第一篇：高中物理7.10《能量守恒定律與能源》教學(xué)設(shè)計

能量守恒定律與能源

整體設(shè)計

本節(jié)從能量守恒定律入手，從機械能守恒定律向普遍的能量守恒定律拓展，闡述了能量守恒定律推出的艱辛歷程，讓學(xué)生感受物理規(guī)律得出的歷程，使學(xué)生體會科學(xué)家不畏艱辛的探索精神．并且指出能量守恒定律的建立，是人類認識自然的一次重大飛躍，是哲學(xué)和自然科學(xué)長期發(fā)展和進步的結(jié)果，展示了科學(xué)的和諧美．教材第二部分，能源和能量耗散，從生活實際出發(fā)，讓學(xué)生了解自然界中熱傳導(dǎo)過程和能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移是有一定方向的，讓學(xué)生了解能源對人類文明的意義和由能源帶來的環(huán)境問題，引入可持續(xù)發(fā)展的概念．讓學(xué)生認識節(jié)約能源，開發(fā)新能源與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系，可以讓學(xué)生通過查閱相關(guān)材料，提出自己的見解．思考怎樣探索和使用未來的理想能源，使學(xué)生體會物理學(xué)與技術(shù)發(fā)展的互動關(guān)系．

建議本節(jié)采取開放式的教學(xué)形式，讓學(xué)生通過預(yù)習(xí)查找資料，談?wù)勛约簩δ芰康恼J識．特別應(yīng)該對教材中“思考與討論”欄目中所說的“既然能量是守恒的，不可消滅，為什么我們還要節(jié)約能源？”的話題進行討論．在討論中逐漸使學(xué)生認識到，能量從更深的層次上反映了物質(zhì)運動和相互作用的本質(zhì)．能量守恒定律是人們認識自然的重要工具．能源關(guān)系到人們的衣食住行，關(guān)系到國家的興旺發(fā)達，能源的開發(fā)和利用，是關(guān)系人類生存和發(fā)展的一個重大的社會問題．這一節(jié)教學(xué)目標(biāo)的落腳點應(yīng)放在使學(xué)生樹立科學(xué)的世界觀、形成可持續(xù)發(fā)展的意識上．本節(jié)課為物理規(guī)律與實際生活的結(jié)合課程，重點為物理規(guī)律與實際問題的辯證關(guān)系，課堂教學(xué)要大量引用其他相關(guān)學(xué)科的知識，比如地理、歷史等．

教學(xué)重點

能量守恒定律的內(nèi)容． 教學(xué)難點

理解能量守恒定律的確切含義，知道既然能量守恒為什么還要節(jié)約能源． 課時安排

1課時

三維目標(biāo)

知識與技能

1．了解什么是常規(guī)能源，什么是新型能源．

2．知道能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性以及第二類永動機不可能實現(xiàn)． 3．通過能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性，認識提高效率的重要性．

4．了解能源與人類生存和社會發(fā)展的關(guān)系，使學(xué)生認識能源的合理利用與環(huán)境保護對可持續(xù)發(fā)展的重要意義．

過程與方法 1．通過指導(dǎo)學(xué)生分析事例，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和理論聯(lián)系實際的能力． 2．通過指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力． 情感、態(tài)度與價值觀

1．了解大量的能源消耗帶來的全球性環(huán)境問題，樹立環(huán)保意識． 2．感知我們周圍能源的耗散，樹立節(jié)能意識．

教學(xué)過程

導(dǎo)入新課

情景導(dǎo)入

在20世紀(jì)的最后幾分鐘里，一項新的多米諾骨牌吉尼斯世界紀(jì)錄，在北京頤和園體育健康城綜合館和網(wǎng)球館誕生．中國、日本和韓國的62名青年學(xué)生成功推倒340多萬張骨牌，一舉打破了此前由荷蘭人保持的297萬張的世界紀(jì)錄．這就是“多米諾骨牌效應(yīng)”，該效應(yīng)產(chǎn)生的能量是十分巨大的．大不列顛哥倫比亞大學(xué)物理學(xué)家A.懷特海德曾經(jīng)制作了一組骨牌，共13張，第1張最小，長9.53 mm，寬4.76 mm，厚1.19 mm，還不如小手指甲大．以后每張體積擴大1.5倍，這個數(shù)據(jù)是按照一張骨牌倒下的時候能推倒一張1.5倍體積的骨牌而選定的．最大的第13張長61 mm，寬30.5 mm，厚7.6 mm，把這套骨牌按適當(dāng)間距排好，輕輕推倒第1張，必然會波及第13張，第13張骨牌倒下時釋放的能量比第1張牌倒下時整整要擴大20多億倍．而按同樣比例制作的第32張骨牌倒下時釋放的能量將高達1.24×1015 J，又擴大了20多億倍．不過，A.懷特海德畢竟未能制作第32張骨牌，因為它將高達415 m，兩倍于紐約帝國大廈．如果真有人制作了這樣一套骨牌，那摩天大廈就會在一指之力下被轟然推倒！

這種巨大的能量從何而來？能量之間又是如何轉(zhuǎn)化的？

故事導(dǎo)入

在2004年，某雜志報道，一位家住“河南鄭州二七區(qū)齊扎閻鄉(xiāng)”，自稱是“新加坡籍華人”“博士、院士、專家委員”名為“梁星人”的人，成了當(dāng)時的網(wǎng)上名人，其原因是他聲稱建成了“宇宙引力能永動機”，并獲得了中國專利(實際上只是申請了專利，還未獲得批準(zhǔn))，而且還有一家“海南星人永動機發(fā)電廠有限公司”正在生產(chǎn)改永動機裝備的車輛，你分析一下制造這種永動機的可行性．

問題導(dǎo)入

我國人均能源占有量只有世界平均值的1/4，解決我國的能源問題的基本方針是：能源開發(fā)與節(jié)約并重．但有人認為“能量是守恒的”，不需要節(jié)約．談一下你對此的看法，并觀察周圍可利用的能源哪些是“綠色的”．

新聞導(dǎo)入

2003年12月8日國內(nèi)某媒體報道了下面的這則消息：這個冬天，對于湖南長沙市的150多萬市民來說，將格外漫長，因為從今年11月30日起，可能一直要持續(xù)到明年三月份，這里的市民，將分區(qū)分片“享受”每連續(xù)供電三天后，停電24小時的“待遇”．《某某晚報》11月27日的報道中，已經(jīng)赫然出現(xiàn)了商店秉燭營業(yè)的景觀．

長沙并不是唯一的例子，從今年春天就開始逐漸浮出水面的電力危機，在盛夏季節(jié)達到一個短暫的高峰，至今這個陰影仍然揮之不去，影響范圍先后涉及全國幾乎三分之二的省份，有人戲稱，中國電力市場又退回到了20世紀(jì)80年代．

僅僅是電力嗎？似乎沒有這么簡單，入秋之后，柴油的緊張狀況，從珠江三角洲到長江三角洲，從福建到浙江，已經(jīng)形成了一種新的“流行病”，即使在北京地區(qū)，限量供應(yīng)的情況也再次出現(xiàn)，就差沒有“憑票供應(yīng)”了．

同學(xué)們思考，為什么會出現(xiàn)能源危機？如何應(yīng)對？ 推進新課

一、能量守恒定律

問題：在驗證機械能守恒定律的實驗中，重物帶著紙帶下落時，計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，減少的重力勢能的值大于增加的動能的值，即機械能的總量在減少．原因就是紙帶和打點計時器之間的摩擦力和空氣的阻力等．是不是考慮了各種摩擦和阻力后這部分能量就消失了呢？

學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識總結(jié)歸納：沒有，它轉(zhuǎn)化成為除機械能外的其他的能量了．

