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2019-2020年高中物理《能量守恒定律與能源》教案6 新人教版必修2 教學目標： 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 教學重點 能量守恒定律、應(yīng)用能量守恒定律解決問題 教學難點 理解能量守恒定律的確切含義、能量轉(zhuǎn)化的方向性 教具準備 玻璃容器、沙子、小鐵球、水、小木塊 教學過程： 一、課前導(dǎo)學 實驗引入： 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。 學生活動：觀察實驗并積極思考。討論后，選出代表發(fā)表見解。） （教師聽取學生匯報，總結(jié)點評：說明各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，增強學生的感性認識，并激發(fā)學生的學習興趣，喚起學生強烈的求知欲。） 引入課題：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，必定有其他物體的能量增加，但能量的總和并沒有變化。這就是我們今天要學習的能量守恒定律。 二、質(zhì)疑討論 （一）能量守恒定律 引導(dǎo)學生閱讀教材P75 質(zhì)疑1：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？ 質(zhì)疑2：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器，即永動機，這樣的機器能不能制成？為什么？ （學生認真閱讀教材，思考并回答問題） 質(zhì)疑3：既然能量是守恒的，不可能消滅（或創(chuàng)生），為什么我們還要節(jié)約能源？ （二）能源和能量耗散 引導(dǎo)學生閱讀教材，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)境造成了嚴重污染。 質(zhì)疑4：什么是能量耗散？能量耗散與能量守恒是否矛盾，該怎樣理解？ （學生閱讀教材，思考并回答問題。） 三、反饋矯正 1、功與能 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)化的過程。且做了多少功,就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化,因此,功是能量轉(zhuǎn)化的量度。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。 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； 電場力做功:電勢能與其他能相互轉(zhuǎn)化；　電流做功:電能和機械能等其他形式的能相互轉(zhuǎn)化 2、能量守恒定律 ⑴能量守恒定律是貫穿整個物理學的基本規(guī)律之一,是學習物理學的一條主線。 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)值上等于系統(tǒng)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式時的兩條基本思路。 A B K F 2-10-1 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mA、mB。開始時系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)用一水平恒力F拉物塊A，使物塊B上升。已知當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=(mA+mB)v2 求得：W=Fh－mBgh－(mA+mB)v2 2-10-2 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。用這些量表達小滑塊的動能改變量（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量等于多少？滑塊機械能（指動能與重力勢能之和）的改變量等于多少？ 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 3、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。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、地熱能、風能、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?由于這些能源是不能再次生產(chǎn),也不可能重復(fù)使用的,所以稱為非再生能源 例4、太陽能的儲存一直是個難題.科學家發(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,將所吸收的部分太陽能帶到湖底,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. 四、遷移鞏固