第一篇：高中物理 《能量守恒定律》教案

能量守恒定律

本節(jié)課的設計，教材繼續(xù)沿用了前幾節(jié)的課程模式，先由生活中的實例引出研究問題，然后用實驗加以證實，讓學生接受這個物理事實.接著再從理論上推導、證明，從而得出結(jié)論.這節(jié)課教材是從生活中騎自行車上坡的實例入手，引出動能和重力勢能在此過程中是在相互轉(zhuǎn)化的.接著通過實驗來證實這個轉(zhuǎn)化過程中的守恒結(jié)論.最后提出了自然界中最普遍、最基本的規(guī)律之一能量轉(zhuǎn)化和守恒定律.機械能守恒定律是能量守恒定律的一個特例，要使學生對定律的得出、含義、適用條件有一個明確的認識，這是能夠用該定律解決力學問題的基礎.各種不同形式的能相互轉(zhuǎn)化和守恒的規(guī)律，貫穿在整個物理學中，是物理學的基本規(guī)律之一.能量守恒定律是學習各種不同形式的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律的起點，也是運動學和動力學知識的進一步綜合和展開的重要基礎.所以這一節(jié)知識是本章重要的一節(jié).機械能守恒定律是本章教學的重點內(nèi)容，本節(jié)教學的重點是使學生掌握物體系統(tǒng)機械能守恒的條件；能夠正確分析物體系統(tǒng)所具有的機械能.分析物體系統(tǒng)所具有的機械能，尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢能，是本節(jié)學習的難點之一.在教學中應讓學生認識到，物體重力勢能大小與所選取的參考平面（零勢面）有關；而重力勢能的變化量是與所選取的參考平面無關的.在討論物體系統(tǒng)的機械能時，應先確定參考平面.教學重點1.理解機械能守恒定律的內(nèi)容；

2.在具體的問題中能判定機械能是否守恒，并能列出定律的數(shù)學表達式； 3.理解能量轉(zhuǎn)化和守恒定律.教學難點1.從能的轉(zhuǎn)化和功能關系出發(fā)理解機械能守恒的條件； 2.能正確判斷研究對象在所經(jīng)歷的過程中機械能是否守恒.教具準備自制投影片、CAI課件、重物、電磁打點計時器以及紙帶、復寫紙片、低壓電源及兩根導線、鐵架臺和鐵夾、刻度尺、小夾子.課時安排1課時

三維目標

一、知識與技能

1.知道什么是機械能，知道物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化； 2.理解機械能守恒定律的內(nèi)容；

3.在具體問題中，能判定機械能是否守恒，并能列出機械能守恒的方程式； 4.理解能量守恒定律，能列舉、分析生活中能量轉(zhuǎn)化和守恒的例子.二、過程與方法

1.初步學會從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點解釋現(xiàn)象、分析問題；

2.通過用紙帶與打點計時器來驗證機械能守恒定律，體驗驗證過程和物理學的研究方法.三、情感態(tài)度與價值觀

1.通過能量守恒的教學，使學生樹立科學觀點，理解和運用自然規(guī)律，并用來解決實際問題；

2.通過實驗驗證，體會學習的快樂，激發(fā)學習的興趣；通過親身實踐，樹立“實踐是檢驗真理的唯一標準”的科學觀.培養(yǎng)學生的觀察和實踐能力，培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度.教學過程

導入新課 ［實驗演示］

5.測量下落高度時，某同學認為都必須從起始點算起，不能弄錯.他的看法正確嗎？為了減小測量 h值的相對誤差，選取的各個計數(shù)點要離起始點適當遠些好，還是近些好？

學生活動：思考老師的問題，討論、交流，選出代表發(fā)表見解.1.因為打點計時器每隔0.02 s打點一次，在最初的0.02 s內(nèi)物體下落距離應為0.002 m，所以應從幾條紙帶中選擇第一、二兩點間距離接近2 mm的紙帶進行測量；二是在紙帶上所選的點就是連續(xù)相鄰的點，每相鄰兩點時間間隔t=0.02 s.2.因為不需要知道物體在某點動能和勢能的具體數(shù)值，所以不必測量物體的質(zhì)量 m，而只需驗證12vn?ghn就行了.23.打點計時器要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)，以盡量減少重物帶著紙帶下落時所受到的阻力作用.4.必須先接通電源，讓打點計時器正常工作后才能松開紙帶讓重物下落.5.這個同學的看法是正確的.為了減小測量 h值的相對誤差，選取的各個計數(shù)點要離起始點適當遠些好.教師活動：聽取學生匯報，點評，幫助學生解決困難.學生活動：學生進行分組實驗.數(shù)據(jù)處理：

