高三物理教案：《能量守恒定律與能源》教學(xué)設(shè)計

　　一、教材分析

　　《能量守恒定律與能源》是人教版高中物理必修二第七章《機(jī)械能》第十節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，主要學(xué)習(xí)能量守恒定律和能源、能量耗散的定義。感知我們周圍能源的耗散，樹立節(jié)能意識。

　　二、教學(xué)目標(biāo)

　　知識與技能

　　理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散。

　　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

　　感知我們周圍能源的耗散，樹立節(jié)能意識。

　　三、教學(xué)重點難點

　　教學(xué)重點

　　能量守恒定律的內(nèi)容。

　　教學(xué)難點

　　理解能量守恒定律的確切含義。

　　四、學(xué)情分析

　　我們的學(xué)生屬于平行分班，沒有實驗班，學(xué)生已有的知識和實驗水平有差距。需要教師指導(dǎo)并多給實例分析給予直觀的認(rèn)識。

　　五、教學(xué)方法

　　探究、講授、討論、練習(xí)

　　六、課前準(zhǔn)備

　　1．學(xué)生的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：預(yù)習(xí)《能量守恒定律與能源》，并填寫學(xué)案。

　　2．教師的教學(xué)準(zhǔn)備：多媒體課件制作，課前預(yù)習(xí)學(xué)案，課內(nèi)探究學(xué)案，課后延伸拓展學(xué)案。

　　七、課時安排：1課時

　　八、教學(xué)過程

　　(一)預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑

　　檢查落實了學(xué)生的預(yù)習(xí)情況并了解了學(xué)生的疑惑，使教學(xué)具有了針對性。

　�。ǘ�）情景導(dǎo)入、展示目標(biāo)。

　　教師首先提問：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。

　　設(shè)計意圖：步步導(dǎo)入，吸引學(xué)生的注意力，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。

　�。ㄈ�）合作探究、精講點撥。

　　引入新課

　　教師活動：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。

　　學(xué)生活動：思考并回答問題，列舉實例。

　　教師活動：演示實驗1：在一個玻璃容器內(nèi)放入沙子，拿一個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)動過程中機(jī)械能是否守恒？請說出小球運(yùn)動過程中能量的轉(zhuǎn)化情況。

　　演示實驗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，過一段時間，小木塊停止運(yùn)動。

　　思考：小木塊運(yùn)動過程中機(jī)械能是否守恒？請說出小球運(yùn)動過程中能量的轉(zhuǎn)化情況。

　　學(xué)生活動：觀察實驗并積極思考。討論后，選出代表發(fā)表見解。

　　教師活動：聽取學(xué)生匯報，總結(jié)點評�；卮饘W(xué)生可能提出的問題。

　　點評：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(qiáng)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(qiáng)烈的求知欲。

　　教師活動：引入課題：以上實驗表明，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。

　　進(jìn)行新課

　　1、能量守恒定律

　　教師活動：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？

　　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，即永動機(jī)，這樣的機(jī)器能不能制成？為什么？

　　學(xué)生活動：認(rèn)真閱讀教材，思考并回答問題

　　教師活動：提出問題，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？

　　2、能源和能量耗散

　　教師活動：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。

　　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)生活動：認(rèn)真閱讀教材，思考并回答問題。

　　教師活動：聽取學(xué)生匯報，總結(jié)點評�；卮饘W(xué)生可能提出的問題。

　　【課堂訓(xùn)練】

　　1．功與能

　　能是狀態(tài)量，功是過程量。不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過做功實現(xiàn)的。做功的過程就是各種形式的能量之間轉(zhuǎn)化(或轉(zhuǎn)移)的過程。且做了多少功,就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化(或轉(zhuǎn)移),因此,功是能量轉(zhuǎn)化的量度。如舉重運(yùn)動員把重物舉起來,對重物做了功這一過程中,運(yùn)動員通過做功消耗了體內(nèi)的化學(xué)能,轉(zhuǎn)化為重物的重力勢能.并且,運(yùn)動員做了多少功,就有多少化學(xué)能轉(zhuǎn)化為重力勢能。能量的具體值往往無多大意義,我們關(guān)心的大多是能量的變化量,能量的變化必須通過做功才能實現(xiàn),某種力做功往往與某一具體的能量變化相聯(lián)系。

　　例1．分析常見力做功與能量轉(zhuǎn)化的對應(yīng)關(guān)系：

　　重力做功： 　　        彈力做功：

　　電場力做功：　　       電流做功：

　　解答：重力做功：重力勢能和其他能相互轉(zhuǎn)化；　　彈力做功:彈性勢能和其他能相互轉(zhuǎn)化；

　　電場力做功:電勢能與其他能相互轉(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

　�、拍芰渴睾愣�律是貫穿整個物理學(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.

