《能量守恒定律與能源》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、§7.10能量守恒定律與能源 （人教版 高中物理 必修2）教師：劉闖聯(lián)系方式 題§7.10 能量守恒定律與能源(人教版高中物理教材 必修2)設(shè)計(jì)者劉 闖工作單位哈爾濱市第一二二中學(xué) 教材分析能量守恒定律與能源是高中物理新課程教材人教版必修2中第七章機(jī)械能守恒定律的最后一節(jié)，其內(nèi)容和本章的第一節(jié)追尋守恒量-能量相互呼應(yīng)，都突出了守恒的思想。學(xué)生通過(guò)機(jī)械能的學(xué)習(xí)，已經(jīng)具備從機(jī)械能轉(zhuǎn)化和守恒拓展到自然界各種能量的轉(zhuǎn)化和守恒的基礎(chǔ)了。而這種守恒思想是我們解決能量相關(guān)問(wèn)題的重要思想，因此可以說(shuō)能量守恒定律與能源是本章知識(shí)的總結(jié)和拓展。 在“能量守恒定律”的一

2、部分內(nèi)容，教材給出了科學(xué)家探究能量形式和能量相互轉(zhuǎn)化的歷史事件表，這就啟發(fā)我們可以模仿科學(xué)家探究的思路，通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生感悟各種形式能量的轉(zhuǎn)化和能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中遵守的能量守恒定律。同時(shí)，在探究過(guò)程中讓學(xué)生形成能量守恒思想解決問(wèn)題的觀點(diǎn)。在能源和能量耗散這部分內(nèi)容中，設(shè)計(jì)一個(gè)“思考與討論”它引導(dǎo)我們考慮能量轉(zhuǎn)化過(guò)程遵守能量守恒定律，但是當(dāng)能量的品質(zhì)降低了，雖然存在能量但是不便于人類應(yīng)用。這樣既讓學(xué)生體會(huì)到能量耗散的存在，又培養(yǎng)了學(xué)生“節(jié)約能源”的意識(shí)。學(xué)情分析學(xué)生在初中簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)過(guò)程能量轉(zhuǎn)化和能量守恒的相關(guān)知識(shí)，但大多是定性分析，而從定量的角度認(rèn)識(shí)能量守恒幾乎是空白。在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律一節(jié)，學(xué)生

3、已經(jīng)有定量分析能量轉(zhuǎn)化和守恒的基礎(chǔ)，在本節(jié)課適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)定量實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中探究和驗(yàn)證規(guī)律，既能加深學(xué)生對(duì)物理規(guī)律的理解，同時(shí)也幫助學(xué)生形成探究客觀事物的基本的科學(xué)方法。整體設(shè)計(jì)思想在整個(gè)課堂教學(xué)活動(dòng)中，讓學(xué)生在創(chuàng)設(shè)的情境中、在有效問(wèn)題設(shè)計(jì)的推動(dòng)下：觀察、操作物理實(shí)驗(yàn)加深對(duì)能量這一比較抽象的物理概念的感性認(rèn)識(shí)；設(shè)計(jì)、分析實(shí)驗(yàn)、分析數(shù)據(jù)進(jìn)而得出結(jié)論，并歸納總結(jié)探求和驗(yàn)證物理規(guī)律；思考討論用能量守恒觀點(diǎn)解決生活中的問(wèn)題；尤其在分析、操作實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)中調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，推動(dòng)學(xué)生的思維發(fā)展，建立探究物理問(wèn)題的基本思維和方法，培養(yǎng)探究自然科學(xué)的問(wèn)題的能力。三維目標(biāo)知識(shí)與技能1、了解自然界各種不同形式的能量

