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1、用心 爱心 专心 1 能量守恒定律与能源整体设计 本节从能量守恒定律入手，从机械能守恒定律向普遍的能量守恒定律拓展，阐述了能量守恒定律推出的艰辛历程，让学生感受物理规律得出的历程，使学生体会科学家不畏艰辛的探索精神.并且指出能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃，是哲学和自然科学长期发展和进步的结果,展示了科学的和谐美.教材第二部分，能源和能量耗散，从生活实际出发，让学生了解自然界中热传导过程和能量转化、转移是有一定方向的，让学生了解能源对人类文明的意义和由能源带来的环境问题，引入可持续发展的概念.让学生认识节约能源，开发新能源与可持续发展的关系，可以让学生通过查阅相关材料，提出自己
2、的见解.思考怎样探索和使用未来的理想能源,使学生体会物理学与技术发展的互动关系. 建议本节采取开放式的教学形式，让学生通过预习查找资料，谈谈自己对能量的认识.特别应该对教材中“思考与讨论”栏目中所说的“既然能量是守恒的，不可消灭，为什么我们还要节约能源？”的话题进行讨论.在讨论中逐渐使学生认识到，能量从更深的层次上反映了物质运动和相互作用的本质.能量守恒定律是人们认识自然的重要工具.能源关系到人们的衣食住行，关系到国家的兴旺发达,能源的开发和利用，是关系人类生存和发展的一个重大的社会问题.这一节教学目标的落脚点应放在使学生树立科学的世界观、形成可持续发展的意识上.本节课为物理规律与实际生活的结
3、合课程，重点为物理规律与实际问题的辩证关系，课堂教学要大量引用其他相关学科的知识，比如地理、历史等. 教学重点 能量守恒定律的内容. 教学难点 理解能量守恒定律的确切含义，知道既然能量守恒为什么还要节约能源. 课时安排 1课时 三维目标 知识与技能 1.了解什么是常规能源，什么是新型能源. 2.知道能量转化和转移的方向性以及第二类永动机不可能实现. 3.通过能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性. 4.了解能源与人类生存和社会发展的关系，使学生认识能源的合理利用与环境保护对可持续发展的重要意义. 用心 爱心 专心 2 过程与方法 1.通过指导学生分析事例，培养学生分析问题和理论联系实际的
4、能力. 2.通过指导学生阅读教材，培养学生的自学能力. 情感态度与价值观 1.了解大量的能源消耗带来的全球性环境问题,树立环保意识. 2.感知我们周围能源的耗散，树立节能意识. 教学过程 新课导入 情景导入 在20世纪的最后几分钟里，一项新的多米诺骨牌吉尼斯世界纪录，在北京颐和园体育健康城综合馆和网球馆诞生.中国、日本和韩国的62名青年学生成功推倒340多万张骨牌，一举打破了此前由荷兰人保持的297万张的世界纪录.这就是“多米诺骨牌效应”，该效应产生的能量是十分巨大的.大不列颠哥伦比亚大学物理学家A.怀特海德曾经制作了一组骨牌，共13张，第1张最小，长9.53 mm，宽4.76 mm，厚1.1
5、9 mm，还不如小手指甲大.以后每张体积扩大1.5倍，这个数据是按照一张骨牌倒下的时候能推倒一张1.5倍体积的骨牌而选定的.最大的第13张长61 mm，宽30.5 mm，厚7.6 mm，把这套骨牌按适当间距排好，轻轻推倒第1张，必然会波及到第13张，第13张骨牌倒下时释放的能量比第1张牌倒下时整整要扩大20多亿倍.而按同样比例制作的第32张骨牌倒下时释放的能量将高达1.241015J，又扩大了20多亿倍.不过，A.怀特海德毕竟未能制作第32张骨牌，因为它将高达415 m，两倍于纽约帝国大厦.如果真有人制作了这样一套骨牌，那摩天大厦就会在一指之力下被轰然推倒! 这种巨大的能量从何而来？能量之间又
