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2019-2020年高中物理《能量守恒定律與能源》教案4 新人教版必修2 課題 能量守恒定律與能源 課時(shí) 1課時(shí) 教 材 分 析 1．本節(jié)是對(duì)本章知識(shí)內(nèi)容的總結(jié)和擴(kuò)展。能量就是從千差萬別的各種自然現(xiàn)象中抽象出來的概念。學(xué)生學(xué)習(xí)到這里，已經(jīng)可以從機(jī)械能轉(zhuǎn)化和守恒擴(kuò)展到自然界各種能量的轉(zhuǎn)化和守恒了。 2．能量從更深的層次上反映了物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和相互作用的本質(zhì)。能量守恒定律是人們認(rèn)識(shí)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(dá)。能源的開發(fā)和利用，是關(guān)系人類生存和發(fā)展的一個(gè)重大的社會(huì)問題。這一節(jié)教學(xué)目標(biāo)的落腳點(diǎn)是使學(xué)生樹立科學(xué)的世界觀、形成可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)上。 3．本節(jié)“思考與討論”對(duì)能源問題做了討論，這是一個(gè)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。通過實(shí)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，可以被人直接利用的能量在逐漸減少，這就是能量耗散現(xiàn)象。所以，能量雖然守恒，但我們還要節(jié)約能源。 內(nèi) 容 標(biāo) 準(zhǔn) 通過能量守恒以及能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性，認(rèn)識(shí)提高效率的重要性。了解能源與人類生存和社會(huì)發(fā)展的關(guān)系，知道可持續(xù)發(fā)展的重大意義。 具 體 要 求 1．了解能量守恒，了解能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移有方向性，知道不可能把已耗散的能量又沿相反方向自發(fā)地聚集起來，知道提高能源利用效率的重要性。 2．了解人類對(duì)能源的開發(fā)與利用和人類生存、社會(huì)發(fā)展的關(guān)系。 3．能用一些事例說明能源與人類生存和社會(huì)發(fā)展的關(guān)系，有節(jié)約能源的意識(shí)，知道可持續(xù)發(fā)展的意義。 教 學(xué) 探 討 1．著重強(qiáng)調(diào)“守恒”的思想和觀念。它應(yīng)該伴隨學(xué)習(xí)物理學(xué)的全過程，但是它又是一個(gè)不斷體驗(yàn)和深化理解的過程。因此在安排教學(xué)時(shí)，應(yīng)采取循序漸進(jìn)的方式?？梢詮臍v史的淵源入手，從現(xiàn)實(shí)經(jīng)驗(yàn)入手，讓學(xué)生先接受這么一種思想和觀點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上不斷加深認(rèn)識(shí)。也可以在機(jī)械能守恒定律的基礎(chǔ)上認(rèn)識(shí)和理解。 2．由于能源與每個(gè)人都息息相關(guān)，大家都想更深入地了解它，所以這一課的教學(xué)應(yīng)該讓學(xué)生更多地參與進(jìn)來。從課前的資料搜集到課上的成果展示都是以學(xué)生為主體，老師只是導(dǎo)演，學(xué)生成為“明星演員”。 3．在教學(xué)中通過各種教學(xué)手段（包括學(xué)生實(shí)驗(yàn)），激發(fā)學(xué)生探索和發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的動(dòng)機(jī)和興趣，其中特別注意用相互聯(lián)系的觀點(diǎn)來使學(xué)生認(rèn)識(shí)世界，啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)各種現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系。學(xué)生通過這一階段的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)實(shí)物的能力將會(huì)產(chǎn)生質(zhì)的變化。 教 學(xué) 目 標(biāo) 知識(shí)與技能 理解能量守恒定律，知道能源和能量耗。 過程與方法 通過對(duì)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(jià)值觀 1．通過能量守恒定律的教學(xué)，讓學(xué)生領(lǐng)略物理規(guī)律的和諧美和簡潔美，發(fā)展對(duì)科學(xué)的好奇心與求知欲。 2．