明確本實驗中要解決的問題即研究動能與重力勢能的轉(zhuǎn)化與守恒.在右圖中，質(zhì)量為m的物體從O點自由下落，以地面作零勢能面，下落過程中任意兩點A和B的機械能分別為：

EA?1122mvA?mghA, EB?mvB?mghB 22如果忽略空氣阻力，物體下落過程中如果動能的改變量等于勢能的改變量，于是有

1122mvA?mghA?mvB?mghB 221122上式亦可寫成mvB?mvA?mghA?mghB

22Ea=Eb,即該式左邊表示物體由A到B過程中動能的增加，右邊表示物體由A到B過程中重力勢能的減少.如果實驗證明等式成立,說明物體重力勢能的減少等于動能的增加.為了方便，可以直接從開始下落的O點至任意一點（上圖中A點）來進行研究，這時應有：

12mvA?mhg.式中2h是物體從O點下落至A點的高度，vA是物體在A點的瞬時速度.1.如何求出A點的瞬時速度vA？

根據(jù)做勻加速運動的物體在某一段時間t內(nèi)的平均速度等于該時間中間時刻的瞬時速度可求出A點的瞬時速度vA.右圖是豎直紙帶由下而上實際打點后的情況.從O點開始依次取點1、2、3??圖中s1、s2、s3??分別為0～2點，1～3點，2～4點??各段間的距離.根據(jù)公式v?s，t=2×0.02 s（紙帶上任意兩個相鄰的t點間所表示的時間都是0.02 s），可求出各段的平均速度.這些平均速度就等于1、2、3??各點相對應的瞬時速度v1、v2、v3??例如：

不僅重力勢能和動能可以相互轉(zhuǎn)化，彈性勢能和動能也可以相互轉(zhuǎn)化.放開被壓縮的彈簧，可以把跟它接觸的小球彈出去，這時彈簧的彈力做功，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能.在彈性勢能和動能的相互轉(zhuǎn)化中，如果只有彈力做功，動能和彈性勢能之和保持不變，即機械能守恒.【方法引導】

解決某些力學問題，從能量的觀點來分析，應用機械能守恒定律求解，往往比較方便.應用機械能守恒定律解決力學問題，要分析物體的受力情況.在動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化中，如果只有重力做功，就可以應用機械能守恒定律求解.【例題剖析】

（一）機械能守恒條件的判斷

［例1］下列關于機械能是否守恒的敘述正確的是（）A.做勻速直線運動的物體機械能一定守恒 B.做勻變速直線運動的物體的機械能可能守恒 C.合外力對物體做功為零時，機械能一定守恒 D.只有重力對物體做功，物體機械能一定守恒 解析：

A.做勻速直線運動的物體，除了重力做功外，可能還有其他力做功，如降落傘在空中勻速下降時，除了重力做功外，空氣阻力也對降落傘做功，所以機械能不守恒，不選.B.做勻變速直線運動的物體可能只受重力且只有重力做功，如自由落體運動，物體機械能守恒，應選.C.如降落傘在空中勻速下降時合外力為零，合外力對物體做功為零，除重力做功外，空氣阻力也做功，所以機械能不守恒，不選.D.符合機械能守恒的條件，應選.可見，對物體進行受力分析，確定各力做功情況是判定機械能是否守恒的一般程序.［例2］如圖所示，斜面體置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物體由靜止沿斜面下滑，在物體下滑過程中，下列說法正確的是（）

A.物體的重力勢能減少，動能增大

B.物體的重力勢能完全轉(zhuǎn)化為物體的動能 C.物體的機械能減少

D.物體和斜面體組成的系統(tǒng)機械能守恒

解析：由于斜面體放在光滑斜面上，當物體沿斜面下滑時，物體實際位移方向和物體所受支持力的方向不垂直，所以支持力對物體做了功（負功），物體的機械能不守恒，物體的機械能減少了，物體對斜面體的壓力對斜面體做了功（正功），斜面體的機械能增加了，斜面體的機械能也不守恒.對物體和斜面體組成的系統(tǒng)，斜面體和物體之間的彈力是內(nèi)力，對系統(tǒng)做功的代數(shù)和為零，即不消耗機械能.在物體和斜面體的運動過程中只有重力做功，所以系統(tǒng)的機械能守恒.物體在下滑過程中重力勢能減少，一部分轉(zhuǎn)化為物體的動能，另一部分則轉(zhuǎn)化為斜面體的動能.所以本題選ACD.（二）機械能守恒定律的應用