教師引導(dǎo)：它轉(zhuǎn)化成了機械能外的其他形式的能量，除重力、彈力之類的力外，其他任何力對物體做功使物體的機械能增加或減少的過程，實質(zhì)上都是其他形式的能與機械能相互轉(zhuǎn)化的過程，在轉(zhuǎn)化的過程中，能的總量是不變的．這是大自然的一條普遍的規(guī)律，而機械能守恒定律只是這一條普遍規(guī)律的一種特殊情況．

問題：驗證機械能守恒定律中，減少的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．生活中還有很多這樣能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的例子，同學(xué)們能否舉出幾例，并說明其中的能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程？

參考案例：

1．風(fēng)吹動柳枝擺動―→空氣的機械能轉(zhuǎn)移到柳枝上． 2．放在火爐旁的冰融化變熱―→內(nèi)能由火爐轉(zhuǎn)移到冰． 3．電流通過燈泡，燈泡發(fā)光―→電能轉(zhuǎn)化為光能． 4．植物進行光合作用―→光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能． 思維拓展

課件展示各種圖片，讓學(xué)生認真觀察，并說明各種裝置能量的轉(zhuǎn)化情況．通過圖片展示，讓學(xué)生更加形象地感受能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程，為能量守恒定律的提出作準(zhǔn)備．

學(xué)生通過認真觀察圖片并回顧相關(guān)知識，歸納總結(jié)：

圖1：太陽能電站：太陽能轉(zhuǎn)化為電能 圖2：內(nèi)燃機車：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能 圖3：水電站：機械能轉(zhuǎn)化為電能

圖4：水果電池：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 從上面的例子我們可以看出，能量之間是可以相互轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的．

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，說明能量守恒定律的建立有何重大意義．

師生總結(jié)：

1．能量守恒定律的內(nèi)容：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變．

2．定律的表達式：E初＝E終，ΔE增＝ΔE減

3．發(fā)現(xiàn)能量守恒定律的意義：能量守恒定律的建立，是人類認識自然的一次重大飛躍，是哲學(xué)和自然科學(xué)長期發(fā)展和進步的結(jié)果，它是最普遍、最重要、最可靠的自然規(guī)律之一，而且是大自然普遍和諧性的一種表現(xiàn)形式．

重點說明：該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．在應(yīng)用中，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．

1一小滑塊放在凹形斜面上，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所做的功的大小(絕對值)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C，空氣阻力做功的大小為D，當(dāng)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(guān)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.答案：見解析

二、能源和能量耗散

問題：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？

情景引導(dǎo)：有些事可以倒過來進行，但有些事情卻是不可能倒過來進行的．你可以向前走路，也可以倒退著走路，但是，打碎的鏡子不可能自動復(fù)原成原來完好的樣子，冒起的煤煙和散開的炭灰不可能重新組合成一堆煤炭．類似的，自然界中自發(fā)的能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移也具有某種方向性．

問題：根據(jù)上面的提示，能否舉出生活中關(guān)于這種方向性的例子，并說明其中能量的變化？

參考案例：

1．草地上滾動的足球，逐漸慢下來，最后靜止，足球不能主動從靜止開始運動． 足球的機械能減少，轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，內(nèi)能不能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為機械能．

2．同學(xué)們圍著火爐取暖，熱量從高溫的火爐轉(zhuǎn)移到同學(xué)們身上，同學(xué)們卻不能利用比自身溫度低的物體取暖．

熱能夠自動地從高溫的火爐向人體傳輸卻不能從低溫物體自發(fā)地向高溫物體傳輸． 師生總結(jié)：與熱現(xiàn)象有關(guān)的能量轉(zhuǎn)化過程是具有方向性的．例如：摩擦力做功的過程，要損耗機械能而生熱，產(chǎn)生的熱不可能全部轉(zhuǎn)化為機械能．在其他的宏觀過程中也是如此，例如：兩種氣體放到一個容器內(nèi)，總會均勻地混合到一起，但不會再自發(fā)地分離開來．通過實例說明，在能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能的總量是守恒的，但能量的品質(zhì)卻降低了，可被人直接利用的能在逐漸減少，這是能量耗散現(xiàn)象．所以，能量雖然守恒，但我們還要節(jié)約能源．

閱讀課本，舉例說明自然界能量轉(zhuǎn)化過程的方向性，如：冰箱制冷、瀑布中水的機械能轉(zhuǎn)化、噴出的香水、松弛后的發(fā)條等．

學(xué)生交流：自然現(xiàn)象的變化也具有類似的不可逆性，例如沙漠化的土地不會自發(fā)地再變?yōu)榫G洲．因此人類不僅要珍惜能源和資源，還要自覺地保護自然．

總結(jié)：能量耗散

1．能量耗散：流散的內(nèi)能無法重新收集起來加以利用的現(xiàn)象叫做能量耗散． 2．能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性． 2下列判斷正確的是（）． A．電流的能不可能全部變?yōu)閮?nèi)能

B．在火力發(fā)電機中，燃氣的內(nèi)能不可能全部變?yōu)殡娔?C．熱機中，燃氣內(nèi)能不可能全部變?yōu)闄C械能

D．在熱傳導(dǎo)中，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體

解析：凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性，電流的能可全部變?yōu)閮?nèi)能(由電流熱效應(yīng)中的焦耳定律可知)，而內(nèi)能不可能全部變成電流的能．機械能可全部變?yōu)閮?nèi)能，而內(nèi)能不可能全部變成機械能．在熱傳導(dǎo)中，熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體，所以選項B、C、D正確．

答案：BCD 閱讀材料：課件展示閱讀材料，讓學(xué)生了解能源和環(huán)境是兩個全球所關(guān)注的問題，能源是現(xiàn)代社會生活的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，而常規(guī)能源的有限儲藏量與人類的需求存在矛盾，同時大量消耗常規(guī)能源帶來了環(huán)境問題，正確地協(xié)調(diào)和解決這一矛盾和問題是生活在地球上每一個人的職責(zé)．

(一)常規(guī)能源

1．能源：凡是能夠提供可利用能量的物質(zhì)統(tǒng)稱為能源．

2．常規(guī)能源：人們把煤、石油、天然氣叫做常規(guī)能源，人類消耗的能量主要是常規(guī)能源． 3．常規(guī)能源的儲藏是有限的．

4．常規(guī)能源的大量消耗帶來了環(huán)境問題．(1)溫室效應(yīng)：溫室效應(yīng)是由于大氣里溫室氣體(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的．石油和煤炭燃燒時產(chǎn)生二氧化碳．

(2)酸雨：大氣中酸性污染物質(zhì)，如二氧化硫、二氧化碳、氫氧化物等，在降水過程中溶入雨水，使其成為酸雨．煤炭中含有較多的硫，燃燒時產(chǎn)生二氧化硫等物質(zhì)．

(3)光化學(xué)煙霧：氮氧化合物和碳氫化合物在大氣中受到陽光中強烈的紫外線照射后產(chǎn)生的二次污染物質(zhì)——光化學(xué)煙霧，主要成分是臭氧．

另外常規(guī)能源燃燒時產(chǎn)生的浮塵也是一種污染．

常規(guī)能源的大量消耗所帶來的環(huán)境污染既損害人體健康，又影響動植物的生長，損壞建筑物及文物古跡，嚴(yán)重時可改變大氣的性質(zhì)，使生態(tài)受到破壞．

(二)綠色能源的開發(fā)和利用

常規(guī)能源的短缺和利用常規(guī)能源帶來的環(huán)境污染，使得新能源的開發(fā)成為當(dāng)務(wù)之急． 綠色能源：在釋放能量或能量轉(zhuǎn)化過程中對環(huán)境不造成污染的能源叫綠色能源．人類可開發(fā)和利用的綠色能源主要有下列幾種：

