能量守恒定律與能源教學(xué)設(shè)計(jì)教案

1、 教學(xué)準(zhǔn)備 1. 教學(xué)目標(biāo) 1、知識(shí)與技能理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散；2、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。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀（1）感知我們周圍能源的耗散，樹立節(jié)能意識(shí)；（2）通過(guò)能量守恒定律的教學(xué)，讓學(xué)生領(lǐng)略物理規(guī)律的和諧美和簡(jiǎn)潔美，發(fā)展對(duì)科學(xué)的好奇心與求知欲。2. 教學(xué)重點(diǎn)/難點(diǎn) 教學(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；能量轉(zhuǎn)化的方向性。3. 教學(xué)用具 多媒體、板書4. 標(biāo)簽 教學(xué)過(guò)程 一、能量守恒定律1.基本知識(shí)（1）定律內(nèi)容能量既不會(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

2、別的物體，在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持不變（2）建立定律的兩個(gè)重要事實(shí)確認(rèn)了永動(dòng)機(jī)的不可能性各種自然現(xiàn)象之間能量的相互聯(lián)系與轉(zhuǎn)化(3)機(jī)械能守恒定律與能量守恒定律的關(guān)系機(jī)械能守恒定律是能量守恒定律的特殊背景下一種特殊表現(xiàn)形式2思考判斷（1）當(dāng)一個(gè)物體的能量減少時(shí)，一定有其他物體的能量增多()（2）做功越多，能量的轉(zhuǎn)化也越多()（3）外力對(duì)物體不做功，這個(gè)物體就沒有能量()探究交流一個(gè)叫丹尼斯李(DennisLee)的美國(guó)人在美國(guó)今日、新聞周刊等全國(guó)性報(bào)刊上刊登大幅廣告，在全美各地表演，展示其號(hào)稱無(wú)須任何能源的發(fā)電機(jī)你認(rèn)為這種發(fā)電機(jī)能造出來(lái)嗎？【提示】不能能量守恒定律是自然界最普遍、最重

3、要、最可靠的規(guī)律之一，物體間只能發(fā)生能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，但總能量不變，任何事物都不可能違背能量守恒定律丹尼斯李發(fā)明的發(fā)電機(jī)不消耗其他能量而源源不斷地產(chǎn)生電能，違背了能量守恒，因此這種發(fā)電機(jī)不能制造出來(lái).二、能源和能量耗散1.基本知識(shí)（1）能量耗散燃料燃燒時(shí)把自己的熱量釋放出去，電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，它又通過(guò)燈泡轉(zhuǎn)化成內(nèi)能和光能，熱和光被其他物體吸收之后變成周圍環(huán)境的內(nèi)能，我們無(wú)法把這些散失的能量收集起來(lái)重新利用（2）能源危機(jī)的含義在能源的利用過(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，但在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用的變成不便于利用的了（3）能量轉(zhuǎn)化的方向性與節(jié)約能源的必要性能量

4、耗散反映了能量轉(zhuǎn)化的宏觀過(guò)程具有方向性，所以能源的利用是有條件的，也是有代價(jià)的，所以自然界的能量雖然守恒，但還是很有必要節(jié)約能源2思考判斷（1）煤、石油、天然氣屬于常規(guī)能量()（2）電能、焦炭、氫能屬于一次能源()（3）冒起的煤煙和散開的炭灰可以重新合成一堆煤炭()探究交流近幾年流行一種“自發(fā)電電動(dòng)車”(如圖)，基本原理是將一小型發(fā)電機(jī)緊靠車輪處，車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)出的電又繼續(xù)供給電動(dòng)車，你認(rèn)為僅靠這種方式，電動(dòng)車能持續(xù)運(yùn)動(dòng)下去嗎？【提示】?jī)H靠這種方式，不能使電動(dòng)車持續(xù)運(yùn)動(dòng)下去因?yàn)榭窟@種方式，只能將電動(dòng)車的一部分能量收集起來(lái)，但電動(dòng)車運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力做負(fù)功，不斷把電動(dòng)車的機(jī)械能轉(zhuǎn)化

5、為內(nèi)能，根據(jù)能量守恒定律，要想使電動(dòng)車持續(xù)運(yùn)動(dòng)下去，必須不斷地給電動(dòng)車補(bǔ)充新的能量，如用腳蹬電動(dòng)車或給電動(dòng)車的電源充電.三、對(duì)功、能關(guān)系的理解【問(wèn)題導(dǎo)思】1能量轉(zhuǎn)化用什么量度？2某種力的功常與某種能量轉(zhuǎn)化相聯(lián)系，對(duì)嗎？3常見的功能關(guān)系有哪些？1功與能量的轉(zhuǎn)化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2功與能的關(guān)系由于功是能量轉(zhuǎn)化的量度，某種力做功往往與某一種具體形式的能量轉(zhuǎn)化相聯(lián)系，具體功能關(guān)系如下：誤區(qū)警示功與能是兩個(gè)不同的概念，功是力在空間上的積累，做功需要一個(gè)過(guò)程，能反