培養(yǎng)學(xué)生參與科技活動(dòng)的熱情，勇于探索與日常生活有關(guān)的物理問題。 3．通過能源和環(huán)境的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)和為社會(huì)服務(wù)的責(zé)任感。 重 點(diǎn) 難 點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn) 1．能量守恒定律的內(nèi)容； 2．應(yīng)用能量守恒定律解決問題。 教學(xué)難點(diǎn) 1．理解能量守恒定律的確切含義； 2．能量轉(zhuǎn)化的方向性。 教 學(xué) 方 法 1．教師啟發(fā)、引導(dǎo)； 2．學(xué)生自主閱讀、思考，并討論、交流學(xué)習(xí)成果。 設(shè) 計(jì) 理 念 1．對(duì)能量守恒定律這一知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)，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(shí)，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。應(yīng)用先猜想、后用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的方法，讓學(xué)生親歷科學(xué)探究的過程，體會(huì)科學(xué)研究的方法，調(diào)動(dòng)學(xué)生的能力，對(duì)學(xué)過的知識(shí)重新編排和整合，創(chuàng)造性地應(yīng)用于新的物理情景之中，解決物理問題。通過中微子發(fā)現(xiàn)這一歷史事件培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的世界觀和方法論。同時(shí)從能量守恒的教學(xué)中嘗試讓學(xué)生品味科學(xué)美。 2．對(duì)能量耗散的教學(xué)，先舉例幫助學(xué)生建立自然界的宏觀過程具有方向性的概念，然后通過探究生活中的事例建立能量耗散的概念。用專題的形式幫助學(xué)生建立能量和環(huán)境的關(guān)系，和節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的緊迫感，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到可持續(xù)發(fā)展的重要意義，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)社會(huì)的責(zé)任感。對(duì)設(shè)計(jì)的問題情景，先讓學(xué)生獨(dú)立思考，完成不了的，再小組討論，組內(nèi)交流，組與組之間交流，培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)。 教學(xué)流程設(shè)計(jì) 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 情 景 導(dǎo) 入 新 課 1．提出問題：我們已學(xué)習(xí)了多種形式的能，請(qǐng)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(qǐng)你舉幾個(gè)能量轉(zhuǎn)化的例子。 2．播放能量轉(zhuǎn)化的資料，讓學(xué)生觀看后思考：有哪些能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化？ 3．演示實(shí)驗(yàn)1：在一個(gè)玻璃容器內(nèi)放入面粉，拿一個(gè)小鐵球分別從某一高度釋放，使其落到面粉中。 思考：小木塊運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能是否守恒？請(qǐng)說出小球運(yùn)動(dòng)過程中能量的轉(zhuǎn)化情況。 4．演示實(shí)驗(yàn)2：用手提物理課本勻速上升，讓學(xué)生分析機(jī)械能的變化情況。這個(gè)物體在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能是否守恒，如果不守恒，原因是什么，機(jī)械能是怎樣變化的？ 5．指出：物體所處的系統(tǒng)機(jī)械能守恒是有條件的，當(dāng)外力對(duì)物體做功時(shí)，系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒，此時(shí)外力對(duì)系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)機(jī)械能的變化． 6．聽取學(xué)生匯報(bào)，總結(jié)點(diǎn)評(píng)?；卮饘W(xué)生可能提出的問題。 7．引入課題：從這兩個(gè)例子中我們可以看到，機(jī)械能守恒定律并不是自然界中最基本的守恒定律，當(dāng)涉及到多個(gè)能量之間的相互轉(zhuǎn)化時(shí)，我們應(yīng)該怎樣研究這些能量之間的關(guān)系呢？