1．風(fēng)能．

2．水流(河流、潮汐)能．風(fēng)能和水流能是可再生能源．而石油、煤炭是不可再生能源． 3．太陽能． 4．氫能源． 5．反物質(zhì)能．

大自然賜給人類的綠色能源儲量豐富，只要我們科學(xué)開發(fā)、合理利用，必將對人類作出前所未有的貢獻．

課堂小結(jié)

新課程更多地與社會實際相聯(lián)系，鼓勵學(xué)生提出問題．本節(jié)“思考與討論”對能源問題做了討論，這是一個質(zhì)疑的范例，它引導(dǎo)我們考慮能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性．從物理學(xué)的角度研究宏觀過程的方向性，在現(xiàn)階段只需用一些簡單的實例，讓學(xué)生初步地體會一下就可以了．例如：摩擦力做功的過程，要損耗機械能而生熱，產(chǎn)生的熱不可能全部轉(zhuǎn)化為機械能．在其他的宏觀過程中也是如此，例如：兩種氣體放到一個容器內(nèi)，總會均勻地混合到一起，但不會再自發(fā)地分離開來．通過實例說明，在能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量是守恒的，但能量的品質(zhì)卻降低了，可被人直接利用的能在逐漸減少，這是能量耗散現(xiàn)象．所以，能量雖然守恒，但我們還要節(jié)約能源．

布置作業(yè)

1．教材“問題與練習(xí)”第1、2題．

2．設(shè)想有一間房間，與外界沒有熱量交換，完全絕熱．房間里有一臺電冰箱在工作，如果電冰箱的門是開著的，那么，房間里的溫度會變化嗎？認真討論一下，形成書面材料，與同學(xué)們交流．

板書設(shè)計 能量守恒定律與能源

??1.內(nèi)容

一、能量守恒定律?

?2.建立過程??1.能量耗散?

二、能量耗散?

?2.自然界中的宏觀過程具有方向性???1.常規(guī)能源

三、能源?

?2.綠色能源的開發(fā)和利用?

活動與探究

課題：永動機

目的：通過具體的能量轉(zhuǎn)化的分析，說明永動機不能制造的理由．

內(nèi)容：有人設(shè)計了這樣一臺“永動機”：距地面一定高度架設(shè)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(zhuǎn)動，就可以永久地用砂輪磨制工件做功了．分析這種裝置的能量轉(zhuǎn)化過程并判斷能否制造．

設(shè)計點評

本節(jié)重點是讓學(xué)生體會能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)過程與能源危機，培養(yǎng)學(xué)生節(jié)約能源、保護環(huán)境的環(huán)保意識．教學(xué)中通過大量的實例，采取開放式的教學(xué)形式，讓學(xué)生通過預(yù)習(xí)查找資料，發(fā)表自己對能量的認識．在能源和能量耗散方面，本教學(xué)設(shè)計從生活實際出發(fā)，讓學(xué)生了解了自然界中熱傳導(dǎo)過程和能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移具有方向性，讓學(xué)生了解了能源對人類文明的意義和由能源帶來的環(huán)境問題，引入了可持續(xù)發(fā)展的概念．讓學(xué)生了解了可持續(xù)發(fā)展的含義和意義，能夠從自己做起，節(jié)約資源，保護環(huán)境．

備課資料

一、能量守恒定律的建立過程

能量守恒定律是建立在自然科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)上的，從16世紀(jì)到18世紀(jì)，經(jīng)過伽利略、牛頓、惠更斯、萊布尼茨以及伯努利等許多物理學(xué)家的認真研究，使動力學(xué)得到了較大的發(fā)展，機械能的轉(zhuǎn)化和守恒的初步思想，在這一時期已經(jīng)萌發(fā).18世紀(jì)末和19世紀(jì)初，各種自然現(xiàn)象之間聯(lián)系相繼被發(fā)現(xiàn)．倫福德和戴維的摩擦生熱實驗否定了熱質(zhì)說．把物體內(nèi)能的變化與機械運動聯(lián)系起來.1800年發(fā)明伏打電池之后不久，又發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)、磁效應(yīng)和其他的一些電磁現(xiàn)象．這一時期，電流的化學(xué)效應(yīng)也被發(fā)現(xiàn)，并被用來進行電鍍．在生物學(xué)界，證明了動物維持體溫和進行機械活動的能量跟它所攝取的食物的化學(xué)能有關(guān)，自然科學(xué)的這些成就，為建立能量守恒定律作了必要的準(zhǔn)備．

能量守恒定律的最后確定，是在19世紀(jì)中葉由邁爾、焦耳和亥姆霍茲等人完成．德國醫(yī)生邁爾是從生理學(xué)的角度開始對能量進行研究的.1842年，他從“無不生有，有不變無”的哲學(xué)觀念出發(fā)，表達了對能量轉(zhuǎn)化和守恒思想，他分析了25種能量的轉(zhuǎn)化和守恒現(xiàn)象，成為世界上最先闡述能量守恒思想的人．英國物理學(xué)家焦耳從1840年到1878年將近40年的時間里，研究了電流的熱效應(yīng)，壓縮空氣的溫度升高以及電、化學(xué)和機械作用之間的聯(lián)系，做了400多次實驗，用各種方法測定了熱和功之間的當(dāng)量關(guān)系，為能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)奠定了堅實的實驗基礎(chǔ)．在1847年，當(dāng)焦耳宣布他的能量觀點的時候，德國學(xué)者亥姆霍茲在柏林也宣讀了同樣課題的論文．在這篇論文里，他分析了化學(xué)能、機械能、電磁能、光能等不同形式的能的轉(zhuǎn)化和守恒，并且把結(jié)果跟永動機不可能制造成功聯(lián)系起來，他認為不可能無中生有地創(chuàng)造一個永久的推動力，機器只能轉(zhuǎn)化能量，不能創(chuàng)造和消滅能量．亥姆霍茲在論文里對能量守恒定律作了一個清晰、全面而且概括的論述，使這一定律為人們廣泛接受．

在19世紀(jì)中葉，還有一些人也致力于能量守恒的研究．他們從不同的角度出發(fā)，彼此獨立地研究，卻幾乎同樣發(fā)現(xiàn)了這一偉大的定律．因此，能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)發(fā)展的必然結(jié)果．此時，能量轉(zhuǎn)化和守恒定律得到了科學(xué)界的普遍承認．這一原理指出：自然界的一切物質(zhì)都具有能量，對應(yīng)于不同的運動形式，能量也有不同的形式，如機械運動的動能和勢能，熱運動的內(nèi)能，電磁運動的電磁能，化學(xué)運動的化學(xué)能等，他們分別以各種運動形式特定的狀態(tài)參量來表示．當(dāng)運動形式發(fā)生變化或運動量發(fā)生轉(zhuǎn)移時，能量也從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一個系統(tǒng)傳遞給另一個系統(tǒng)；在轉(zhuǎn)化和傳遞中總能量始終不變．恩格斯曾經(jīng)把能量轉(zhuǎn)化和守恒定律稱為“偉大的運動基本規(guī)律”，認為它的發(fā)現(xiàn)是19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)之一(另兩個發(fā)現(xiàn)是細胞學(xué)說，達爾文的生物進化論)．

二、高空的氣溫為什么低

研究大氣現(xiàn)象時常常用到熱力學(xué)第一定律．通常把溫度、壓強相同的一部分空氣作為研究的對象，叫做氣團，直徑上千米．由于氣團很大，邊緣部分和外界的熱交換對整個氣團沒有明顯的影響，所以氣團的內(nèi)能的增減只等于外界對它做功或它對外界做功的多少．

