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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 1課時 教 材 分 析 1．本節(jié)是對本章知識內(nèi)容的總結(jié)和擴展。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)可以從機械能轉(zhuǎn)化和守恒擴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)運動和相互作用的本質(zhì)。能量守恒定律是人們認(rèn)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)展的意識上。 3．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。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)識提高效率的重要性。了解能源與人類生存和社會發(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．了解人類對能源的開發(fā)與利用和人類生存、社會發(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發(fā)展的關(guān)系，有節(jié)約能源的意識，知道可持續(xù)發(fā)展的意義。 教 學(xué) 探 討 1．著重強調(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，但是它又是一個不斷體驗和深化理解的過程。因此在安排教學(xué)時，應(yīng)采取循序漸進的方式?？梢詮臍v史的淵源入手，從現(xiàn)實經(jīng)驗入手，讓學(xué)生先接受這么一種思想和觀點，在此基礎(chǔ)上不斷加深認(rèn)識。也可以在機械能守恒定律的基礎(chǔ)上認(rèn)識和理解。 2．由于能源與每個人都息息相關(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)生實驗），激發(fā)學(xué)生探索和發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的動機和興趣，其中特別注意用相互聯(lián)系的觀點來使學(xué)生認(rèn)識世界，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)識實物的能力將會產(chǎn)生質(zhì)的變化。 教 學(xué) 目 標(biāo) 知識與技能 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 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)展對科學(xué)的好奇心與求知欲。 2．培養(yǎng)學(xué)生參與科技活動的熱情，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)展的意識和為社會服務(wù)的責(zé)任感。 重 點 難 點 教學(xué)重點 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 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 理 念 1．對能量守恒定律這一知識點的教學(xué)，通過學(xué)生舉例和演示實驗，說明各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，增強學(xué)生的感性認(rèn)識，并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，喚起學(xué)生強烈的求知欲。應(yīng)用先猜想、后用實驗檢驗的方法，讓學(xué)生親歷科學(xué)探究的過程，體會科學(xué)研究的方法，調(diào)動學(xué)生的能力，對學(xué)過的知識重新編排和整合，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。同時從能量守恒的教學(xué)中嘗試讓學(xué)生品味科學(xué)美。 2．對能量耗散的教學(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、保護環(huán)境的緊迫感，使學(xué)生認(rèn)識到可持續(xù)發(fā)展的重要意義，培養(yǎng)學(xué)生對社會的責(zé)任感。對設(shè)計的問題情景，先讓學(xué)生獨立思考，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。 教學(xué)流程設(shè)計 教師活動 學(xué)生活動 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，請你舉幾個能量轉(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．演示實驗1：在一個玻璃容器內(nèi)放入面粉，拿一個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。 4．演示實驗2：用手提物理課本勻速上升，讓學(xué)生分析機械能的變化情況。這個物體在運動過程中機械能是否守恒，如果不守恒，原因是什么，機械能是怎樣變化的？ 5．指出：物體所處的系統(tǒng)機械能守恒是有條件的，當(dāng)外力對物體做功時，系統(tǒng)的機械能不守恒，此時外力對系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)機械能的變化． 6．聽取學(xué)生匯報，總結(jié)點評?；卮饘W(xué)生可能提出的問題。 7．引入課題：從這兩個例子中我們可以看到，機械能守恒定律并不是自然界中最基本的守恒定律，當(dāng)涉及到多個能量之間的相互轉(zhuǎn)化時，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，列舉實例。 2．觀看資料，進行思考。 3．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。 4．小球在運動過程中機械能不守恒，根據(jù)機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，還有面粉對它做功，面粉對鐵球做負(fù)功，鐵球在下落過程中機械能是減少的。 5．觀察實驗并積極思考。在各自獨立思考的基礎(chǔ)上相互交流。討論后發(fā)表見解。這個物體在運動過程中機械能不守恒，原因是不符合機械能守恒定律成立的條件，有外力對物體做了功，這個力是人對物體向上的拉力．在運動過程中，物體動能沒有發(fā)生變化，而物體的重力勢能增加了，所以系統(tǒng)的機械能是增加的。 進行新課 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。上述表述是利用能量守恒定律分析問題時建立數(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器即永動機，這樣的機器能不能制成？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(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：正是因為能量轉(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)移到另外一個物體，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是確立了永動機的不可能性和發(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，也是有代價的。 7．燃料燃燒時一旦把自己的熱量釋放出去，它就不會再次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)上進行小結(jié)； 對學(xué)生在交流的基礎(chǔ)上進行小結(jié)。 1．根據(jù)要求回顧本節(jié)知識內(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．燃料燃燒時把自己的熱量釋放出去，它還會自動聚集起來供人類重新利用 B．熱量會自發(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。 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； 風(fēng)吹動帆船前進。 3．如圖所示，某人乘雪橇從雪坡經(jīng)A點滑至B點，接著沿水平路面滑至C點停止。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？ 1．根據(jù)要求完成隨堂練習(xí)設(shè)計。 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選取研究對象：物體系。 ②分析研究對象所經(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，進行求解。 板書設(shè)計 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)移到另外一個物體，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??；（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