高三物理教案：《能量守恒定律與能源》教學設計

　　一、教材分析

　　《能量守恒定律與能源》是人教版高中物理必修二第七章《機械能》第十節(jié)的教學內(nèi)容，主要學習能量守恒定律和能源、能量耗散的定義。感知我們周圍能源的耗散，樹立節(jié)能意識。

　　二、教學目標

　　知識與技能

　　理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散。

　　過程與方法

　　通過對生活中能量轉化的實例分析，理解能量守恒定律的確切含義

　　情感、態(tài)度與價值觀

　　感知我們周圍能源的耗散，樹立節(jié)能意識。

　　三、教學重點難點

　　教學重點

　　能量守恒定律的內(nèi)容。

　　教學難點

　　理解能量守恒定律的確切含義。

　　四、學情分析

　　我們的學生屬于平行分班，沒有實驗班，學生已有的知識和實驗水平有差距。需要教師指導并多給實例分析給予直觀的認識。

　　五、教學方法

　　探究、講授、討論、練習

　　六、課前準備

　　1．學生的學習準備：預習《能量守恒定律與能源》，并填寫學案。

　　2．教師的教學準備：多媒體課件制作，課前預習學案，課內(nèi)探究學案，課后延伸拓展學案。

　　七、課時安排：1課時

　　八、教學過程

　　(一)預習檢查、總結疑惑

　　檢查落實了學生的預習情況并了解了學生的疑惑，使教學具有了針對性。

　�。ǘ�）情景導入、展示目標。

　　教師首先提問：我們已學習了多種形式的能，請同學們說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化的，請你舉幾個能量轉化的例子。

　　設計意圖：步步導入，吸引學生的注意力，明確學習目標。

　　（三）合作探究、精講點撥。

　　引入新課

　　教師活動：提出問題：我們已學習了多種形式的能，請同學們說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化的，請你舉幾個能量轉化的例子。

　　學生活動：思考并回答問題，列舉實例。

　　教師活動：演示實驗1：在一個玻璃容器內(nèi)放入沙子，拿一個小鐵球分別從某一高度釋放，使其落到沙子中。

　　思考：小球運動過程中機械能是否守恒？請說出小球運動過程中能量的轉化情況。

　　演示實驗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，過一段時間，小木塊停止運動。

　　思考：小木塊運動過程中機械能是否守恒？請說出小球運動過程中能量的轉化情況。

　　學生活動：觀察實驗并積極思考。討論后，選出代表發(fā)表見解。

　　教師活動：聽取學生匯報，總結點評�；卮饘W生可能提出的問題。

　　點評：通過學生舉例和演示實驗，說明各種形式的能量可以相互轉化，增強學生的感性認識，并激發(fā)學生的學習興趣，喚起學生強烈的求知欲。

　　教師活動：引入課題：以上實驗表明，各種形式的能量可以相互轉化，一種能量減少，必有其他能量增加，一個物體的能量減少，必定其他物體能量增加，能量的總和并沒有不化。這就是我們今天要學習的能量守恒定律。

　　進行新課

　　1、能量守恒定律

　　教師活動：引導學生閱讀教材，說出能量守恒定律的內(nèi)容，并引用教材上的話，說明能量守恒定律的建立有何重大意義？

　　歷史上曾有人設想制造一種不需要消耗任何能源就可以不斷做功的機器，即永動機，這樣的機器能不能制成？為什么？

　　學生活動：認真閱讀教材，思考并回答問題

　　教師活動：提出問題，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：引導學生閱讀教材，了解人類應用能源的歷程，能源對人類社會發(fā)展所起的作用；人類在利用能源的同時也對環(huán)境造成了嚴重污染。

　　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？

　　學生活動：認真閱讀教材，思考并回答問題。

　　教師活動：聽取學生匯報，總結點評�；卮饘W生可能提出的問題。

　　【課堂訓練】

　　1．功與能

　　能是狀態(tài)量，功是過程量。不同形式的能量之間的轉化是通過做功實現(xiàn)的。做功的過程就是各種形式的能量之間轉化(或轉移)的過程。且做了多少功,就有多少能量發(fā)生轉化(或轉移),因此,功是能量轉化的量度。如舉重運動員把重物舉起來,對重物做了功這一過程中,運動員通過做功消耗了體內(nèi)的化學能,轉化為重物的重力勢能.并且,運動員做了多少功,就有多少化學能轉化為重力勢能。能量的具體值往往無多大意義,我們關心的大多是能量的變化量,能量的變化必須通過做功才能實現(xiàn),某種力做功往往與某一具體的能量變化相聯(lián)系。

　　例1．分析常見力做功與能量轉化的對應關系：

　　重力做功： 　　        彈力做功：

　　電場力做功：　　       電流做功：

　　解答：重力做功：重力勢能和其他能相互轉化；　　彈力做功:彈性勢能和其他能相互轉化；

　　電場力做功:電勢能與其他能相互轉化；　　 電流做功:電能和機械能等其他形式的能相互轉化

　　2． 能量守恒定律

　�、拍芰渴睾愣�律是貫穿整個物理學的基本規(guī)律之一,是學習物理學的一條主線。

　�、埔�分清系統(tǒng)中有多少種形式的能,發(fā)生了哪些轉化和轉移.