4、和能量相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程。2、理解能量守恒定律的內(nèi)容，并會(huì)用能量守恒的觀點(diǎn)分析、解決實(shí)際問(wèn)題。3、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證能量守恒并了解驗(yàn)證能量守恒的基本科學(xué)方法。4、了解能量耗散的實(shí)質(zhì)，增強(qiáng)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的意識(shí)。過(guò)程與方法1、通過(guò)實(shí)例，讓學(xué)生感悟不同形式能量間的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程。2、學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到能量守恒定律，同時(shí)明確科學(xué)探究的一些基本方法。3、交流討論，利用能量守恒和能量耗散知識(shí)解釋生活中的實(shí)際問(wèn)題。情感態(tài)度與價(jià)值觀1、通過(guò)回顧人類從認(rèn)識(shí)能量轉(zhuǎn)化到建立能量守恒定律的時(shí)間表，給學(xué)生滲透堅(jiān)持不懈、努力探索的科學(xué)精神。2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、正確認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)誤差

5、；通過(guò)歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)事實(shí)，認(rèn)識(shí)到能量守恒是自然界的普遍規(guī)律，建立正確樸素的自然科學(xué)觀。3、認(rèn)識(shí)能量耗散的客觀存在，增強(qiáng)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的意識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)1、通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究和驗(yàn)證能量守恒定律，并體會(huì)探究物理規(guī)律的科學(xué)方法。2、理解能量守恒定律內(nèi)容，利用能量守恒的觀點(diǎn)分析解決實(shí)際問(wèn)題。教學(xué)難點(diǎn)1、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、正視實(shí)驗(yàn)誤差，總結(jié)歸納能量守恒定律。2、形成能量守恒的觀點(diǎn)，分析解決問(wèn)題。教學(xué)方法啟發(fā)設(shè)疑、實(shí)驗(yàn)探究、討論交流、應(yīng)用體會(huì)、總結(jié)歸納教學(xué)資源多媒體課件、實(shí)物投影、自制教具。教學(xué)過(guò)程 教學(xué)程序課堂流程學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖創(chuàng) 設(shè) 情 境 激 趣 引 入一、提問(wèn)引入： 教師設(shè)疑：1、機(jī)械能一章的學(xué)習(xí)已經(jīng)接近

6、尾聲，結(jié)合我們的學(xué)習(xí)內(nèi)容和日常的生活你都知道有哪些形式的能量？2、各種形式的能量之間可否相互轉(zhuǎn)化？3、不同形式能量在轉(zhuǎn)化過(guò)程中遵循怎么樣的規(guī)律？引入本節(jié)課題。學(xué)生思考回答簡(jiǎn)單的提問(wèn)為把學(xué)生帶入本節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容的情境。同時(shí)點(diǎn)明能量守恒定律的應(yīng)用是在能量轉(zhuǎn)化的物理過(guò)程中。教學(xué)程序課堂流程學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖 探 究 規(guī) 律 形 成 新 知新課進(jìn)程推進(jìn)：一、生活中的能量轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)一：將學(xué)生分為四個(gè)小組，分別發(fā)放以下四套實(shí)驗(yàn)儀器（每套實(shí)驗(yàn)儀器后貼有實(shí)驗(yàn)儀器的簡(jiǎn)單說(shuō)明，供學(xué)生探究過(guò)程使用）。要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明完成以下兩個(gè)探究目標(biāo)：1、動(dòng)手操作，展示實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象。 2、從能量轉(zhuǎn)化角度，說(shuō)明能量的形式如何變化？ 環(huán)

7、節(jié)二：每組選出學(xué)生代表，展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并說(shuō)明能量轉(zhuǎn)化過(guò)程。（完成前一個(gè)環(huán)節(jié)的預(yù)設(shè)目標(biāo)）。學(xué)生講解完畢，總結(jié)歸納生活中的各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化。學(xué)生分組討論研究實(shí)驗(yàn)儀器操作并思考能量形式的轉(zhuǎn)化每組學(xué)生代表演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并講解能量的轉(zhuǎn)化 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，增強(qiáng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力，深刻感悟不同形式的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程。增強(qiáng)講解同學(xué)的自信心，同時(shí)引起其他同學(xué)的注意，加深全體同學(xué)對(duì)能量的認(rèn)識(shí)、體驗(yàn)?zāi)芰哭D(zhuǎn)化的物理過(guò)程。教學(xué)程序課堂流程學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖探 究 規(guī) 律 形 成 新 知 二、能量守恒定律：環(huán)節(jié)一：教師設(shè)問(wèn)：既然這些形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，那么能量在轉(zhuǎn)化過(guò)程中遵守怎樣的規(guī)律呢？展