6斷物體的機械能是否守恒，所以應透徹理解機械能守恒定律成立的條件，從而正確應用機械能守恒定律解題.布置作業(yè)

課本P37作業(yè)4、5、6.板書設計

活動與探究

有人設計了這樣一臺“永動機”：距地面一定高度架設一個水槽，水從槽底的管中流出，沖擊一個水輪機，水輪機的軸上安裝一個抽水機和一個砂輪.他指望抽水機把地面水槽里的水抽上去，這樣循環(huán)不已.機器不停地轉(zhuǎn)動，就可以永久地用砂輪磨制工件做功了（右圖）

.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，說明這個機器是否能夠永遠運動下去.

第二篇：能量守恒定律教案

能量守恒定律教案

(一)教學目的

1．知道各種形式的能是可以相互轉(zhuǎn)化的。

2．知道能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。(二)教學過程 1．復習

通過這兩章的學習，我們初步認識了能量的概念，知道了機械能和內(nèi)能這兩種形式的能量。（通過提問復習能量、機械能和內(nèi)能的概念）

2．引入新課

我們知道物體的動能和熱能，是由物體的機械能運動情況決定的能量，內(nèi)能跟物體內(nèi)部分子的熱運動和分子間的相互作用情況有關。物體內(nèi)部分子的熱運動，物體的機械運動都是物質(zhì)運動的形式，由于運動形式不同，與之相聯(lián)系的能量也不相同。

3．進行新課

(1)自然界存在著多種形式的能量。盡管各種能量我們還沒有系統(tǒng)地學習，但在日常生活中我們也有所了解，如跟電現(xiàn)象相聯(lián)系的電能，跟光現(xiàn)象有關的光能，跟原子核的變化有關的核能，跟化學反應有關的化學能等。

(2)在一定條件下，各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移（列舉學生所熟悉的事例，說明各種形式的能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移）。在熱傳遞過程中，高溫物體的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到低溫物體。運動的甲鋼球碰擊靜止的乙鋼球，甲球的機械能轉(zhuǎn)移到乙球。在這種轉(zhuǎn)移的過程中能量形式?jīng)]有變。

在自然界中能量的轉(zhuǎn)化也是普遍存在的。小朋友滑滑梯，由于摩擦而使機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；在氣體膨脹做功的現(xiàn)象中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；在水力發(fā)電中，水的機械能轉(zhuǎn)化為電能；在火力發(fā)電廠，燃料燃燒釋放的化學能，轉(zhuǎn)化成電能；在核電站，核能轉(zhuǎn)化為電能；電流通過電熱器時，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；電流通過電動機，電能轉(zhuǎn)化為機械能。有關能量轉(zhuǎn)化的事例同學們一定能舉出許多，課本圖2-17中畫出了一些農(nóng)常用的生活、生產(chǎn)設備。請同學分析在使用圖中設備時能量的轉(zhuǎn)化。

(3)在能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能的總量保持不變。大量事實證明，在普遍存在的能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，消耗多少某種形式的能量，就得到多少其他形式的能量。如在熱傳遞過程中，高溫物體放出多少熱量（減少多少內(nèi)能），低溫物體就吸收多少熱量（增加多少內(nèi)能）；克服摩擦力做了多少功，就有多少機械能轉(zhuǎn)化為能量，但能量的總量不變。就是說某體損失的能量等于幾個物體得到幾個物體得到的能量的總和。例如，把燒熱的金屬塊，投到冷水中，冷水，盛水的容器以及周圍的空氣等，都要吸收熱量，它們所吸收的熱量總和跟金屬塊放出的熱量相等。再如水電站里，水從高處流下，損失了機械能，一方面由于推動發(fā)電機轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)化為電能，一方面水跟水輪機、管道摩擦而轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。那么水的機械能的損失等于產(chǎn)生的電能和內(nèi)能的總和。

以上規(guī)律是人類經(jīng)過長期的實踐探索，直到19世紀，才確立了這個自然界最普遍的定律——能量的轉(zhuǎn)化守恒定律。通常把它表述為：

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)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總保持不變。

4．小結(jié)

能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之一。

(1)能量守恒定律普遍適用。在形形色色的自然現(xiàn)象中，只要有能量的轉(zhuǎn)化，就一定服從能量守恒規(guī)律。從物理的、化學的現(xiàn)象到地質(zhì)的、生物的現(xiàn)象，大到宇宙天體的演變，小到原子核內(nèi)部粒子的運動，都服從能量守恒的規(guī)律。

