魯科版必修2 能量守恒定律 第1課時(shí) 教案.doc

2.3 能量守恒定律課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)課 題 能量守恒定律課 型新授課課標(biāo)要求（1）理解和掌握物體跟外界做功和熱傳遞的過(guò)程中w、q、u的物理意義。（2）理解熱力學(xué)第一定律u =w+q 3）理解“永動(dòng)機(jī)”不能實(shí)現(xiàn)的原理。教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與能力在培養(yǎng)學(xué)生能力方面，這節(jié)課中要讓學(xué)生理解熱力學(xué)第一定律u =w+q，并會(huì)用u =w+q分析和計(jì)算問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。過(guò)程與方法在培養(yǎng)學(xué)生能力方面，這節(jié)課中要讓學(xué)生理解熱力學(xué)第一定律u =w+q，并會(huì)用u =w+q分析和計(jì)算問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。情感、態(tài)度與價(jià)值觀能量守恒定律是自然科學(xué)的基本定律之一，應(yīng)用能量守恒的觀點(diǎn)來(lái)分析物理現(xiàn)象、解決物理問(wèn)題是很重要的物理思維方法。教學(xué)重點(diǎn)1重點(diǎn)內(nèi)容是熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律，強(qiáng)調(diào)能量守恒定律是自然科學(xué)中最基本的定律。學(xué)會(huì)運(yùn)用熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律分析、計(jì)算一些物理習(xí)題。教學(xué)難點(diǎn)運(yùn)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律對(duì)具體的自然現(xiàn)象進(jìn)行分析，說(shuō)明能是怎樣轉(zhuǎn)化的，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是有難度的。教學(xué)方法教師講解，課件演示，指導(dǎo)學(xué)生看書教學(xué)程序設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程及方法環(huán)節(jié)一 明標(biāo)自學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)二次備課 “明標(biāo)自學(xué)”：1知識(shí)目標(biāo)：（1）理解和掌握物體跟外界做功和熱傳遞的過(guò)程中w、q、u的物理意義。（2）會(huì)確定的w、q、u正負(fù)號(hào)。（3）理解熱力學(xué)第一定律u =w+q（4）會(huì)用u =w+q分析和計(jì)算問(wèn)題。（4）理解能量守恒定律，能列舉出能量守恒定律的實(shí)例；（5）理解“永動(dòng)機(jī)”不能實(shí)現(xiàn)的原理。教學(xué)過(guò)程及方法環(huán)節(jié)二 合作釋疑 環(huán)節(jié)三 點(diǎn)撥拓展過(guò)程設(shè)計(jì)二次備課（）引入新課上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了改變內(nèi)能的兩種方式，做功和熱傳遞，那么它們之間有什么數(shù)量關(guān)系呢？以前我們還學(xué)習(xí)過(guò)電能、化學(xué)能等各種形式的能，它們?cè)谵D(zhuǎn)化過(guò)程中遵守什么規(guī)律呢？這節(jié)課我們就來(lái)研究這些問(wèn)題?！景鍟康诹?jié) 熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律（二）進(jìn)行新課【板書】一、做功w、熱傳遞q、內(nèi)能變化u的物理意義1做功：做功使物體內(nèi)能發(fā)生變化，實(shí)質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化，是一種形式的能量向另一種形式的能轉(zhuǎn)化。功是能量轉(zhuǎn)化的量度。2熱傳遞：是能量的轉(zhuǎn)移，內(nèi)能由一個(gè)物體傳遞給給另一個(gè)物體，傳遞的能量用q表示。3內(nèi)能的改變：是物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和勢(shì)能之和發(fā)生了變化，宏觀表現(xiàn)在溫度和體積上的變化?！