陽光烤暖了大地，地面又使得下層的氣團溫度升高，密度減小，因而上升．上升時氣團膨脹，推擠周圍的空氣，對外做功，因此內(nèi)能減小，溫度降低．所以，越高的地方，空氣的溫度越低．對于干燥的空氣，大約每升高1 km溫度降低7 ℃.飛機在萬米高空飛行的時候，艙外氣溫往往在－50 ℃以下．由于機上有空調(diào)設(shè)備，艙內(nèi)總是溫暖如春．不過這時空調(diào)的作用不是使空氣升溫，而是降溫．高空的大氣壓比艙內(nèi)氣壓低，要使艙內(nèi)獲得新鮮空氣必須使用空氣壓縮機把空氣從艙外壓進來．在這個過程中，空氣壓縮機對氣體做功，使氣體的內(nèi)能增加，溫度上升．如果不用空調(diào)，機艙內(nèi)的溫度可能達到50 ℃以上！

第二篇：云南省高中物理《7.10 能量守恒定律與能源》教案 新人教版必修2

云南省高中物理《7.10 能量守恒定律與能源》教案 新人教版必修2

一、內(nèi)容及其解析

1、內(nèi)容：(1).通過了解能量守恒以及能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性，認識提高效率的重要性.(2).就節(jié)約能源、保護環(huán)境進行調(diào)查、開展討論，提出可行的方案.2、解析：本屆是對本章知識內(nèi)容的總結(jié)和擴展，結(jié)合機械能的學(xué)習(xí)逐漸體會能量是從千差萬別的各種自然現(xiàn)象中抽象出來的概念，是各種自然現(xiàn)象聯(lián)系的橋梁和紐帶.二、目標(biāo)及其解析

1.敘述能量守恒定律的內(nèi)容，能用能量守恒的觀點分析、解釋實際問題.2.了解能量耗散，了解自然界中宏觀過程的方向性.3.知道能源短缺和環(huán)境惡化是關(guān)系人類社會能否持續(xù)發(fā)展的大問題，增強節(jié)約能源和環(huán)境保護的意識.三、教學(xué)問題診斷分析

①能量守恒定律是自然界中最普遍的規(guī)律之一；②要靈活運用的前提是明確能量的來源和去向，準(zhǔn)確表達各種形式能的變化量.四、教學(xué)支持條件分析

不要求用能量守恒定律進行較復(fù)雜的定量計算.五、教學(xué)過程設(shè)計

1、教學(xué)基本流程

學(xué)生閱讀→回答問題 →就能量守恒定律談?wù)勛约旱目捶ā毩?xí)→小結(jié)。

2、教學(xué)情景

問題1:什么是能量守恒定律？

問題2:你能結(jié)合能量耗散分析我們要節(jié)約能源的原因嗎？

例題評析 應(yīng)用點一：能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的應(yīng)用

例1：指出下列現(xiàn)象中能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移情況：

（1）植物的光合作用；（2）雨天時發(fā)生雷電；

（3）人在跑步時，身體發(fā)熱；（4）手搖發(fā)電機發(fā)電使燈泡發(fā)光；（5）風(fēng)吹動帆船前進.思路分析： 物體間發(fā)生能量轉(zhuǎn)移時，能量的形式不變；而發(fā)生能量的轉(zhuǎn)化時，能的形式要發(fā)生改變，在確定能量轉(zhuǎn)化的方向時，可從消耗什么能，得出什么能進行比較確定.解析：（1）光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能.（2）電能轉(zhuǎn)化為聲能、內(nèi)能和光能.（3）化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.（4）動能轉(zhuǎn)化為電能，電能又轉(zhuǎn)化為光能和內(nèi)能.（5）風(fēng)的機械能轉(zhuǎn)移給帆船.答案： 見解析

拓展練習(xí)1-1： 下列說法正確的是（）

A.隨著科技的發(fā)展，永動機是可以制成的

B.太陽照射到地球上的光能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空間的能量都消失了

C.“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，因而是不可能的 D.有種“全自動”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能一直走動，說明能量可以憑空產(chǎn)生

應(yīng)用點二：利用功能關(guān)系解決綜合問題

例2：電機帶動水平傳送帶以速度v勻速傳動，一質(zhì)量為m的小木塊由靜止輕放在傳送帶上，若小木塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ，如圖所示，當(dāng)小木塊與傳送帶相對靜止時，求：

（1）小木塊的位移；（2）傳送帶轉(zhuǎn)過的路程；（3）小木塊獲得的動能；

（4）摩擦過程中產(chǎn)生的摩擦熱.思路分析： 木塊剛放上時速度必為零，必受到向右的摩擦動力作用而做勻加速直線運動，達到與傳送帶共速后不再相互滑動，整個過程中木塊獲得一定的能量，系統(tǒng)要產(chǎn)生摩擦熱.解析：（1）由牛頓第二定律：μmg=ma得a=μg 由公式v=at得t=v ?gvv2小木塊的位移s1=t=.22?gv2（2）傳送帶始終勻速運動，路程s2=vt=.?g（3）對小木塊獲得的動能Ek=

2mv.2（4）滑動摩擦力對物塊做了正功，使的物塊的機械能增加且增加的機械能為 ΔE=μmgs1=12mv，2而滑動摩擦力對傳送帶做了負功，使傳送帶輸出了能量，且輸出的能量為 ΔE輸出=μmgs2=mv2，所以整個系統(tǒng)在這一過程中產(chǎn)生的內(nèi)能（摩擦熱）為 Q=ΔE輸出-ΔE=μmg（s2-s1）=

mv.21212v2v2答案：（1）（2）（3）mv（4）mv

22?g2?g思維總結(jié)：滑動摩擦力與相對位移的乘積，在數(shù)值上等于一對相互作用的摩擦力所做的功的代數(shù)和，等于系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能.六、目標(biāo)檢測 1.能量守恒定律______________________________________________.2.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，它就不會自動聚集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_______________，熱和光被其他物質(zhì)吸收之后變成周圍環(huán)境的____________.我們也無法把這些內(nèi)能收集起來重新利用.這種現(xiàn)象叫做能量的____________.（3）能量的耗散從___________的角度反映出了自然界中宏觀過程的方向性.配餐作業(yè)

從下列三組題中任意選擇兩組題完成，建議選擇AB或BC

A組題

1.在墻壁與外界無熱傳遞的封閉房間里，夏天為了降低溫度，同時打開電冰箱和電風(fēng)扇，兩電器工作較長時間后，房內(nèi)氣溫將會（）

A.升高

B.降低

C.不變

D.無法判斷 2.利用下列哪種能源時給人類帶來的污染較?。ǎ?/p>

A.煤

B.石油

C.天然氣

D.核能 3.關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的說法中正確的是（）

A.舉重運動員把重物舉起來，體內(nèi)的一部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為重物的重力勢能 B.電流通過電爐子后電爐絲變熱，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 C.內(nèi)燃機做功的過程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的過程 D.做功過程是能量轉(zhuǎn)化過程，某過程中做了10 J的功，一定有10 J的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化 設(shè)計意圖：基礎(chǔ)知識練習(xí)

B組題

1.石塊自由下落過程中，由A點到B點重力做的功是10 J，下列說法正確的是（）

A.由A到B，石塊的勢能減少了10 J B.由A到B，功減少了10 J C.由A到B，10 J的功轉(zhuǎn)化為石塊的動能 D.由A到B，10 J的勢能轉(zhuǎn)化為石塊的動能