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(gè)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。 1．思考并回答問題，列舉實(shí)例。 2．觀看資料，進(jìn)行思考。 3．思考：小球運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能是否守恒？請(qǐng)說出小球運(yùn)動(dòng)過程中能量的轉(zhuǎn)化情況。 4．小球在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能不守恒，根據(jù)機(jī)械能守恒定律成立的條件是只有重力或彈力做功，在小球下落的過程中，除了受到的重力做功之外，還有面粉對(duì)它做功，面粉對(duì)鐵球做負(fù)功，鐵球在下落過程中機(jī)械能是減少的。 5．觀察實(shí)驗(yàn)并積極思考。在各自獨(dú)立思考的基礎(chǔ)上相互交流。討論后發(fā)表見解。這個(gè)物體在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能不守恒，原因是不符合機(jī)械能守恒定律成立的條件，有外力對(duì)物體做了功，這個(gè)力是人對(duì)物體向上的拉力．在運(yùn)動(dòng)過程中，物體動(dòng)能沒有發(fā)生變化，而物體的重力勢(shì)能增加了，所以系統(tǒng)的機(jī)械能是增加的。 進(jìn)行新課 一、能量守恒定律 1．讓學(xué)生閱讀28頁的有關(guān)能量守恒定律建立的過程，回答相應(yīng)的問題。 2．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？導(dǎo)致能量守恒定律最后確立的兩類重要事實(shí)是什么？ 3．引導(dǎo)學(xué)生理解變式表述：①物體系統(tǒng)內(nèi)，某些形式能的增加等于另一些形式能的減??；②物體系統(tǒng)內(nèi)，某些物體的能量的增加等于另一些物體的能量的減小。上述表述是利用能量守恒定律分析問題時(shí)建立數(shù)學(xué)關(guān)系式的依據(jù)。 4．多媒體播放能量守恒定律的建立過程。 5．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(dòng)機(jī)，這樣的機(jī)器能不能制成？為什么？ 6．總結(jié)能量守恒定律的意義：能量守恒定律的建立過程，是人類認(rèn)識(shí)自然的一次重大的飛躍，是哲學(xué)和自然科學(xué)長期發(fā)展和進(jìn)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，和諧美是科學(xué)的魅力所在。 7．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？ 二、能源和能量耗散 8．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(duì)人類社會(huì)發(fā)展所起的作用；人類在利用能源的同時(shí)也對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。 9．什么是能量耗散？能量耗散與能量守恒是否矛盾，該怎樣理解？從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性理解能量的耗散。 10．我們?yōu)槭裁匆?jié)約能源呢？ 11．指出：正是因?yàn)槟芰哭D(zhuǎn)化的方向性，能量的利用受這種方向性的制約，所以能量的利用是有條件的，也是有代價(jià)的。 12．多媒體播放世界能源的解決途徑。 1．在教師的指導(dǎo)下閱讀教材并大聲朗讀能量守恒定律的內(nèi)容：能量既不會(huì)消滅，也不會(huì)創(chuàng)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式．或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總和保持不變。 2．在教師引導(dǎo)下理解變式表述。 3．導(dǎo)致能量守恒定律最后確立的兩類重要事實(shí)是確立了永動(dòng)機(jī)的不可能性和發(fā)現(xiàn)了各種自然現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系與轉(zhuǎn)化。 4．認(rèn)真觀看。感受能量守恒定律的建立過程，是人類認(rèn)識(shí)自然的一次重大的飛躍，是哲學(xué)和自然科學(xué)長期發(fā)展和進(jìn)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，和諧美是科學(xué)的魅力所在。 5．認(rèn)真閱讀教材，思考并回答問題。 6．認(rèn)真閱讀教材，思考并回答問題。理解能量轉(zhuǎn)化的方向性，能量的利用受這種方向性的制約，所以能量的利用是有條件的，也是有代價(jià)的。 