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2019-2020年高中物理 7.10 能量守恒定律與能源 第18課時(shí)教案 新人教版必修2 課時(shí)18 教學(xué)目標(biāo)： 知識(shí)與技能 理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散 過(guò)程與方法 通過(guò)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 感知我們周?chē)茉吹暮纳?，?shù)立節(jié)能意識(shí) 教學(xué)重點(diǎn) 能量守恒定律、應(yīng)用能量守恒定律解決問(wèn)題 教學(xué)難點(diǎn) 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(zhǔn)備 玻璃容器、沙子、小鐵球、水、小木塊 教學(xué)過(guò)程： 一、課前導(dǎo)學(xué) 實(shí)驗(yàn)引入： 演示實(shí)驗(yàn)1：在一個(gè)玻璃容器內(nèi)放入沙子，拿一個(gè)小鐵球分別從某一高度釋放，使其落到沙子中。 （思考：小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能是否守恒？請(qǐng)說(shuō)出小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)化情況。） 演示實(shí)驗(yàn)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(dòng)，過(guò)一段時(shí)間，小木塊停止運(yùn)動(dòng)。 （思考：小木塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能是否守恒？請(qǐng)說(shuō)出小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)化情況。 學(xué)生活動(dòng)：觀察實(shí)驗(yàn)并積極思考。討論后，選出代表發(fā)表見(jiàn)解。） （教師聽(tīng)取學(xué)生匯報(bào)，總結(jié)點(diǎn)評(píng)：說(shuō)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。） 引入課題：以上實(shí)驗(yàn)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(gè)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(méi)有變化。這就是我們今天要學(xué)習(xí)的能量守恒定律。 二、質(zhì)疑討論 （一）能量守恒定律 引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材P75 質(zhì)疑1：說(shuō)出能量守恒定律的內(nèi)容，并引用教材上的話(huà)，說(shuō)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(jī)器，即永動(dòng)機(jī)，這樣的機(jī)器能不能制成？為什么？ （學(xué)生認(rèn)真閱讀教材，思考并回答問(wèn)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(xué)生閱讀教材，了解人類(lèi)應(yīng)用能源的歷程，能源對(duì)人類(lèi)社會(huì)發(fā)展所起的作用；人類(lèi)在利用能源的同時(shí)也對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)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(xué)生閱讀教材，思考并回答問(wèn)題。） 三、反饋矯正 1、功與能 能是狀態(tài)量，功是過(guò)程量。不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過(guò)做功實(shí)現(xiàn)的。做功的過(guò)程就是各種形式的能量之間轉(zhuǎn)化的過(guò)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(wú)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(guò)做功才能實(shí)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(jiàn)力做功與能量轉(zhuǎn)化的對(duì)應(yīng)關(guān)系： 重力做功： 　　 彈力做功： 電場(chǎng)力做功：　　 電流做功： 解答：重力做功：重力勢(shì)能和其他能相互轉(zhuǎn)化；　彈力做功:彈性勢(shì)能和其他能相互轉(zhuǎn)化； 電場(chǎng)力做功:電勢(shì)能與其他能相互轉(zhuǎn)化；　電流做功:電能和機(jī)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(gè)物理學(xué)的基本規(guī)律之一,是學(xué)習(xí)物理學(xué)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(dòng)摩擦力與相對(duì)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(gè)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(dá)式時(shí)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(zhǎng)的輕繩繞過(guò)K分別與物塊A、B相連，A、B的質(zhì)量分別為mA、mB。開(kāi)始時(shí)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)用一水平恒力F拉物塊A，使物塊B上升。已知當(dāng)B上升距離為h時(shí)，B的速度為v。求此過(guò)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(yùn)動(dòng)過(guò)程中未松，故AB有一 樣的速度大小，對(duì)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(yùn)動(dòng)了 一段距離。若已知在這過(guò)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。用這些量表達(dá)小滑塊的動(dòng)能改變量（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)能的改變量等于多少？滑塊機(jī)械能（指動(dòng)能與重力勢(shì)能之和）的改變量等于多少？ 解析：根據(jù)動(dòng)能定理，動(dòng)能的改變等于外力做功的代數(shù)和，其中做負(fù)功的有空氣阻力，斜面對(duì)滑塊的作用力的功（因彈力不做功，實(shí)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(shì)能的關(guān)系，重力勢(shì)能的減少等于重力做的功，因此ΔEp= - C； 滑塊機(jī)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(guò)程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)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(jī)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(kāi)發(fā)新的能源已是人類(lèi)必須面對(duì)的實(shí)際問(wèn)題.能源對(duì)造福人類(lèi)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(jià)值,對(duì)于維護(hù)人類(lèi)賴(lài)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(lèi)去開(kāi)發(fā).有待開(kāi)發(fā)和利用的新能源主要指:太陽(yáng)能、地?zé)崮堋L(fēng)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(chēng)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(chēng)為非再生能源 例4、太陽(yáng)能的儲(chǔ)存一直是個(gè)難題.科學(xué)家發(fā)現(xiàn),鹽水湖被太陽(yáng)曬久了,湖底的濕度會(huì)越來(lái)越高,并難以通過(guò)湖水的對(duì)流將熱散發(fā)出去，而淡水湖不具備這一特點(diǎn).根據(jù)這一特點(diǎn),可以利用鹽水湖來(lái)儲(chǔ)存太陽(yáng)能.你能分析這是為什么嗎?你能根據(jù)這規(guī)律設(shè)計(jì)出一種儲(chǔ)存太陽(yáng)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(huì)上浮) 解答:在含鹽量高的湖水的表面吸收了太陽(yáng)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(huì)在重力作用下下沉,將所吸收的部分太陽(yáng)能帶到湖底,使湖底溫度越來(lái)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(huì)再向上運(yùn)動(dòng),將熱量散失,這就使得太陽(yáng)能得到儲(chǔ)存. 四、遷移鞏固 課課練P119 “基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)”部分