2.質(zhì)量為4 kg的物體被人由靜止開始向上提升0.25 m后速度達1 m/s，則下列判斷正確的是（）

A.人對物體做功12 J B.合外力對物體做功2 JC.物體克服重力做功10 J D.人對物體做的功等于物體增加的動能 能力提升

3.下列關(guān)于能源開發(fā)和利用的說法中，正確的是（）

A.能源利用的過程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能的過程

B.要合理開發(fā)和節(jié)約使用核能、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能等常?guī)能源 C.能源利用的過程，是一種形式的能向另外一種形式的能轉(zhuǎn)化的過程 D.無論是節(jié)約能源還是開發(fā)能源，我國都要外國支援 4.關(guān)于“節(jié)約能源”，下面的說法中正確的是（）

A.浪費能源，只是浪費個人的金錢，所以節(jié)約能源是毫無意義的

B.浪費能源，只是浪費個人的金錢，對整個社會和自然界來講，反正能量是守恒的，所以就社會而言，節(jié)約能源毫無意義 C.從能量轉(zhuǎn)化的角度看，自然界中宏觀過程是有方向性的，能源的利用受這種方向性的制約，且能源的利用過程對環(huán)境有污染，所以“節(jié)約能源”對人類社會發(fā)展有很大的影響

D.上述說法都是錯誤的

設(shè)計意圖：提高學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解、運用能力

C組題

1.大型水力發(fā)電站是一種具有防洪、發(fā)電、航運及養(yǎng)殖蓄水等巨大綜合利用效益的大型水利水電工程，某水力發(fā)電站其主要數(shù)據(jù)如表

一、表二所示表一

請根據(jù)表

一、表二的有關(guān)數(shù)據(jù)完成下列問題：

（1）最大蓄水位h=，平均年流量V=，年平均消耗水能E=，轉(zhuǎn)化為電能的百分比η=.（2）若26臺發(fā)電機組全部建成并發(fā)電，按設(shè)計要求年發(fā)電時間為多少天？ 設(shè)計意圖：提高部分學(xué)生的能力 教學(xué)反思：

第三篇：7.10能量守恒定律與能源說課稿-高中物理人教版必修2說課稿精心編輯版

7.10能量守恒定律與能源說課稿

一、教材分析

在第8節(jié)學(xué)習(xí)了機械能守恒定律之后，很自然地過渡到能量守恒的概念，同時這是學(xué)生初中學(xué)習(xí)的知識，因此本節(jié)課應(yīng)當(dāng)在喚起學(xué)生初中時期對于能量守恒感性認識的同時，借助對機械能守恒的定量的分析，充分理解能量守恒的定律，加深對于能量守恒規(guī)律的認識，在此基礎(chǔ)上，形成從能量的角度分析問題解決問題的思維習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力，體會科學(xué)探索的樂趣。

二、教學(xué)目標(biāo)

1、參與能量守恒定律問題的探討，體驗從日常生活中的能量轉(zhuǎn)移現(xiàn)象形成能量守恒概念的過程

2、認識傳統(tǒng)能源與新能源，能夠區(qū)分它們的使用范圍、局限性，能夠認識到能源對推動人類社會發(fā)展所產(chǎn)生的巨大的作用，體會的科學(xué)的偉大的力量

3、學(xué)會用能量守恒的觀念解決日常物理問題，形成對地于科學(xué)的認同感

三、教學(xué)重難點

1、能量守恒作為本節(jié)課的切入點，起到串接整節(jié)課的作用，是學(xué)生學(xué)生的重點，同時，其于能量守恒的知識的應(yīng)用也是教學(xué)的側(cè)重點，對于形成解決問題的能力有重要作用。

2、難點在于如何形成能量守恒的概念，由于能量的守恒涉及到學(xué)生并不熟悉的能量種類如內(nèi)能、生物能、化學(xué)能等等，不像機械能那樣形象客觀，因此，如何通過舉證大量的事例，逐步引導(dǎo)學(xué)生思考總結(jié)是本節(jié)課的難點

四、教學(xué)用具

1、單擺的實驗展示

2、永動機的簡介、簡單的人體的運動PPT

3、太陽能的循環(huán)的PPT

五、教學(xué)過程

1、新課的導(dǎo)入

同學(xué)們還記得在第8節(jié)中學(xué)生機械能守恒時的單擺嗎，無論我從什么樣的高度阻擋物體的擺動，在空氣中摩擦力足夠小的情況下都能保證在擺到另一端時高度與初始是一樣的，而這個也就說明機械能是守恒的。

今天我們從考慮另外一個問題，由于在空氣中運動，單擺肯定是受到摩擦力的作用，既如此，如果讓擺球長時間擺動，比如3個小時，那么那里它的能擺動到的最大高度是不是跟原來一樣呢？如果不是，那這說明什么問題？

（學(xué)生）由于除了重力與彈力做功外，物體還受到空氣的摩擦力的作用，因此不滿足機械能守恒的概念。

（老師）對，同學(xué)們說得很對?，F(xiàn)在機械能是不守恒了，那么減少的機械能到哪里去了呢？是揮發(fā)了？還是變成其它類型的能量？如果是轉(zhuǎn)換成了其它類型的能量，那么這個其它類型的能量是什么能量呢？（學(xué)生）轉(zhuǎn)化成了熱能（老師）對，是熱能。機械能通過與空氣間的摩擦力做功轉(zhuǎn)換成熱能，機械能并不是減少了，而是轉(zhuǎn)化成了其它形式的能量！

2、其實，機械能不守恒的實例還是很多的，生活中觸手可及，下面同學(xué)們再看看這樣的一些物理情境，請幫老師分析其中機械能的增減或是轉(zhuǎn)移情況，如果是轉(zhuǎn)換的情況，請務(wù)必說明轉(zhuǎn)換成的其它能量的類型。1）劉翔在110米欄比賽前后

2）

汽車從山腳沿著盤山公路勻速行駛到山頂?shù)倪^程

顯然對于第一個跑步的物理情境，劉翔在運動的前后動能發(fā)生改變，起跑的時候速度是零但是沖刺的時候速度很大，可以接近10m/s，顯然，動能是增大的；至于重力勢能呢？也是增大的，因為起跑的時候重心相對更低。所以在這個物理情境中，劉翔的機械能是增加的，既然是增加的，那么除了重力做功彈力做功外肯定還有其它力做功。這個力是什么力？是摩擦力。摩擦力做功轉(zhuǎn)換成了腳面與地面的熱能，耗散到空氣中去了，這部分耗散的空氣可以使周圍的水汽吸熱氣化轉(zhuǎn)換成其內(nèi)能 對于第二個物理情境，希望同學(xué)們自行思考解決，給3分鐘的時間討論

3、根據(jù)上面的分析，我們得出這樣的結(jié)論：能量是守恒的。

怎樣理解？

1）能量是個守恒量，不會憑空產(chǎn)生也不會憑空消失，就像我們初中化學(xué)學(xué)質(zhì)量守恒的概念一樣，在化學(xué)反應(yīng)中各種原子的總數(shù)始終不變，只是組合不同

2）能量的守恒并不是只某一種能量始終不變，是指能量的集合不變，在能量的集合中各種能量之間是可以轉(zhuǎn)換的，一種形式的能量減少了，那么肯定有另一種能量的增加

3）機械能守恒是能量守恒的一種特殊形式，它的存在是有一定條件的

下面，請同學(xué)們思考下面的問題：

例：一個斜面高度h=3m，傾角30度，考慮從頂點處釋放一個質(zhì)量為1kg的小球，求其下滑到低端時的速度的大小？用三種不同的方法（牛頓第二定律，動能定律，能量守恒定律）（時間3分鐘）