7．燃料燃燒時(shí)一旦把自己的熱量釋放出去，它就不會(huì)再次自動(dòng)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)化成內(nèi)能和光能，熱和光被其他物質(zhì)吸收后變?yōu)橹車h(huán)境的內(nèi)能，我們也無法把這些內(nèi)能收集起來重新利用。這種現(xiàn)象叫做能量的耗散。 8．理解能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明，在能源利用的過程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量在數(shù)量上并沒有減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用變?yōu)椴槐阌诶昧恕? 9．通過材料的閱讀，加深對(duì)能源的理解。 課 堂 總 結(jié) 引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容； 組織學(xué)生在交流的基礎(chǔ)上進(jìn)行小結(jié)； 對(duì)學(xué)生在交流的基礎(chǔ)上進(jìn)行小結(jié)。 1．根據(jù)要求回顧本節(jié)知識(shí)內(nèi)容； 2．認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容； 3．在相互交流的基礎(chǔ)上做好小結(jié)。 4．聽講。 當(dāng)堂鞏固 1．下列說法正確的是（ ） A．燃料燃燒時(shí)把自己的熱量釋放出去，它還會(huì)自動(dòng)聚集起來供人類重新利用 B．熱量會(huì)自發(fā)地從高溫物體傳給低溫問題，但卻不能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體 C．自然界的能量雖然守恒，但還是要節(jié)約能源 D．兩種氣體放到一個(gè)容器內(nèi)，總會(huì)均勻地混合到一起，但不會(huì)再自發(fā)地分離開來。 2．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(shí)發(fā)生雷電； (3)人在跑步時(shí)，身體發(fā)熱； (4)手搖發(fā)電機(jī)發(fā)電使燈泡發(fā)光； 風(fēng)吹動(dòng)帆船前進(jìn)。 3．如圖所示，某人乘雪橇從雪坡經(jīng)A點(diǎn)滑至B點(diǎn)，接著沿水平路面滑至C點(diǎn)停止。人與雪橇的總質(zhì)量為70 kg。表中記錄了沿坡滑下過程中的有關(guān)數(shù)據(jù)，請(qǐng)根據(jù)圖表中的數(shù)據(jù)解決下列問題： 位置 A B C 速度(m/s) 2．0 12．0 0 時(shí)刻(s) 0 4 10 (1)人與雪橇從A到B的過程中，產(chǎn)生的熱量為多少？ (2)設(shè)人與雪橇在BC段所受阻力恒定，求阻力大小。(g=10m/s2) 4．一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(yùn)動(dòng)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(duì)值）為A，斜面對(duì)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(dá)時(shí)，小滑塊的動(dòng)能的改變（指末態(tài)動(dòng)能減去初態(tài)動(dòng)能）等于多少？，滑塊的重力勢(shì)能的改變等于多少？滑塊機(jī)械能（指動(dòng)能與重力勢(shì)能之和）的改變等于多少？ 1．根據(jù)要求完成隨堂練習(xí)設(shè)計(jì)。 2．通過練習(xí)總結(jié)得出：利用能量守恒定律解題的步驟： ①選取研究對(duì)象：物體系。 ②分析研究對(duì)象所經(jīng)歷的物理過程，判斷有哪些形式的能參與了相互轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移。 ③分析有哪些形式能的增加了，哪些形式能的減小了；或分析哪些物體的能量的增加了，哪些物體的能量的減小了。 ④根據(jù)能量守恒定律的變式表述列方程，進(jìn)行求解。 板書設(shè)計(jì) 5．10 能量守恒定律與能源 1．在一定的條件下，各種形式的能可以相互轉(zhuǎn)化； 2．能量守恒定律的內(nèi)容：能量既不會(huì)消滅，也不會(huì)創(chuàng)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式?；蛘邚囊粋€(gè)物體轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總和保持不變。 3．能量守恒定律的變式表述：（1）物體系統(tǒng)內(nèi)，某些形式能的增加等于另一些形式能的減小；（2）物體系統(tǒng)內(nèi)，某些物體的能量的增加等于另一些物體的能量的減小。 4．能源和能量耗散