6、映了物體對(duì)外做功的本領(lǐng)二者有本質(zhì)的區(qū)別，且功與能不能相互轉(zhuǎn)化，但物體的能量轉(zhuǎn)化是通過(guò)做功來(lái)實(shí)現(xiàn)的例：如圖所示，質(zhì)量為m的小鐵塊A以水平速度v0從左側(cè)沖上質(zhì)量為M、長(zhǎng)為l置于光滑水平面C上的木板B，剛好不從木板上掉下，已知A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，此時(shí)木板對(duì)地位移為x，求這一過(guò)程中：（1）木板增加的動(dòng)能；（2）小鐵塊減少的動(dòng)能；（3）系統(tǒng)機(jī)械能的減少量【審題指導(dǎo)】求解本題應(yīng)注意以下三點(diǎn)：（1）木板增加的動(dòng)能等于它受到的合力做的功（2）鐵塊減少的動(dòng)能等于它克服合外力做的功（3）系統(tǒng)機(jī)械能的減少量等于系統(tǒng)克服摩擦力做的總功【答案】(1)mgx(2)mg(xl)(3)mgl規(guī)律總結(jié)兩個(gè)相互作用的物體有相

7、對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，例如一個(gè)物體在另一個(gè)物體上滑動(dòng)，子彈打木塊等此時(shí)兩物體所受的作用力大小相等，方向相反，求解功時(shí)應(yīng)分別對(duì)應(yīng)相應(yīng)的位移系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能，等于摩擦力與相對(duì)位移的乘積四、對(duì)能量守恒定律的理解【問(wèn)題導(dǎo)思】1能量守恒定律有條件嗎？2能量守恒定律有什么重要意義？3應(yīng)用能量守恒定律分析問(wèn)題的一般步驟是什么？1能量守恒定律的重要意義（1）能量守恒定律是普遍適用的，對(duì)宏觀世界與微觀世界、高速運(yùn)動(dòng)與低速運(yùn)動(dòng)等都成立（2）能量守恒定律反映了自然現(xiàn)象的普遍聯(lián)系，對(duì)人類認(rèn)識(shí)自然、改造自然起著重要的指導(dǎo)作用（3）能量守恒定律徹底否定了第一類永動(dòng)機(jī)的存在，即不需要任何動(dòng)力和燃料，卻能不斷對(duì)外做功的機(jī)械是不可能存在的2

8、表達(dá)式：E1減E2增3含義（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4應(yīng)用步驟（1）分清哪些形式的能(如機(jī)械能、熱能、電能等)在變化（2）分別列出減少的能量E減和增加的能量E增的表達(dá)式（3）依據(jù)能量守恒列式求解特別提醒1能量守恒定律是個(gè)普遍規(guī)律，它不受條件約束，是自然科學(xué)的基本規(guī)律之一2應(yīng)用能量守恒定律解題時(shí)，一定要分清系統(tǒng)中有哪些形式的能，什么能發(fā)生了轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移例：如圖所示，傳送帶與水平面之間的夾角為30，其上A、B兩點(diǎn)間的距離為x5m，傳送帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下以v1m/s的速度勻速運(yùn)

9、動(dòng)，現(xiàn)將一質(zhì)量為m10kg的小物體(可視為質(zhì)點(diǎn))輕放在傳送帶的A點(diǎn)，已知小物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，在傳送帶將小物體從A點(diǎn)傳送到B點(diǎn)的過(guò)程中，(g取10m/s2)求：（1）傳送帶對(duì)小物體做的功（2）電動(dòng)機(jī)做的功【審題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)明確以下幾點(diǎn)：（1）小物體的運(yùn)動(dòng)有什么特點(diǎn)？（2）傳送帶對(duì)小物體做功等于其增加的機(jī)械能（3）電動(dòng)機(jī)做的功又對(duì)應(yīng)什么能量轉(zhuǎn)化？【答案】（1）255J（2）270J規(guī)律總結(jié)求解物體在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，首先要正確分析物體的受力和運(yùn)動(dòng)情況，一般情況下物體的運(yùn)動(dòng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的過(guò)程，要將各個(gè)過(guò)程的做功和能量的轉(zhuǎn)化弄清楚，然后根據(jù)題目條件求解五能源的開發(fā)利用例：風(fēng)能是一種很好的再生能源，而且對(duì)環(huán)境的污染較小，近年來(lái)我國(guó)在西北地區(qū)，建立了許多風(fēng)力發(fā)電廠如圖所示，為風(fēng)力發(fā)電的情景通過(guò)風(fēng)輪機(jī)一個(gè)葉片旋轉(zhuǎn)一周掃