同學(xué)們，通過求解，你們能告訴我這三種方法哪種更方便嗎？對你有什么啟示

4、能量是守恒的，就是不會消失，那么是不是可以利用這點做成永動機呢？使能量不斷循環(huán)而不消失？

看看前人設(shè)計的永動機。（PPT展示永動機并分析）

事實上，即使不考慮到力矩的問題，上面的永動機也不太可能成為現(xiàn)實，因為在機器運行的過程中肯定會有摩擦力的作用，而這點注定不可能實驗機器的“永動”。

在機器對能量的損耗過程中，不能實現(xiàn)永動，必須要有能源。我們常見的能源又有哪些呢？ 傳統(tǒng)的生物質(zhì)能（煤、石油、天然氣）、新能源（太陽能、水電能、風(fēng)能、地?zé)崮?、核能?/p>

對于能源同學(xué)們首先要明白，人類社面臨的問題是能源短缺，煤、石油天然氣為代表的傳統(tǒng)能源為代表的一次性能源日益枯竭，促使人們找尋更多的可利用的新能源。能不能舉出比較有代表性的例子。

如：乙醇添加汽油，在美國玉米是大面積種植的糧食作物，通過催化劑的作用對其進行發(fā)酵可以得到大量的乙醇

在深海地區(qū)存在許多可燃冰，即固態(tài)的甲烷或是其它有機可燃的氣體，由于海洋面積巨大，如果對其利用技術(shù)成熟，可以山極大緩解人類對于能源的需求

在地球上無處不在的水其實也是人類解決能源問題的一種方式，如果有一種方法可以使水分解成氫氣和氧氣，那么就可以直接對氫氣進行燃燒得到動力

所以，需求一種解決能源危機的方法要集合全人類的意志，努力進取，不斷創(chuàng)新。與此同時，對現(xiàn)有能源有效開發(fā)利用做到合理利用資源、科學(xué)規(guī)劃、減少浪費也是非常重要的要求。請同學(xué)們回答下面的問題：

一次性能源有哪些？可循環(huán)能源有哪些？ 一次性能源：煤、石油、天然氣、核能 可循環(huán)能源：太陽、水、風(fēng)

5、課堂總結(jié)

1）能量是守恒量，機械能守恒是能量守恒的一種表現(xiàn)。能量守恒沒有條件，是自然界的一種基本規(guī)律

2）能源是推動人類社會發(fā)展的動力，在傳統(tǒng)能源日趨減少的今天，我們不僅需要節(jié)約能源也需要開發(fā)新的能源

第四篇：能量守恒定律與能源教案_物理_教學(xué)設(shè)計_人教版

第十節(jié) 能量守恒定律與能源

（宗彥峰 陜西師大附中 710061）

【教材版本】 人教版

【設(shè)計理念】 通過對本節(jié)課的學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生樹立科學(xué)的世界觀,形成科學(xué)理論是發(fā)展的觀念,也為學(xué)生能夠在廣闊的知識背景中考慮問題,提高理論聯(lián)系實際的能力奠定基礎(chǔ),使得學(xué)生的有關(guān)能量的知識結(jié)構(gòu)更加的完善。

【教材分析】 本節(jié)內(nèi)容安排在學(xué)習(xí)了機械能之后，學(xué)生已經(jīng)有了有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的一些圖景，體會到能量概念是對自然現(xiàn)象的抽象和概括。從而從“機械能的轉(zhuǎn)化與守恒”聯(lián)想擴展到“自然界中各種能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)換中總能量守恒”。

【學(xué)情分析】

學(xué)生通過機械能的學(xué)習(xí)，已經(jīng)形成了有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的一些圖景，具備了從“機械能的轉(zhuǎn)化與守恒”聯(lián)想擴展到“自然界中各種能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)換中總能量守恒”的基礎(chǔ)。

【教學(xué)目標(biāo)】

1、知識與技能

1．知道能量是一個重要的物理量，知道能量守恒確立的兩類重要事實。2.能應(yīng)用能量守恒解決一些問題。

3.知道能量耗散，了解自然界中宏觀過程中的能量守恒以及能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性，認識到提高效率的重要性，4.知道能源短缺和環(huán)境惡化是關(guān)系到人類社會能否持續(xù)發(fā)展的重大問題，增強節(jié)約能源和環(huán)境保護的意識。

2、過程與方法

通過文獻查閱和調(diào)查研究的方法、問題討論法

3、情感、態(tài)度與價值觀

通過文獻查閱和調(diào)查研究的方法，使學(xué)生認識到能量守恒定律是人們認識自然的重要工具，能源關(guān)系到人類的衣食住行，關(guān)系到國家的興旺發(fā)達。培養(yǎng)節(jié)約能源和環(huán)境保護的意識。

【重點難點】

1、教學(xué)重點

能量守恒定律、能量的耗散

2、教學(xué)難點

能量守恒定律的理解

【教學(xué)方法】查閱文獻+調(diào)查研究+交流討論

【教學(xué)思路】通過學(xué)生進行素材的采集和整理，通過上網(wǎng)查詢、資料檢索等形式查找能量守恒定律的形成和建立過程的資料，通過調(diào)查訪問的形式搜集生產(chǎn)、生活中與能源有關(guān)的材料，對自己獲取的材料進行分析研究，形成自己的觀點和想法，以便在課堂上進行討論交流。

【教學(xué)過程】

一、課前準(zhǔn)備

A、查找有關(guān)能量守恒定律形成和建立過程的資料。

B、通過調(diào)查的形式，搜集生產(chǎn)、生活中與能源有關(guān)的資料，能弄清楚涉及了那些能量、能量的轉(zhuǎn)化方向、能量轉(zhuǎn)化中那些力做工引起了各種形式能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移。

C、通過獲取素材、整理素材、形成觀點的過程，認真體會能量是更深層次上反映運動和相互作用的本質(zhì)，能量守恒定律是人類認識自然的重要工具。

二．新課教學(xué) 一）能量守恒定律

1、能量形式的多樣性

2、能量的轉(zhuǎn)化

3、能量守恒定律: 能量既不可會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變．、能量守恒定律的普遍性和重要性 二）、能源和能量耗散

1、能源的利用經(jīng)歷

2、能量耗散 三．教學(xué)過程過程

環(huán)節(jié)

1、各組的調(diào)查研究的成果的展示和交流

環(huán)節(jié)

2、教學(xué)過程

問題1：在驗證機械能守恒定律的實驗中，重物帶著紙帶下落時，計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，減少的重力勢能的值大于增加的動能的值，即機械能的總量在減少．原因就是紙帶和打點計時器之間的摩擦力和空氣的阻力等．是不是考慮了各種摩擦和阻力后這部分能量就消失了呢? 學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識總結(jié)歸納：沒有，它轉(zhuǎn)化成為除機械能外的其他的能量了．

教師引導(dǎo)：它轉(zhuǎn)化成了機械能外的其他形式的能量，除重力、彈力之類的力外，其他任何力對物體做功使物體的機械能增加或減少的過程，實質(zhì)上都是其他形式的能與機械能相互 轉(zhuǎn)化的過程，在轉(zhuǎn)化的過程中，能的總量是不變的．這是大自然的一條普遍的規(guī)律，而機械能守恒定律只是這一條普遍規(guī)律的一種特殊情況．

問題2：驗證機械能守恒定律中，減少的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．生活中還有很多這樣能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的例子，同學(xué)們能否舉出幾例，并說明其中的能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程? 學(xué)生舉例：

