《能量守恒定律與能源》示范教案

1、PAGE10新人教版高中物理必修二同步教案第七章機(jī)械能守恒定律第十節(jié)能量守恒定律與能源【教學(xué)目標(biāo)】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(zhuǎn)化的實(shí)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?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】能量守恒定律的內(nèi)容?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】理解能量守恒定律的確切含義?！窘虒W(xué)課時】1課時【自主學(xué)習(xí)】1能量1概念一個物體能夠?qū)ν?我們就說這個物體具有。如:運(yùn)動的物體可以推動與其接觸的另一個物體一起向前運(yùn)動,對被推動的物體做功,說明運(yùn)動的物體具有能量。又如流動的河水、被舉高的重物、被壓縮的彈簧、高溫高壓氣體都能對外做功因此都具

2、有能量。2形式：能量有各種不同的形式。運(yùn)動的物體具有;被舉高的重物具有;發(fā)生彈性形變的物體具有;由大量粒子構(gòu)成的系統(tǒng)具有。另外自然界中還存在化學(xué)能、電能、光能、太陽能、風(fēng)能、潮汐能、原子能等等不同形式的能。不同的能與物體的不同運(yùn)動形式相對應(yīng),如機(jī)械能對應(yīng);內(nèi)能與大量微觀粒子的相對應(yīng)3能量的轉(zhuǎn)化：各種不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化,而且在轉(zhuǎn)化過程中保持不變。也就是說當(dāng)某個物體的能量時,一定存在其他物體的能量且減少量一定增加量;當(dāng)?shù)哪芰繙p少時,一定存在其他形式的能量增加,且減少量一定增加量。（4）功是能量轉(zhuǎn)化的量度不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過做功實(shí)現(xiàn)的。做功的過程就是各種形式的的過程。且做了多少功,

3、就有能量發(fā)生轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移,因此,功是能量轉(zhuǎn)化的。2能量守恒定律1內(nèi)容:能量既不會，也不會,它只會從一種形式為其地形式,或者從一個物體另一個物體,而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中能量的總量,這個規(guī)律叫做能量守恒定律2定律的表達(dá)式：3能源和能量耗散1能源是人類社會活動的物質(zhì)基礎(chǔ)人類利用能源大致經(jīng)歷了三個時期,即，。2能量耗散:燃料燃燒時一旦把自己的熱量釋放出去,它就不會起來供人類重新利用;電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,它又通過燈泡轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能,熱和光被其他物質(zhì)吸收之后變成周圍環(huán)境的內(nèi)能,我們也無法把這些內(nèi)能起來這種現(xiàn)象叫做能量的耗散。答案1做功能量、動能、重力勢能、彈性勢能、內(nèi)能機(jī)械運(yùn)動熱運(yùn)動總量減少增加等于某

4、種形式等于能量之間轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移多少量度消滅創(chuàng)生轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移保持不變E初=E終E增=E減柴薪時期、煤炭時期、石油時期自動聚集收集重新利用【探究學(xué)習(xí)】引入新課教師活動：提出問題：我們已學(xué)習(xí)了多種形式的能，請同學(xué)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(zhuǎn)化的，請你舉幾個能量轉(zhuǎn)化的例子。學(xué)生活動：思考并回答問題，列舉實(shí)例。教師活動：演示實(shí)驗(yàn)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(yùn)動過程中機(jī)械能是否守恒請說出小球運(yùn)動過程中能量的轉(zhuǎn)化情況。演示實(shí)驗(yàn)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(yùn)動。思考：小木

5、塊運(yùn)動過程中機(jī)械能是否守恒請說出小球運(yùn)動過程中能量的轉(zhuǎn)化情況。學(xué)生活動：觀察實(shí)驗(yàn)并積極思考。討論后，選出代表發(fā)表見解。教師活動：聽取學(xué)生匯報，總結(jié)點(diǎn)評?；卮饘W(xué)生可能提出的問題。點(diǎn)評：通過學(xué)生舉例和演示實(shí)驗(yàn)，說明各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識，并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，喚起學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲。教師活動：引入課題：以上實(shí)驗(yàn)表明，各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)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(xué)習(xí)的能量守恒定律。進(jìn)行新課1、能量守恒定律教師活動：引導(dǎo)學(xué)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

6、恒定律的建立有何重大意義歷史上曾有人設(shè)想制造一種不需要消耗任何能源就可以不斷做功的機(jī)器，即永動機(jī)，這樣的機(jī)器能不能制成為什么學(xué)生活動：認(rèn)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(dǎo)學(xué)生閱讀教材，了解人類應(yīng)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(yán)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(xué)生活動：認(rèn)真閱讀教材，思考并回答問題。教師活動：聽取學(xué)生匯報，總結(jié)點(diǎn)評?；卮饘W(xué)生可能提出的問題?！菊n堂訓(xùn)練】1功與能能是狀態(tài)量，功是過程量。不同形式的能量

7、之間的轉(zhuǎn)化是通過做功實(shí)現(xiàn)的。做功的過程就是各種形式的能量之間轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程。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。如舉重運(yùn)動員把重物舉起來,對重物做了功這一過程中,運(yùn)動員通過做功消耗了體內(nèi)的化學(xué)能,轉(zhuǎn)化為重物的重力勢能并且,運(yùn)動員做了多少功,就有多少化學(xué)能轉(zhuǎn)化為重力勢能。能量的具體值往往無多大意義,我們關(guān)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(shí)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(zhuǎn)化的對應(yīng)關(guān)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(zhuǎn)化；彈力做功:彈性勢能和其他能相互轉(zhuǎn)化；電場

8、力做功:電勢能與其他能相互轉(zhuǎn)化；電流做功:電能和機(jī)械能等其他形式的能相互轉(zhuǎn)化2能量守恒定律能量守恒定律是貫穿整個物理學(xué)的基本規(guī)律之一,是學(xué)習(xí)物理學(xué)的一條主線。要分清系統(tǒng)中有多少種形式的能,發(fā)生了哪些轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移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(dá)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(zhì)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(zhì)量分別為

9、mA、mB。開始時系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用一水平恒力F拉物塊A，使物塊B上升。已知當(dāng)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(jié)AB繩子在運(yùn)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(guān)系有：FhWmBgh=eqf1,2mAmBv2求得：W=FhmBgheqf1,2mAmBv2ABKF2-10-12-10-2ABKF2-10-12-10-2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(yùn)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

10、，重力做功的大小為G，空氣阻力做功的大小為D。當(dāng)用這些量表達(dá)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(jī)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(fù)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(shí)際上為摩擦阻力的功），因此E=A-BC-D；根據(jù)重力做功與重力勢能的關(guān)系，重力勢能的減少等于重力做的功，因此Ep=-C；滑塊機(jī)械能的改變等于重力之外的其他力做的功，因此E=ABD3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(zhuǎn)化過程中,能量在數(shù)量上并未減少,但在利用的品質(zhì)上降

11、低了,從便于利用的變成不便于利用的了。是能源危機(jī)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(shí)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(hù)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?zé)崮?、風(fēng)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剂嫌捎谶@些能源是不能再次生產(chǎn),也不可能重復(fù)使用的,所以稱

12、為非再生能源例4太陽能的儲存一直是個難題科學(xué)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(diǎn)根據(jù)這一特點(diǎn),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(shè)計(jì)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