2019-2020年高中物理 《能量的轉(zhuǎn)化和守恒》教案 魯科版選修3-3.doc
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2019-2020年高中物理 《能量的轉(zhuǎn)化和守恒》教案 魯科版選修3-3 教學(xué)目標(biāo) 一、知識(shí)與技能 1.知道能量守恒定律。 2.能舉出日常生活中能量守恒的實(shí)例。 3.有用能量守恒的觀點(diǎn)分析物理現(xiàn)象的意識(shí)。 二、過程與方法 1.通過學(xué)生自己做小實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)各種現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系,體會(huì)各種形式能量之間的相互轉(zhuǎn)化。 2.通過學(xué)生討論體會(huì)能量不會(huì)憑空消失,只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,或從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。 三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀 1.通過學(xué)生自己做小實(shí)驗(yàn),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。2.對(duì)能量的轉(zhuǎn)化和守恒有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí),為建立科學(xué)世界觀和科學(xué)思維方法打基礎(chǔ)。 3.通過學(xué)生討論鍛煉學(xué)生分析問題的能力。 教學(xué)重點(diǎn):能的轉(zhuǎn)化和守恒定律,強(qiáng)調(diào)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然科學(xué)中最基本定律。學(xué)習(xí)運(yùn)用能的轉(zhuǎn)化和守恒原理計(jì)算一些物理習(xí)題。 教學(xué)難點(diǎn):運(yùn)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律對(duì)具體的自然現(xiàn)象進(jìn)行分析,說明能是怎樣轉(zhuǎn)化的。 教學(xué)過程 一、引入新課 我們知道刀具在砂輪上磨削時(shí),刀具發(fā)熱是因?yàn)橥ㄟ^摩擦力做功,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。在暖氣片上放有一瓶冷水,過一段時(shí)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(shí)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?這就是今天要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。 二、新課學(xué)習(xí) 1.能的轉(zhuǎn)化 想想做做:按照書中的操作,觀察發(fā)生的現(xiàn)象,說一說發(fā)生了那些能量的轉(zhuǎn)化。 ?。?)摩擦手,手發(fā)熱:機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 ?。?)黑塑料袋盛水,陽(yáng)光下,溫度升高:光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 ?。?)連在太陽(yáng)電池的小電扇對(duì)著陽(yáng)光,轉(zhuǎn)動(dòng)起來:光能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。 ?。?)鋼筆桿摩擦后會(huì)吸引小紙片:機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。 看來各種形式的能,在一定的條件下是可以相互轉(zhuǎn)化的,仔細(xì)觀察下面的能量相互轉(zhuǎn)化的圖示,你能不能找到更多的實(shí)例? (1)運(yùn)動(dòng)的汽車緊急剎車,汽車最終停下來。這過程中汽車的動(dòng)能(機(jī)械能)轉(zhuǎn)化為輪胎和路面的內(nèi)能。 ?。?)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。 其他形式的能也可以和內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化。 ?。?)介紹其他形式能:我們學(xué)習(xí)過機(jī)械運(yùn)動(dòng)有機(jī)械能,熱運(yùn)動(dòng)有內(nèi)能,實(shí)際上自然界存在著許多不同形式的運(yùn)動(dòng),每種運(yùn)動(dòng)都有一種對(duì)應(yīng)的能量,如電能、磁能、光能、化學(xué)能、原子能等。 ?。?)不僅機(jī)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(shí)放映幻燈片) ?、?電爐取暖:電能→內(nèi)能 ② 煤燃燒:化學(xué)能→內(nèi)能 ?、?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。 播放動(dòng)畫:大自然中能量的轉(zhuǎn)換 2.能量守恒定律 大量事實(shí)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?!澳芰考炔粫?huì)憑空產(chǎn)生,也不會(huì)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(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體?!边@就是能量守恒定律。 在學(xué)習(xí)力學(xué)知識(shí)時(shí),學(xué)習(xí)了機(jī)械能守恒定律。機(jī)械能守恒定律是有條件限制的定律,而且實(shí)際現(xiàn)象中是不可能實(shí)現(xiàn)的。而能的轉(zhuǎn)化和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(duì)物理學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的研究,如力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等都有指導(dǎo)意義。它也對(duì)化學(xué)、生物學(xué)等自然科學(xué)的研究都有指導(dǎo)作用。 3.永動(dòng)機(jī)不可能制成 歷史上不少人希望設(shè)計(jì)一種機(jī)器,這種機(jī)器不消耗任何能量,卻可以源源不斷地對(duì)外做功。這種機(jī)器被稱為永動(dòng)機(jī)。雖然很多人,進(jìn)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(shè)計(jì)者完全違背了能的轉(zhuǎn)化和守恒定律,任何機(jī)器運(yùn)行時(shí)其能量只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。如果它對(duì)外做功必然消耗能量,不消耗能量就無法對(duì)外做功,因而永動(dòng)機(jī)是永遠(yuǎn)不可能制造成功的。 4.運(yùn)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律進(jìn)行物理計(jì)算 例題:用鐵錘打擊鐵釘,設(shè)打擊時(shí)有80%的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,內(nèi)能的50%用來使鐵釘?shù)臏囟壬?。問打?0次后,鐵釘?shù)臏囟壬叨嗌贁z氏度?已知鐵錘的質(zhì)量為 1.2kg,鐵錘打擊鐵釘時(shí)的速度是 10m/s,鐵釘質(zhì)量是 40g,鐵的比熱是5.0102J/(kg℃)。 首先讓學(xué)生分析鐵錘打擊鐵釘?shù)倪^程中能量的轉(zhuǎn)化。歸納學(xué)生回答結(jié)果,指出鐵錘打擊鐵釘時(shí),鐵錘的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,而且內(nèi)能中的一半被鐵釘吸收,使它的溫度升高。如果用ΔE表示鐵釘?shù)膬?nèi)能增加量,鐵錘和鐵釘?shù)馁|(zhì)量分別用M和m表示,鐵錘打擊鐵釘時(shí)的速度用v表示。依據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律,有 鐵釘?shù)膬?nèi)能增加量不能直接計(jì)算鐵釘?shù)臏囟?,我們把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的數(shù)量等效為以熱傳遞方式完成的,因此等效為計(jì)算打擊過程中鐵釘吸收多少熱量,這熱量就是鐵釘?shù)膬?nèi)能增加量。因此有 Q=cmΔt 上式中c為鐵釘?shù)谋葻?,Δt表示鐵釘?shù)臏囟壬吡?。將上面兩個(gè)公式聯(lián)立,得出 經(jīng)計(jì)算得出鐵釘溫度升高 24℃。在這個(gè)物理計(jì)算過程中突出體現(xiàn)了如何應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律這一基本原理。 應(yīng)該注意,有的同學(xué)把上述題目中鐵錘打擊鐵釘過程中的能量轉(zhuǎn)化,說成“鐵錘做功轉(zhuǎn)化為熱量”是不正確的。只能說做功與熱量傳遞在使物體內(nèi)能改變上是等效的。 三、課堂小結(jié) 自然界的物質(zhì)有不同的運(yùn)動(dòng)形式,每一種運(yùn)動(dòng)都對(duì)應(yīng)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。能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然界最基本的物理定律。 同學(xué)們要會(huì)分析一些自然現(xiàn)象中能是怎樣轉(zhuǎn)化的。應(yīng)該知道,根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律,永動(dòng)機(jī)是不可能制造成功的。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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