景鍟慷、q、u正負(fù)號(hào)的確定1w，外界對(duì)物體做功，w取正值；物體對(duì)外界做功，w取負(fù)值。2q，物體吸熱，q取正值；物體放熱，q取負(fù)值。3，u，物體內(nèi)能增加，u取正值；物體減少，u取負(fù)值。【板書】三、w、q、u之間的關(guān)系一個(gè)物體，如果它既沒(méi)有吸收熱量也沒(méi)有放出熱量，那么，外界對(duì)它做多少功，它的內(nèi)能就增加多少一個(gè)物體，如果它既沒(méi)有對(duì)外做功，也沒(méi)有其他物體對(duì)它做功，那么，它從外界吸收多少熱量，它的內(nèi)能就增加多少如果外界既向物體傳熱又對(duì)物體做功，那么物體內(nèi)能的增加量就等于物體吸收的熱量和外界對(duì)物體做的功之和用u表示物體內(nèi)能的增加量，用q表示物體吸收的熱量，用w表示外界對(duì)物體做的功，那么u=q+w這個(gè)式子所表示的，內(nèi)能的變化量跟功、熱量的定量關(guān)系，在物理學(xué)中叫做熱力學(xué)第一定律【例題】 一定量的氣體從外界吸收了2.6105j的熱量，內(nèi)能增加了4.2105j外界對(duì)氣體做了多少功？解 由(1)式得w=uq=4.2105j2.6105j=1.6105j外界對(duì)氣體做的功是1.6105j思考與討論上題中，如果氣體吸收的熱量仍為2.6105j，但是內(nèi)能只增加了1.6105j，計(jì)算結(jié)果w將為負(fù)值怎樣解釋這個(gè)結(jié)果？一般地講，u、q、w的正值和負(fù)值各代表什么物理意義？【板書】四、能量守恒定律【課件演示】讓學(xué)生先看幾個(gè)能量轉(zhuǎn)化的例子（增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)）1機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程中能量守恒（1）運(yùn)動(dòng)的汽車緊急剎車，汽車最終停下來(lái)。這過(guò)程中汽車的動(dòng)能（機(jī)械能）轉(zhuǎn)化為輪胎和路面的內(nèi)能（假定這過(guò)程沒(méi)有與周圍物體有熱交換，既不散熱也不吸熱）。摩擦力做了多少功，內(nèi)能就增加多少。公式w=e表示了做功與內(nèi)能變化的關(guān)系，這公式也反映出做功過(guò)程中，機(jī)械能的損失數(shù)量恰好等于物體內(nèi)能增加的數(shù)量。（2）把一鐵塊放入盛有水的燒杯中，用酒精燈加熱燒杯內(nèi)水，直至水沸騰。在這一過(guò)程中，鐵塊從周圍水中吸收了熱量使它溫度升高，內(nèi)能增加。這過(guò)程中水的一部分內(nèi)能通過(guò)熱量傳遞使鐵塊內(nèi)能增加。鐵塊吸收多少熱量，它內(nèi)能就增加多少。公式q=e表示吸收的熱量與內(nèi)能變化量的關(guān)系，也反映出鐵塊增加的內(nèi)能數(shù)量與水轉(zhuǎn)移給鐵塊的內(nèi)能數(shù)量相等。一般情況下，如果物體跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞過(guò)程，那么，外界對(duì)物體所做的功w加上物體從外界吸收的熱量q，等于物體內(nèi)能的增加e，即w+q=e上式所表示的是功、熱量和內(nèi)能之間變化的定量關(guān)系，同時(shí)它也反映了一個(gè)物體的內(nèi)能增加量等于物體的機(jī)械能減少量和另外物體內(nèi)能減少量（內(nèi)能轉(zhuǎn)移量）之和。進(jìn)而說(shuō)明，內(nèi)能和機(jī)械能轉(zhuǎn)化過(guò)程中能量是守恒的。2其他形式的能也可以和內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化（1）介紹其他形式能：我們學(xué)習(xí)過(guò)機(jī)械運(yùn)動(dòng)有機(jī)械能，熱運(yùn)動(dòng)有內(nèi)能，實(shí)際上自然界存在著許多不同形式的運(yùn)動(dòng)，每種運(yùn)動(dòng)都有一種對(duì)應(yīng)的能量，如電能、磁能、光能、化學(xué)能、原子能等。（2）不僅機(jī)械能和內(nèi)能可以相互轉(zhuǎn)化，其他形式能也可以和內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化，舉例說(shuō)明：（同時(shí)放映幻燈片） 電爐取暖：電能內(nèi)能 煤燃燒：化學(xué)能內(nèi)能 熾熱燈燈絲發(fā)光：內(nèi)能光能（3）其他形式的能彼此之間都可以相互轉(zhuǎn)化。畫出圖表讓學(xué)生回答分析：3能量守恒定律大量事實(shí)證明：各種形式的能都可以相互轉(zhuǎn)化，并且在轉(zhuǎn)化過(guò)程中守恒。