6、是如何转化的？ 故事导入 在2004年，某杂志报道，一位家住“河南郑州二七区齐扎阎乡”，自称是“新加坡籍华人”“博士、院士、专家委员”名为“梁星人”的一个人，成了当时的网上名人，其原因是他声称建成了“宇宙引力能永动机”，并获得了中国专利（实际上只是申请了专利，还未获得批准），而且还有一家“海南星人永动机发电厂有限公司”正在生产改永动机装备的车辆，你分析一下制造这种永动机的可行性. 问题导入 我国人均能源占有量只有世界平均值的1/4，解决我国的能源问题的基本方针是：能源开发与节约并重.但有人认为“能量是守恒的”,不需要节约，谈一下你对此的看法，并观察周围可利用的能源哪些是“绿色的”. 用心 爱心
7、 专心 3 新闻导入 2003年12月8日国内某媒体报道了下面的这则消息：这个冬天，对于湖南长沙市的150多万市民来说，将格外漫长，因为从今年11月30日起，可能一直要持续到明年三月份，这里的市民，将分区分片“享受”每连续供电三天后，停电24小时的“待遇”.某某晚报11月27日的报道中，已经赫然出现了商店秉烛营业的景观. 长沙并不是唯一的例子，从今年春天就开始逐渐浮出水面的电力危机，在盛夏季节达到一个短暂的高峰，至今这个阴影仍然挥之不去，影响范围先后涉及到全国几乎三分之二的省份，有人戏称，中国电力市场又退回到了20世纪80年代. 仅仅是电力吗？似乎没有这么简单，入秋之后，柴油的紧张状况，从珠江
8、三角洲到长江三角洲，从福建到浙江，已经形成了一种新的“流行病”，即使在北京地区，限量供应的情况也再次出现，就差没有“凭票供应”了. 同学们思考，为什么会出现能源危机？如何应对？ 推进新课 一、能量守恒定律 问题：在验证机械能守恒定律的实验中，重物带着纸带下落时，计算结果发现，减少的重力势能的值大于增加的动能的值，即机械能的总量在减少.原因就是纸带和打点计时器之间的摩擦力和空气的阻力等.是不是考虑了各种摩擦和阻力后这部分能量就消失了呢？ 学生根据所学知识总结归纳：没有，它转化成为除机械能外的其他的能量了. 教师引导：它转化成了机械能外的其他形式的能量，除重力、弹力之类的力外，其他任何力对物体做功
9、使物体的机械能增加或减少的过程，实质上都是其他形式的能与机械能相互转化的过程，在转化的过程中，能的总量是不变的.这是大自然的一条普遍的规律，而机械能守恒定律只是这一条普遍规律的一种特殊情况. 问题：验证机械能守恒定律中，减少的机械能转化为内能.生活中还有很多这样能量转化或转移的例子，同学们能否举出几例，并说明其中的能量转化或转移过程? 参考案例： 1.风吹动柳枝摆动?空气的机械能转移到柳枝上. 2.放在火炉旁的冰融化变热?内能由火炉转移到冰. 3.电流通过灯泡，灯泡发光?电能转化为光能. 4.植物进行光合作用?光能转化为化学能. 用心 爱心 专心 4 思维拓展 课件展示各种图片，让学生认真观察
10、，并说明各种装置能量的转化情况.通过图片展示，让学生更加形象地感受能量的转化或转移过程,为能量守恒定律的提出作准备 . 学生通过认真观察图片并回顾相关知识，归纳总结： 图1：太阳能电站：太阳能转化为电能 图2：内燃机车：内能转化为机械能 图3：水电站：机械能转化为电能 图4：水果电池：化学能转化为电能 从上面的例子我们可以看出，能量之间是可以相互转化或转移的. 引导学生阅读教材，说出能量守恒定律的内容，并引用教材上的话，说明能量守恒定律的建立有何重大意义. 师生总结： 1.能量守恒定律的内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和
11、转移过程中，能量的总量保持不变. 2.定律的表达式：E初=E终 E增=E减 3.发现能量守恒定律的意义：能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃，是哲学和自然科学长期发展和进步的结果，它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式. 重点说明：该定律是贯穿整个物理学的基本规律之一，是学习物理学的一条主线.在应用中,要分清系统中有多少种形式的能，发生了哪些转化和转移. 例 一小滑块放在凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿斜面运动了一段距离.若已知在这过程中，拉力F所做的功的大小（绝对值）为A，斜面对滑块的作用力所做的功的大小为B，重力做功的大小为
