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2019-2020年高中物理 能量守恒定律教案 粵教版選修3-3 一、教學目標 1．在物理知識方面的要求： （1）理解量守恒定律，能列舉出量守恒定律的實例； （2）理解“永動機”不能實現(xiàn)的原理。 2．讓學生初步學會運用量守恒定律計算一些簡單的內(nèi)能和機械能相互轉(zhuǎn)化的問題。 3．量守恒定律是自然科學的基本定律之一，應用量守恒的觀點來分析物理現(xiàn)象、解決物理問題是很重要的物理思維方法。 二、重點、難點分析 1．重點內(nèi)容是量守恒定律，強調(diào)量守恒定律是自然科學中最基本定律。 學習運用量守恒原理計算一些物理習題。 2．運用量守恒定律對具體的自然現(xiàn)象進行分析，說明能是怎樣轉(zhuǎn)化的，對學生來說是有難度的。 三、教 具 幻燈、幻燈片，其內(nèi)容是： 1．反映電能、機械能、化學能與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的實例插圖。 2．反映自然界各種形式能相互轉(zhuǎn)化的實例插圖。 3．歷史上有人設計的“永動機”插圖。 四、主要教學過程 （一）引入新課 我們知道刀具在砂輪上磨削時，刀具發(fā)熱是因為通過摩擦力做功，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。在暖氣片上放有一瓶冷水，過一段時間后水變熱，這是通過熱量傳遞使這瓶水內(nèi)能增加。這些實例中，物體的內(nèi)能為什么增加了？是憑空產(chǎn)生的還是由其他形式能轉(zhuǎn)化來的？能的轉(zhuǎn)化過程中數(shù)量之間有什么關系？這是今天要學習的內(nèi)容。 （二）教學過程設計 1．機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程中能量守恒 （1）運動的汽車緊急剎車，汽車最終停下來。這過程中汽車的動能（機械能）轉(zhuǎn)化為輪胎和路面的內(nèi)能（假定這過程沒有與周圍物體有熱交換，即不散熱也不吸熱）。摩擦力做了多少功，內(nèi)能就增加多少。公式W=△U表示了做功與內(nèi)能變化的關系，這公式也反映出做功過程中，機械能的損失數(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。這過程中水的一部分內(nèi)能通過熱量傳遞使鐵塊內(nèi)能增加。鐵塊吸收多少熱量，它內(nèi)能就增加多少。公式Q=△U表示吸收的熱量與內(nèi)能變化量的關系，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發(fā)生做功和熱傳遞過程，那么，外界對物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q，等于物體內(nèi)能的增加△U，即 W+Q=△U 上式所表示的是功、熱量和內(nèi)能之間變化的定量關系，在物理學中叫做熱力第一定律，它也反映了一個物體的內(nèi)能增加量等于物體的機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。進而說明，內(nèi)能和機械能轉(zhuǎn)化過程中能量是守恒的。 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：我們學習過機械運動有機械能，熱運動有內(nèi)能，實際上自然界存在著許多不同形式的運動，每種運動都有一種對應的能量，如電能、磁能、光能、化學能、原子能等。 （2）不僅機械能和內(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，舉例說明：（同時放映幻燈片） ①電爐取暖：電能→內(nèi)能 ②煤燃燒：化學能→內(nèi)能 ③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。畫出圖表讓學生回答分析： 3．能量守恒定律 大量事實證明：各種形式的能都可以相互轉(zhuǎn)化，并且在轉(zhuǎn)化過程中守恒。 “能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體。”這就是能量守恒定律。 在學習力學知識時，學習了機械能守恒定律。機械能守恒定律是有條件限制的定律，而且實際現(xiàn)象中是不可能實現(xiàn)的。而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)律對物理學各個領域的研究，如力學、電學、熱學、光學等都有指導意義。它也對化學、生物學等自然科學的研究都有指導作用。 4．永動機不可能制成 歷史上不少人希望設計一種機器，這種機器不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對外做功。這種機器被稱為永動機。雖然很多人，進行了很多嘗試和各種努力，但無一例外地以失敗告終。失敗的原因是設計者完全違背了量守恒定律，任何機器運行時其能量只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。如果它對外做功必然消耗能量，不消耗能量就無法對外做功，因而永動機是永遠不可能制造成功的。 5．運用量守恒定律進行物理計算 （三）課堂小結(jié) 自然界的物質(zhì)有不同的運動形式，每一種運動都對應著一種能。能不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，自然界各種形式的能存在著相互轉(zhuǎn)化過程，轉(zhuǎn)化過程中總量是守恒的。量守恒定律是自然界最基本的物理定律。 同學們要會分析一些自然現(xiàn)象中能是怎樣轉(zhuǎn)化的。 應該知道，根據(jù)量守恒定律，永動機是不可能制造成功的。 通過課上的例題計算，學會運用量守恒定律解決物理問題的方法。 （四）說明 量守恒定律是學生進入高中物理階段后，第一次完整、細致地學習。此定律對今后學習物理是很重要的一個理論鋪墊。教學上要重視，課堂上講解要細致和透徹。