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)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體；在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程中其總量不變這就是能量守恒定律。在學(xué)習(xí)力學(xué)知識(shí)時(shí)，學(xué)習(xí)了機(jī)械能守恒定律。機(jī)械能守恒定律是有條件限制的定律，而且實(shí)際現(xiàn)象中是不可能實(shí)現(xiàn)的。而能量守恒定律是存在于普遍自然現(xiàn)象中的自然規(guī)律。這規(guī)律對(duì)物理學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的研究，如力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等都有指導(dǎo)意義。它也對(duì)化學(xué)、生物學(xué)等自然科學(xué)的研究都有指導(dǎo)作用。4永動(dòng)機(jī)不可能制成歷史上不少人希望設(shè)計(jì)一種機(jī)器，這種機(jī)器不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對(duì)外做功。這種機(jī)器被稱為永動(dòng)機(jī)。雖然很多人，進(jìn)行了很多嘗試和各種努力，但無(wú)一例外地以失敗告終。失敗的原因是設(shè)計(jì)者完全違背了能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，任何機(jī)器運(yùn)行時(shí)其能量只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。如果它對(duì)外做功必然消耗能量，不消耗能量就無(wú)法對(duì)外做功，因而永動(dòng)機(jī)是永遠(yuǎn)不可能制造成功的。5運(yùn)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律進(jìn)行物理計(jì)算例題：用鐵錘打擊鐵釘，設(shè)打擊時(shí)有80的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能的50用來(lái)使鐵釘?shù)臏囟壬?。?wèn)打擊20次后，鐵釘?shù)臏囟壬叨嗌贁z氏度？已知鐵錘的質(zhì)量為1.2kg，鐵錘打擊鐵釘時(shí)的速度是10m/s，鐵釘質(zhì)量是40g，鐵的比熱是5.0102j/（kg）。首先讓學(xué)生分析鐵錘打擊鐵釘?shù)倪^(guò)程中能量的轉(zhuǎn)化。歸納學(xué)生回答結(jié)果，指出鐵錘打擊鐵釘時(shí)，鐵錘的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而且內(nèi)能中的一半被鐵釘吸收，使它的溫度升高。如果用e表示鐵釘?shù)膬?nèi)能增加量，鐵錘和鐵釘?shù)馁|(zhì)量分別用m和m表示，鐵錘打擊鐵釘時(shí)的速度用v表示。依據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，有鐵釘?shù)膬?nèi)能增加量不能直接計(jì)算鐵釘?shù)臏囟?，我們把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的數(shù)量等效為以熱傳遞方式完成的，因此等效為計(jì)算打擊過(guò)程中鐵釘吸收多少熱量，這熱量就是鐵釘?shù)膬?nèi)能增加量。因此有q=cmt上式中c為鐵釘?shù)谋葻?，t表示鐵釘?shù)臏囟壬吡俊⑸厦鎯蓚€(gè)公式聯(lián)立，得出經(jīng)計(jì)算得出鐵釘溫度升高24。在這個(gè)物理計(jì)算過(guò)程中突出體現(xiàn)了如何應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律這一基本原理。應(yīng)該注意，有的同學(xué)把上述題目中鐵錘打擊鐵釘過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化，說(shuō)成“鐵錘做功轉(zhuǎn)化為熱量”是不正確的。只能說(shuō)做功與熱遞在使物體內(nèi)能改變上是等效的。教學(xué)過(guò)程及方法環(huán)節(jié)四 當(dāng)堂檢測(cè)二次備課 新科標(biāo)自主學(xué)習(xí)與測(cè)評(píng). p54-隨堂練習(xí).1-2-3-4. 課堂小結(jié)熱力學(xué)第一定律表示的是功、熱量和內(nèi)能之間變化的定量關(guān)系；自然界各種形式的能存在著相互轉(zhuǎn)化過(guò)程，轉(zhuǎn)化過(guò)程中總量是守恒的。能量守恒定律是自然界最基