(2)能量守恒定律反映了自然現(xiàn)象的普遍聯(lián)系。自然界的各種現(xiàn)象都不是孤立的，而是相互聯(lián)系的。電燈發(fā)光跟電流有聯(lián)系，電能轉(zhuǎn)化為光能反映了這種聯(lián)系。植物生長更不是孤立的，要靠陽光進行光合作用才能生長，光能轉(zhuǎn)化為化學能反映了這種聯(lián)系。

(3)能量守恒定律是人類認識自然的重要依據(jù)。人類認識自然，就要根據(jù)種種自然現(xiàn)象，總結(jié)規(guī)律，能量守恒定律就是人類總結(jié)出的規(guī)律之一，而且人類認識的其他規(guī)律也必定符合能量守恒定律。1933年意大利科學家費米，在研究β衰變的過程中發(fā)現(xiàn)，能量不守恒。于是他根據(jù)能量守恒定律大膽預言了還有一種未發(fā)現(xiàn)的粒子，這就是現(xiàn)在已被科學界公認的中微子。這一事例說明了能明守恒定律，已成為人類認識自然的重要依據(jù)。

(4)能量守恒定律是人類利用自然的重要武器。縱觀人類科學技術進步的歷史，也是一部認識能量、利用能量、實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的歷史。從原始人鉆木取火，到水能利用；從蒸汽機發(fā)明，到電能的利用；從太陽能，到核能的利用。人類總是在認識、利用能源，逐步實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化。

第三篇：熱力學第一定律 能量守恒定律教案

熱力學第一定律 能量守恒定律

一、教學目標

1．知識目標：

（1）理解和掌握物體跟外界做功和熱傳遞的過程中W、Q、ΔU的物理意義。（2）會確定的W、Q、ΔU正負號。（3）理解熱力學第一定律ΔU =W+Q（4）會用ΔU =W+Q分析和計算問題。

（4）理解能量守恒定律，能列舉出能量守恒定律的實例；（5）理解“永動機”不能實現(xiàn)的原理。2．能力目標：

在培養(yǎng)學生能力方面，這節(jié)課中要讓學生理解熱力學第一定律ΔU =W+Q，并會用ΔU =W+Q分析和計算問題，培養(yǎng)學生利用所學知識解決實際問題的能力。

3．物理學方法教育目標：

能量守恒定律是自然科學的基本定律之一，應用能量守恒的觀點來分析物理現(xiàn)象、解決物理問題是很重要的物理思維方法。

二、重點、難點分析

1．重點內(nèi)容是熱力學第一定律和能量守恒定律，強調(diào)能量守恒定律是自然科學中最基本的定律。學會運用熱力學第一定律和能量守恒定律分析、計算一些物理習題。

2．運用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律對具體的自然現(xiàn)象進行分析，說明能是怎樣轉(zhuǎn)化的，對學生來說是有難度的。

三、教學方法

教師講解，課件演示，指導學生看書

四、教具

計算機、大屏幕、自制多媒體課件

五、教學過程（－）引入新課

上節(jié)課我們學習了改變內(nèi)能的兩種方式，做功和熱傳遞，那么它們之間有什么數(shù)量關系呢？以前我們還學習過電能、化學能等各種形式的能，它們在轉(zhuǎn)化過程中遵守什么規(guī)律呢？這節(jié)課我們就來研究這些問題。

【板書】第六節(jié)

熱力學第一定律

能量守恒定律

（二）進行新課

【板書】

一、做功W、熱傳遞Q、內(nèi)能變化ΔU的物理意義

1．做功：做功使物體內(nèi)能發(fā)生變化，實質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化，是一種形式的能量向另一種形式的能轉(zhuǎn)化。功是能量轉(zhuǎn)化的量度。

2．熱傳遞：是能量的轉(zhuǎn)移，內(nèi)能由一個物體傳遞給給另一個物體，傳遞的能量用Q表示。

3．內(nèi)能的改變：是物體內(nèi)所有分子動能和勢能之和發(fā)生了變化，宏觀表現(xiàn)在溫度和體積上的變化。

【板書】

二、W、Q、ΔU正負號的確定

1．W，外界對物體做功，W取正值；物體對外界做功，W取負值。2．Q，物體吸熱，Q取正值；物體放熱，Q取負值。

3，ΔU，物體內(nèi)能增加，ΔU取正值；物體減少，ΔU取負值。【板書】

三、W、Q、ΔU之間的關系

一個物體，如果它既沒有吸收熱量也沒有放出熱量，那么，外界對它做多少功，它的內(nèi)能就增加多少．

一個物體，如果它既沒有對外做功，也沒有其他物體對它做功，那么，它從外界吸收多少熱量，它的內(nèi)能就增加多少．

如果外界既向物體傳熱又對物體做功，那么物體內(nèi)能的增加量就等于物體吸收的熱量和外界對物體做的功之和．用ΔU表示物體內(nèi)能的增加量，用Q表示物體吸收的熱量，用W表示外界對物體做的功，那么ΔU=Q+W 這個式子所表示的，內(nèi)能的變化量跟功、熱量的定量關系，在物理學中叫做熱力學第一定律．

