容。傾聽、記憶幫助學(xué)生鞏固所學(xué)。課后提升書面作業(yè)實踐與探索3—2中第1、2、3、5題，任選2題，與同學(xué)討論后，獨立完成。實踐活動實踐與探索3—2中第4、6題，任選一題，與同學(xué)合作完成。板書設(shè)計略。評價反饋本節(jié)課堂上學(xué)生回答問題得到的