12、C，空气阻力做功的大小为D,当用这些量表达时，小滑块的动能的改变（指末态动能减去初态动能）等于多少？滑块的重力势能的改变等于多少？滑块机械能（指动能与重力势能之和）的改变等于多少？ 解答：根据动能定理，动能的改变等于外力做功的代数和，其中做负功的有空气阻力、斜面 对滑块的作用力的功（因弹力不做功，实际上为摩擦阻力的功），因此Ek=A-B+C-D； 根据重力做功与重力势能的关系，重力势能的减少等于重力做的功，因此Ep=-C； 滑块机械能的改变等于重力之外的其他力做的功，因此E=A-B-D. 用心 爱心 专心 5 二、能源和能量耗散 问题：既然能量是守恒的，不可能消灭，为什么我们还要节约能源？ 情
13、景引导：有些事可以倒过来进行，但有些事情却是不可能倒过来进行的.你可以向前走路，也可以倒退着走路,但是，打碎的镜子不可能自动复原成原来完好的样子,冒起的煤烟和散开的炭灰不可能重新组合成一堆煤炭.类似的，自然界中自发的能量的转化和转移也具有某种方向性. 问题：根据上面的提示，能否举出生活中关于这种方向性的例子，并说明其中能量的变化? 参考案例： 1.草地上滚动的足球，逐渐慢下来，最后静止,足球不能主动从静止开始运动. 足球的机械能减少，转化成内能,内能不能自发地转化为机械能. 2.同学们围着火炉取暖，热量从高温的火炉转移到同学们身上,同学们却不能利用比自身温度低的物体取暖. 热能够自动地从高温的
14、火炉向人体传输却不能从低温物体自发地向高温物体传输. 师生总结：与热现象有关的能量转化过程是具有方向性的.例如：摩擦力做功的过程，要损耗机械能而生热，产生的热不可能全部转化为机械能.在其他的宏观过程中也是如此，例如：两种气体放到一个容器内，总会均匀地混合到一起，但不会再自发地分离开来.通过实例说明，在能量的转化和转移过程中，能的量是守恒的，但能量的品质却降低了，可被人直接利用的能在逐渐减少，这是能量耗散现象.所以，能量虽然守恒，但我们还要节约能源. 阅读课本，举例说明自然界能量转化过程的方向性,如:冰箱制冷、瀑布中水的机械能转化、喷出的香水、松弛后的发条等. 学生交流：自然现象的变化也具有类似
15、的不可逆性，例如沙漠化的土地不会自发地再变为绿洲.因此人类不仅要珍惜能源和资源，还要自觉地保护自然. 总结：能量耗散 1.能量耗散：流散的内能无法重新收集起来加以利用的现象叫做能量耗散. 2.能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性. 例2 下列判断正确的是（ ） A.电流的能不可能全部变为内能 B.在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能 C.热机中，燃气内能不可能全部变为机械能 D.在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体 解析：凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，电流的能可全部变为内能（由电流热效应用心 爱心 专心 6 中的焦耳定律可知），而内能不可能全部变成电流的能.机械能可全部变为内能，而内能不可能全部变成机械能.在热传导中，热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，而不能自发地从低温物体传递给高温物体，所以选项B、C、D正确. 答案：BCD 阅读材料：课件展示阅读材料，让学生了解能源和环境是两个全球所关注的问题，能源是现代社会生活的重