8、示教材截圖-人類認(rèn)識(shí)能量轉(zhuǎn)化到確定能量守恒的歷史時(shí)間表并說(shuō)明人類對(duì)能量轉(zhuǎn)化過(guò)程認(rèn)識(shí)和能量守恒定律的得出是不懈努力，不斷探索的結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生在研究問(wèn)題、對(duì)待學(xué)習(xí)的過(guò)程中也要學(xué)習(xí)科學(xué)家這種“堅(jiān)持不懈、努力探索”的科學(xué)精神！環(huán)節(jié)二： 回顧驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)情境：引導(dǎo)學(xué)生分析EP略大于Ek的原因，確定任何實(shí)驗(yàn)都有誤差的存在，但是誤差的存在不影響我們做出科學(xué)的結(jié)論。學(xué)生思考回答：能量守恒定律。學(xué)生觀察教材截圖體會(huì)科學(xué)探究的艱辛。學(xué)生思考分析EP略大于Ek的原因，并能認(rèn)可實(shí)驗(yàn)誤差的存在。引發(fā)要探究的物理規(guī)律讓學(xué)生了解人類認(rèn)識(shí)能量形式和能量轉(zhuǎn)化守恒的歷史過(guò)程，并引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家“堅(jiān)持不懈、努力探索”

9、的科學(xué)精神！回顧機(jī)械守恒定律的驗(yàn)證過(guò)程，并認(rèn)識(shí)到任何實(shí)驗(yàn)都有誤差的存在，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中誤差的出現(xiàn)做鋪墊。教學(xué)程序課堂流程學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖 探 究 規(guī) 律 形 成 新 知環(huán)節(jié)三：教師設(shè)疑：動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程滿足能量守恒，能不能就簡(jiǎn)單的下結(jié)論：“任何兩種形式的能量轉(zhuǎn)化都遵守能量守恒律”？實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)真理的重要手段，引發(fā)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)探究能量守恒定律。展示電熱轉(zhuǎn)化探究能量守恒定律的教具：教師設(shè)疑：1、電熱絲的電能轉(zhuǎn)化成什么形式的能量？2、消耗的電能如何計(jì)算？3、水增加的內(nèi)能又怎么衡量呢？通過(guò)以上問(wèn)題的分析，讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)原理和要記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。并在excel表格中計(jì)算分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：在誤

10、差允許范圍內(nèi)，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過(guò)程中，滿足能量守恒定律。展示電能和機(jī)械能轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)教具：1、電機(jī)消耗的電能都轉(zhuǎn)化了什么形式的能量?2、如何確定重物增加的機(jī)械能E機(jī)？（重物勻速上升,已知m=100g ）3、如何測(cè)得重物上升的速度V呢？學(xué)生思考回答學(xué)生聽(tīng)教師關(guān)于實(shí)驗(yàn)儀器的介紹知道每部分實(shí)驗(yàn)裝置的作用學(xué)生思考回答明確實(shí)驗(yàn)原理確定要記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，配合教師完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析獲得結(jié)論培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力讓學(xué)生在有效問(wèn)題的推動(dòng)下明確實(shí)驗(yàn)的基本原理，獲得數(shù)據(jù)并分析數(shù)據(jù)，進(jìn)而等到結(jié)論。養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力和通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得結(jié)論能力教學(xué)程序課堂流程學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖探 究 規(guī) 律 形 成 新 知通過(guò)以上問(wèn)題的分析，讓學(xué)生