1、在摩擦生熱的現(xiàn)象中，克服摩擦力做多少功，就有多少機械能轉(zhuǎn)化成等量的內(nèi)能

2、通過電流的導(dǎo)線變熱，電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能

3、灼熱的燈絲發(fā)光，內(nèi)能轉(zhuǎn)化成光能

4、燃料燃燒生熱，化學(xué)能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能；

參考案例：

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(zhuǎn)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(zhuǎn)化情況。能是狀態(tài)量，功是過程量。不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)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(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(xué)能,轉(zhuǎn)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(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現(xiàn),某種力做功往往與某一具體的能量變化相聯(lián)系。

問題3：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；

電流做功:電能和機械能等其他形式的能相互轉(zhuǎn)化；

從上面的例子我們可以看出，能量之間是可以相互轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的．以上實驗表明，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，能量的總和并沒有變化。這就是我們今天要學(xué)習(xí)的能量守恒定律。

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，說明能量守恒定律的建立有何重大意義。

補充資料：對于能量守恒，科學(xué)家進行了長期的探索：1801年，戴維發(fā)現(xiàn)了電流的化學(xué)效應(yīng)；1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)；1821年，塞貝克發(fā)現(xiàn)了溫差電現(xiàn)象；1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象；1840年，焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)；1842年，邁爾表述了能量守恒定律，并計算出熱功當(dāng)量的數(shù)值；1843年，焦耳測定了熱功當(dāng)量的數(shù)值。從而，確立了電化學(xué)、電和磁、電和熱、力和熱等自然現(xiàn)象之間的聯(lián)系。1847年，亥姆霍茲在理論上概括和總結(jié)了能量守恒定律。??

發(fā)現(xiàn)能量守恒定律的歷史表明，能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)不是偶然的它是人類對自然認識發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物；除了物理學(xué)外，別的學(xué)科對能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)也有貢獻。

師生總結(jié)：

1．能量守恒定律的內(nèi)容：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變． 2．定律的表達式：E初=E終 ?E增=?E減

3．發(fā)現(xiàn)能量守恒定律的意義：能量守恒定律的建立，是人類認識自然的一次重大飛躍，是哲學(xué)和自然科學(xué)長期發(fā)展和進步的結(jié)果，它是最普遍、最重要、最可靠的自然規(guī)律之一，而且是大自然普遍和諧性的一種表現(xiàn)形式．

例1：如圖所示，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：

Fh?W?mBgh?求得：

1(mA?mB)v2 21W?Fh?mBgh?(mA?mB)v2

2例2：一小滑塊放在如圖所示的凹形斜面上，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(dāng)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=AD；

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

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

教師點評：

⑴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。

⑵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.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相對

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3：2001年9月11日，恐怖分子劫持波音757飛機以900km/h的速度撞擊紐約世界大廈，已知波音757飛機質(zhì)量為7t，攜帶航空汽油質(zhì)量為30t，汽油的燃燒值為

（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）4.64?104kJ/kg，飛機長80m，求：⑴飛機撞擊世貿(mào)大廈釋放多少能量？

⑵試估算飛機對世貿(mào)大廈的平均沖擊力是多大？（設(shè)機尾恰好插入大樓）解答: ⑴飛機撞擊世貿(mào)大廈釋放的能量等于飛機及汽油的動能與汽油燃燒放出的化學(xué)能：

12?E?(m?M)v0?QM

21??(7?103?30?103)?252?30?103?4.62?107 2?30?103?4.62?107

?1.4?10J

⑵飛機撞擊世貿(mào)大廈時，速度由v0變?yōu)榱?，飛機長80m看作作用距離，所以飛機對世貿(mào)

2(m?M)v03.7?104?25027

?大廈的平均沖擊力為：F?≈1.4×10N

2S2?8012說明:能源和高新技術(shù)一旦被恐怖分子所掌握，就會成為人類的災(zāi)難，紐約世貿(mào)大廈就是被飛機攜帶的航空汽油燃燒釋放的化學(xué)能而轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，融化了世貿(mào)大廈的鋼結(jié)構(gòu)導(dǎo)致坍塌。世界各國在積極開發(fā)和利用能源的同時，也十分注意能源的使用安全問題。問題4：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?

教師進行情景的引導(dǎo)：勻速的汽車剎車后可以停下來，但是停下來的汽車不能主動運動起來；沙漠沙化后不能自發(fā)變成綠洲；打碎的鏡子不能恢復(fù)原狀，人死不能復(fù)生等，在提示著我們自然界的一些宏觀過程有著一定的方向性。

學(xué)生舉例：1、2、3、從上面的例子我們可以看出:在能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能的總量是守恒的，但能量的品質(zhì)卻降低了，這叫做能量耗散。

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。

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。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(shè)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。

師生總結(jié)：

1、能量耗散：流散的內(nèi)能無法重新收集起來加以利用的現(xiàn)象叫做能量耗散。

2、能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性。

環(huán)節(jié)三：布置作業(yè)：

1、查閱資料：知道能源的分類及其常規(guī)能源的利用帶來的環(huán)境問題

2、知道綠色能源有哪些及其我國利用綠色能源的現(xiàn)狀

板書設(shè)計

十.機械能守恒定律與能源

一）能量守恒定律

1、能量形式的多樣性

2、能量的轉(zhuǎn)化

3、能量守恒定律: 能量既不可會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變．、能量守恒定律的普遍性和重要性 二）、能源和能量耗散

1、能源的利用經(jīng)歷

2、能量耗散

第五篇：高中物理 《能量守恒定律》教案

能量守恒定律

本節(jié)課的設(shè)計，教材繼續(xù)沿用了前幾節(jié)的課程模式，先由生活中的實例引出研究問題，然后用實驗加以證實，讓學(xué)生接受這個物理事實.接著再從理論上推導(dǎo)、證明，從而得出結(jié)論.這節(jié)課教材是從生活中騎自行車上坡的實例入手，引出動能和重力勢能在此過程中是在相互轉(zhuǎn)化的.接著通過實驗來證實這個轉(zhuǎn)化過程中的守恒結(jié)論.最后提出了自然界中最普遍、最基本的規(guī)律之一能量轉(zhuǎn)化和守恒定律.機械能守恒定律是能量守恒定律的一個特例，要使學(xué)生對定律的得出、含義、適用條件有一個明確的認識，這是能夠用該定律解決力學(xué)問題的基礎(chǔ).各種不同形式的能相互轉(zhuǎn)化和守恒的規(guī)律，貫穿在整個物理學(xué)中，是物理學(xué)的基本規(guī)律之一.能量守恒定律是學(xué)習(xí)各種不同形式的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律的起點，也是運動學(xué)和動力學(xué)知識的進一步綜合和展開的重要基礎(chǔ).所以這一節(jié)知識是本章重要的一節(jié).機械能守恒定律是本章教學(xué)的重點內(nèi)容，本節(jié)教學(xué)的重點是使學(xué)生掌握物體系統(tǒng)機械能守恒的條件；能夠正確分析物體系統(tǒng)所具有的機械能.分析物體系統(tǒng)所具有的機械能，尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢能，是本節(jié)學(xué)習(xí)的難點之一.在教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生認識到，物體重力勢能大小與所選取的參考平面（零勢面）有關(guān)；而重力勢能的變化量是與所選取的參考平面無關(guān)的.在討論物體系統(tǒng)的機械能時，應(yīng)先確定參考平面.教學(xué)重點1.理解機械能守恒定律的內(nèi)容；

2.在具體的問題中能判定機械能是否守恒，并能列出定律的數(shù)學(xué)表達式； 3.理解能量轉(zhuǎn)化和守恒定律.教學(xué)難點1.從能的轉(zhuǎn)化和功能關(guān)系出發(fā)理解機械能守恒的條件； 2.能正確判斷研究對象在所經(jīng)歷的過程中機械能是否守恒.教具準(zhǔn)備自制投影片、CAI課件、重物、電磁打點計時器以及紙帶、復(fù)寫紙片、低壓電源及兩根導(dǎo)線、鐵架臺和鐵夾、刻度尺、小夾子.課時安排1課時