　�、腔瑒幽Σ亮εc相對距離的乘積在數(shù)值上等于系產(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)式時的兩條基本思路。

　　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，一條不可伸長的輕繩繞過K分別與物塊A、B相連，A、B的質(zhì)量分別為mA、mB。開始時系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)�，F(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，B的速度為v。求此過程中物塊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)動過程中未松，故AB有一樣的速度大小，對AB系統(tǒng)，由功能關(guān)系有：

　　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(dá)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(jī)械能（指動能與重力勢能之和）的改變等于多少？

　　解析：根據(jù)動能定理，動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，斜面對滑塊的作用力的功（因彈力不做功，實際上為摩擦阻力的功），因此ΔEk=A - B+C - D；

　　根據(jù)重力做功與重力勢能的關(guān)系，重力勢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,在能源的利用過程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過程中,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)能和開發(fā)新的能源已是人類必須面對的實際問題.能源對造福人類具有極重要的意義,節(jié)約每一份能源,不僅能提高能源的利用價值,對于維護(hù)人類賴以生存的環(huán)境也有不可忽視的作用新的能源有待于人類去開發(fā).有待開發(fā)和利用的新能源主要指:太陽能、地?zé)崮�、風(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,所以人們也稱它們?yōu)榛�石燃�?由于這些能源是不能再次生產(chǎn),也不可能重復(fù)使用的,所以稱為非再生能源

　　例4．太陽能的儲存一直是個難題.科學(xué)家發(fā)現(xiàn),鹽水湖被太陽曬久了,湖底的濕度會越來越高,并難以通過湖水的對流將熱散發(fā)出去，而淡水湖不具備這一特點.根據(jù)這一特點,可以利用鹽水湖來儲存太陽能.你能分析這是為什么嗎?你能根據(jù)這規(guī)律設(shè)計出一種儲存太陽能的具體方案嗎？（提示:鹽水湖中含鹽量高的湖水密度大,總是留存湖底不會上浮)

　　解答:在含鹽量高的湖水的表面吸收了太陽能之后,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在重力作用下下沉,將所吸收的郜分太陽能帶到湖底,使湖底溫度越來越高.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再向上運(yùn)動,將熱量散失,這就使得太陽能得到儲存.

　　【課后思考】

　　有人設(shè)計了這樣一臺“永動機(jī)”：距地面一定高度架設(shè)一個水槽，水從槽底的管中流出，沖擊一個水輪機(jī)，水輪機(jī)的軸上安裝一個抽水機(jī)和一個砂輪．他指望抽水機(jī)把地面水槽里的水抽上去，這樣循環(huán)不已，機(jī)器不停地轉(zhuǎn)動，就可以永久地用砂輪磨制工件做功了（下圖）．

　　請你分析一下，高處水槽中水的勢能共轉(zhuǎn)變成哪幾種形式的能，說明這個機(jī)器是否能夠永遠(yuǎn)運(yùn)動下去．

　�。ㄋ模┓此伎偨Y(jié)，當(dāng)堂檢測。

　　教師組織學(xué)生反思總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，并進(jìn)行當(dāng)堂檢測。

　　設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)并對所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行簡單的反饋糾正。（課堂實錄）

　�。ㄎ澹┌l(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)。

　　我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了機(jī)械能一章的所有內(nèi)容，下節(jié)課我們復(fù)習(xí)本章內(nèi)容，這節(jié)課后大家可以回顧一下本章內(nèi)容，重點是建立知識結(jié)構(gòu)。并完成本節(jié)的課后練習(xí)及課后延伸拓展作業(yè)。

　　設(shè)計意圖：布置下節(jié)課的預(yù)習(xí)作業(yè)，并對本節(jié)課鞏固提高。教師課后及時批閱本節(jié)的延伸拓展訓(xùn)練。

　　九、板書設(shè)計

　　一、能量守恒定律

　　二、能源和能量耗散

　　三、實例

　　十、教學(xué)反思

　　本課的設(shè)計采用了課前下發(fā)預(yù)習(xí)學(xué)案，學(xué)生預(yù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，找出自己迷惑的地方。課堂上師生主要解決重點、難點、疑點、考點、探究點以及學(xué)生學(xué)習(xí)過程中易忘、易混點等，最后進(jìn)行當(dāng)堂檢測，課后進(jìn)行延伸拓展，以達(dá)到提高課堂效率的目的。

　　本節(jié)課中知識的理解還是好掌握的只是學(xué)生的感性認(rèn)識少，在實際的應(yīng)用中不能靈活駕馭，所以這節(jié)課重要的是多展示實例，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識，同時這也充分的調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性。