11、明確實(shí)驗(yàn)原理和要記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。并在excel表格中計(jì)算分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但是發(fā)現(xiàn)消耗的電能和重物的機(jī)械能有數(shù)值上有很大的差距，而這絕不是實(shí)驗(yàn)誤差。以此引發(fā)矛盾：教師繼續(xù)設(shè)疑：發(fā)現(xiàn)消耗的電能和重物的機(jī)械能有數(shù)值上有很大的差距，這顯然不是誤差，那是不是能量守恒定律不在適用了？學(xué)生經(jīng)過(guò)思考討論發(fā)現(xiàn)原來(lái)消耗的電能還有一部分要轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，因此實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相差很大。引導(dǎo)學(xué)生推理，如果把內(nèi)能的數(shù)值加入到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理中，在以上的實(shí)驗(yàn)中總能量仍然是守恒的！環(huán)節(jié)四：在歸納動(dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)化，電能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化，電能向機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)結(jié)論的基礎(chǔ)上，合理外推到其它形式能量間的轉(zhuǎn)化過(guò)程中也遵守能量守恒定律。并給出能量守恒定律

12、的內(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)移到另一個(gè)物體上,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中其總量不變。環(huán)節(jié)五：學(xué)以致用1、“永動(dòng)機(jī)”真的能不“勞”而獲嗎？ 2、“全自動(dòng)手表”是不是“自”動(dòng)？配合教師完成數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和能量守恒的“矛盾”。思考分析解決矛盾，并初步使用推理的科學(xué)方法學(xué)生和教師共同總結(jié)歸納能量守恒定律并體會(huì)探究過(guò)程中的科學(xué)方法學(xué)生思考討論并解決問(wèn)題讓學(xué)生正視實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和能量守恒的“矛盾”并分析問(wèn)題的真正原因，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)素養(yǎng)和分析解決問(wèn)題的能力。通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取結(jié)論加深學(xué)生對(duì)能量守恒定律認(rèn)識(shí)，同時(shí)讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)探究中常用的科學(xué)方

13、法幫助學(xué)生形成能量守恒的觀點(diǎn)，并利用這個(gè)觀點(diǎn)解決實(shí)際問(wèn)題教訓(xùn)程序課堂流程學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖探 究 規(guī) 律 形 成 新 知三、能量的耗散：環(huán)節(jié)一：教師設(shè)疑：既然自然界能量是守恒的，不會(huì)消失，我們?yōu)槭裁催€要節(jié)約能源？ 展示工業(yè)廢氣和汽車尾氣的圖片讓學(xué)生認(rèn)可這些排放的氣體都具有內(nèi)能，但是不方面利用，進(jìn)而認(rèn)識(shí)到能量耗散的存在和能量耗散的實(shí)質(zhì)。環(huán)節(jié)二：展示紅外線熱成像的視頻，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到溫度越高的物體釋放出的熱量就越多，因此，自然界任何物體都不斷的釋放熱量，也就說(shuō)能量耗散的現(xiàn)象很普遍，進(jìn)而向?qū)W生提出倡議：節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境！學(xué)生思考討論并舉例說(shuō)明為什么要節(jié)約能源學(xué)生思考明確紅外線熱成像中不同顏色代表的含義，更深刻的感悟到能量耗散無(wú)處不在引發(fā)學(xué)生思考，從物理知識(shí)的角度分析生活中的問(wèn)題發(fā)展學(xué)生對(duì)新鮮實(shí)物的認(rèn)知能力，同時(shí)認(rèn)識(shí)到能量耗散的存在，節(jié)約能源的重要性回 顧 總 結(jié)四、課堂小結(jié)：教師提出問(wèn)題：“這堂課你都學(xué)到了什么？”結(jié)合學(xué)生回答強(qiáng)化一下幾點(diǎn)：1、能量守恒定律的內(nèi)容2、能量守恒定律是自然界普遍規(guī)律，是我們認(rèn)識(shí)、分析很多物理過(guò)程重要觀點(diǎn)！3、實(shí)驗(yàn)探究、歸納、合理外推是我們?cè)谘芯磕芰?/p>