三維目標(biāo)

一、知識與技能

1.知道什么是機械能，知道物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化； 2.理解機械能守恒定律的內(nèi)容；

3.在具體問題中，能判定機械能是否守恒，并能列出機械能守恒的方程式； 4.理解能量守恒定律，能列舉、分析生活中能量轉(zhuǎn)化和守恒的例子.二、過程與方法

1.初步學(xué)會從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點解釋現(xiàn)象、分析問題；

2.通過用紙帶與打點計時器來驗證機械能守恒定律，體驗驗證過程和物理學(xué)的研究方法.三、情感態(tài)度與價值觀

1.通過能量守恒的教學(xué)，使學(xué)生樹立科學(xué)觀點，理解和運用自然規(guī)律，并用來解決實際問題；

2.通過實驗驗證，體會學(xué)習(xí)的快樂，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣；通過親身實踐，樹立“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)觀.培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度.教學(xué)過程

導(dǎo)入新課 ［實驗演示］

5.測量下落高度時，某同學(xué)認為都必須從起始點算起，不能弄錯.他的看法正確嗎？為了減小測量 h值的相對誤差，選取的各個計數(shù)點要離起始點適當(dāng)遠些好，還是近些好？

學(xué)生活動：思考老師的問題，討論、交流，選出代表發(fā)表見解.1.因為打點計時器每隔0.02 s打點一次，在最初的0.02 s內(nèi)物體下落距離應(yīng)為0.002 m，所以應(yīng)從幾條紙帶中選擇第一、二兩點間距離接近2 mm的紙帶進行測量；二是在紙帶上所選的點就是連續(xù)相鄰的點，每相鄰兩點時間間隔t=0.02 s.2.因為不需要知道物體在某點動能和勢能的具體數(shù)值，所以不必測量物體的質(zhì)量 m，而只需驗證12vn?ghn就行了.23.打點計時器要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)，以盡量減少重物帶著紙帶下落時所受到的阻力作用.4.必須先接通電源，讓打點計時器正常工作后才能松開紙帶讓重物下落.5.這個同學(xué)的看法是正確的.為了減小測量 h值的相對誤差，選取的各個計數(shù)點要離起始點適當(dāng)遠些好.教師活動：聽取學(xué)生匯報，點評，幫助學(xué)生解決困難.學(xué)生活動：學(xué)生進行分組實驗.數(shù)據(jù)處理：

明確本實驗中要解決的問題即研究動能與重力勢能的轉(zhuǎn)化與守恒.在右圖中，質(zhì)量為m的物體從O點自由下落，以地面作零勢能面，下落過程中任意兩點A和B的機械能分別為：

EA?1122mvA?mghA, EB?mvB?mghB 22如果忽略空氣阻力，物體下落過程中如果動能的改變量等于勢能的改變量，于是有

1122mvA?mghA?mvB?mghB 221122上式亦可寫成mvB?mvA?mghA?mghB

22Ea=Eb,即該式左邊表示物體由A到B過程中動能的增加，右邊表示物體由A到B過程中重力勢能的減少.如果實驗證明等式成立,說明物體重力勢能的減少等于動能的增加.為了方便，可以直接從開始下落的O點至任意一點（上圖中A點）來進行研究，這時應(yīng)有：

12mvA?mhg.式中2h是物體從O點下落至A點的高度，vA是物體在A點的瞬時速度.1.如何求出A點的瞬時速度vA？

根據(jù)做勻加速運動的物體在某一段時間t內(nèi)的平均速度等于該時間中間時刻的瞬時速度可求出A點的瞬時速度vA.右圖是豎直紙帶由下而上實際打點后的情況.從O點開始依次取點1、2、3??圖中s1、s2、s3??分別為0～2點，1～3點，2～4點??各段間的距離.根據(jù)公式v?s，t=2×0.02 s（紙帶上任意兩個相鄰的t點間所表示的時間都是0.02 s），可求出各段的平均速度.這些平均速度就等于1、2、3??各點相對應(yīng)的瞬時速度v1、v2、v3??例如：

不僅重力勢能和動能可以相互轉(zhuǎn)化，彈性勢能和動能也可以相互轉(zhuǎn)化.放開被壓縮的彈簧，可以把跟它接觸的小球彈出去，這時彈簧的彈力做功，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能.在彈性勢能和動能的相互轉(zhuǎn)化中，如果只有彈力做功，動能和彈性勢能之和保持不變，即機械能守恒.【方法引導(dǎo)】

解決某些力學(xué)問題，從能量的觀點來分析，應(yīng)用機械能守恒定律求解，往往比較方便.應(yīng)用機械能守恒定律解決力學(xué)問題，要分析物體的受力情況.在動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化中，如果只有重力做功，就可以應(yīng)用機械能守恒定律求解.【例題剖析】

（一）機械能守恒條件的判斷

［例1］下列關(guān)于機械能是否守恒的敘述正確的是（）A.做勻速直線運動的物體機械能一定守恒 B.做勻變速直線運動的物體的機械能可能守恒 C.合外力對物體做功為零時，機械能一定守恒 D.只有重力對物體做功，物體機械能一定守恒 解析：

A.做勻速直線運動的物體，除了重力做功外，可能還有其他力做功，如降落傘在空中勻速下降時，除了重力做功外，空氣阻力也對降落傘做功，所以機械能不守恒，不選.B.做勻變速直線運動的物體可能只受重力且只有重力做功，如自由落體運動，物體機械能守恒，應(yīng)選.C.如降落傘在空中勻速下降時合外力為零，合外力對物體做功為零，除重力做功外，空氣阻力也做功，所以機械能不守恒，不選.D.符合機械能守恒的條件，應(yīng)選.可見，對物體進行受力分析，確定各力做功情況是判定機械能是否守恒的一般程序.［例2］如圖所示，斜面體置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物體由靜止沿斜面下滑，在物體下滑過程中，下列說法正確的是（）

A.物體的重力勢能減少，動能增大

B.物體的重力勢能完全轉(zhuǎn)化為物體的動能 C.物體的機械能減少

D.物體和斜面體組成的系統(tǒng)機械能守恒

解析：由于斜面體放在光滑斜面上，當(dāng)物體沿斜面下滑時，物體實際位移方向和物體所受支持力的方向不垂直，所以支持力對物體做了功（負功），物體的機械能不守恒，物體的機械能減少了，物體對斜面體的壓力對斜面體做了功（正功），斜面體的機械能增加了，斜面體的機械能也不守恒.對物體和斜面體組成的系統(tǒng)，斜面體和物體之間的彈力是內(nèi)力，對系統(tǒng)做功的代數(shù)和為零，即不消耗機械能.在物體和斜面體的運動過程中只有重力做功，所以系統(tǒng)的機械能守恒.物體在下滑過程中重力勢能減少，一部分轉(zhuǎn)化為物體的動能，另一部分則轉(zhuǎn)化為斜面體的動能.所以本題選ACD.（二）機械能守恒定律的應(yīng)用

6斷物體的機械能是否守恒，所以應(yīng)透徹理解機械能守恒定律成立的條件，從而正確應(yīng)用機械能守恒定律解題.布置作業(yè)

課本P37作業(yè)4、5、6.板書設(shè)計

活動與探究

有人設(shè)計了這樣一臺“永動機”：距地面一定高度架設(shè)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(zhuǎn)動，就可以永久地用砂輪磨制工件做功了（右圖）

.請你分析一下，高處水槽中水的勢能共轉(zhuǎn)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.