　　⑶滑動摩擦力與相對距離的乘積在數(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式時的兩條基本思路。

　　例2．如圖2-10-1所示，在水平桌面的邊角處有一輕質光滑的定滑輪K，一條不可伸長的輕繩繞過K分別與物塊A、B相連，A、B的質量分別為mA、mB。開始時系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)�，F(xiàn)用一水平恒力F拉物塊A，使物塊B上升。已知當B上升距離為h時，B的速度為v。求此過程中物塊A克服摩擦力所做的功。重力加速度為g。

　　解答：由于連結AB繩子在運動過程中未松，故AB有一樣的速度大小，對AB系統(tǒng)，由功能關系有：

　　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，小滑塊沿斜面運動了一段距離。若已知在這過程中，拉力F所做的功的大�。ń^對值）為A，斜面對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。當用這些量表達時，小滑塊的動能的改變（指末態(tài)動能減去初態(tài)動能）等于多少？，滑塊的重力勢能的改變等于多少？滑塊機械能（指動能與重力勢能之和）的改變等于多少？

　　解析：根據(jù)動能定理，動能的改變等于外力做功的代數(shù)和，其中做負功的有空氣阻力，斜面對滑塊的作用力的功（因彈力不做功，實際上為摩擦阻力的功），因此ΔEk=A - B+C - D；

　　根據(jù)重力做功與重力勢能的關系，重力勢能的減少等于重力做的功，因此ΔEp= - C；

　　滑塊機械能的改變等于重力之外的其他力做的功，因此ΔE = A – B – D

　　3．能源和能量耗散

　　能量耗散表明,在能源的利用過程中，即在能量的轉化過程中,能量在數(shù)量上并未減少,但在利用的品質上降低了,從便于利用的變成不便于利用的了。是能源危機更深層次的含意,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)能和開發(fā)新的能源已是人類必須面對的實際問題.能源對造福人類具有極重要的意義,節(jié)約每一份能源,不僅能提高能源的利用價值,對于維護人類賴以生存的環(huán)境也有不可忽視的作用新的能源有待于人類去開發(fā).有待開發(fā)和利用的新能源主要指:太陽能、地熱能、風能、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,所以人們也稱它們?yōu)榛�石燃�?由于這些能源是不能再次生產(chǎn),也不可能重復使用的,所以稱為非再生能源

　　例4．太陽能的儲存一直是個難題.科學家發(fā)現(xiàn),鹽水湖被太陽曬久了,湖底的濕度會越來越高,并難以通過湖水的對流將熱散發(fā)出去，而淡水湖不具備這一特點.根據(jù)這一特點,可以利用鹽水湖來儲存太陽能.你能分析這是為什么嗎?你能根據(jù)這規(guī)律設計出一種儲存太陽能的具體方案嗎？（提示:鹽水湖中含鹽量高的湖水密度大,總是留存湖底不會上浮)

　　解答:在含鹽量高的湖水的表面吸收了太陽能之后,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在重力作用下下沉,將所吸收的郜分太陽能帶到湖底,使湖底溫度越來越高.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再向上運動,將熱量散失,這就使得太陽能得到儲存.

　　【課后思考】

　　有人設計了這樣一臺“永動機”：距地面一定高度架設一個水槽，水從槽底的管中流出，沖擊一個水輪機，水輪機的軸上安裝一個抽水機和一個砂輪．他指望抽水機把地面水槽里的水抽上去，這樣循環(huán)不已，機器不停地轉動，就可以永久地用砂輪磨制工件做功了（下圖）．

　　請你分析一下，高處水槽中水的勢能共轉變成哪幾種形式的能，說明這個機器是否能夠永遠運動下去．

　　（四）反思總結，當堂檢測。

　　教師組織學生反思總結本節(jié)課的主要內(nèi)容，并進行當堂檢測。

　　設計意圖：引導學生構建知識網(wǎng)絡并對所學內(nèi)容進行簡單的反饋糾正。（課堂實錄）

　�。ㄎ澹┌l(fā)導學案、布置預習。

　　我們已經(jīng)學習了機械能一章的所有內(nèi)容，下節(jié)課我們復習本章內(nèi)容，這節(jié)課后大家可以回顧一下本章內(nèi)容，重點是建立知識結構。并完成本節(jié)的課后練習及課后延伸拓展作業(yè)。

　　設計意圖：布置下節(jié)課的預習作業(yè)，并對本節(jié)課鞏固提高。教師課后及時批閱本節(jié)的延伸拓展訓練。

　　九、板書設計

　　一、能量守恒定律

　　二、能源和能量耗散

　　三、實例

　　十、教學反思

　　本課的設計采用了課前下發(fā)預習學案，學生預習本節(jié)內(nèi)容，找出自己迷惑的地方。課堂上師生主要解決重點、難點、疑點、考點、探究點以及學生學習過程中易忘、易混點等，最后進行當堂檢測，課后進行延伸拓展，以達到提高課堂效率的目的。

　　本節(jié)課中知識的理解還是好掌握的只是學生的感性認識少，在實際的應用中不能靈活駕馭，所以這節(jié)課重要的是多展示實例，增強學生的感性認識，同時這也充分的調動了學生學習的興趣和積極性。