【例題】 一定量的氣體從外界吸收了2.6×10J的熱量，內(nèi)能增加了4.2×10J．外界對氣體做了多少功？

解

由(1)式得 W=ΔU－Q =4.2×10J－2.6×10J =1.6×10J 外界對氣體做的功是1.6×10J． 思考與討論

上題中，如果氣體吸收的熱量仍為2.6×10J，但是內(nèi)能只增加了1.6×10J，計算結(jié)果W將為負值．怎樣解釋這個結(jié)果？一般地講，ΔU、Q、W的正值和負值各代表什么物理意義？

【板書】

四、能量守恒定律

【課件演示】讓學生先看幾個能量轉(zhuǎn)化的例子（增強感性認識）1．機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程中能量守恒

（1）運動的汽車緊急剎車，汽車最終停下來。這過程中汽車的動能（機械能）轉(zhuǎn)化為輪胎和路面的內(nèi)能（假定這過程沒有與周圍物體有熱交換，既不散熱也不吸熱）。摩擦力做了多少功，內(nèi)能就增加多少。公式W=ΔE表示了做功與內(nèi)能變化的關系，這公式也反映出做功過程中，機械能的損失數(shù)量恰好等于物體內(nèi)能增加的數(shù)量。

（2）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。鐵塊吸收多少熱量，它內(nèi)能就增加多少。公式Q=ΔE表示吸收的熱量與內(nèi)能變化量的關系，也反映出鐵塊增加的內(nèi)能數(shù)量與水轉(zhuǎn)移給鐵塊的內(nèi)能數(shù)量相等。

555555

5一般情況下，如果物體跟外界同時發(fā)生做功和熱傳遞過程，那么，外界對物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q，等于物體內(nèi)能的增加ΔE，即

W+Q=ΔE 上式所表示的是功、熱量和內(nèi)能之間變化的定量關系，同時它也反映了一個物體的內(nèi)能增加量等于物體的機械能減少量和另外物體內(nèi)能減少量（內(nèi)能轉(zhuǎn)移量）之和。進而說明，內(nèi)能和機械能轉(zhuǎn)化過程中能量是守恒的。

2．其他形式的能也可以和內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化

（1）介紹其他形式能：我們學習過機械運動有機械能，熱運動有內(nèi)能，實際上自然界存在著許多不同形式的運動，每種運動都有一種對應的能量，如電能、磁能、光能、化學能、原子能等。

（2）不僅機械能和內(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：（同時放映幻燈片）

① 電爐取暖：電能→內(nèi)能 ② 煤燃燒：化學能→內(nèi)能 ③ 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。畫出圖表讓學生回答分析：

3．能量守恒定律

大量事實證明：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。

能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體；在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中其總量不變．這就是能量守恒定律。

在學習力學知識時，學習了機械能守恒定律。機械能守恒定律是有條件限制的定律，而且實際現(xiàn)象中是不可能實現(xiàn)的。而能量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)律對物理學各個領域的研究，如力學、電學、熱學、光學等都有指導意義。它也對化學、生物學等自然科學的研究都有指導作用。

4．永動機不可能制成

歷史上不少人希望設計一種機器，這種機器不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對外做功。這種機器被稱為永動機。雖然很多人，進行了很多嘗試和各種努力，但無一例外地以失敗告終。失敗的原因是設計者完全違背了能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，任何機器運行時其能量只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。如果它對外做功必然消耗能量，不消耗能量就無法對外做功，因而永動機是永遠不可能制造成功的。

5．運用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律進行物理計算

例題：用鐵錘打擊鐵釘，設打擊時有80％的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能的50％用來使鐵釘?shù)臏囟壬摺柎驌?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，鐵錘打擊鐵釘時的速度是10m/s，鐵釘質(zhì)量是40g，鐵的比熱是5.0×10J/（kg·℃）。

首先讓學生分析鐵錘打擊鐵釘?shù)倪^程中能量的轉(zhuǎn)化。

歸納學生回答結(jié)果，指出鐵錘打擊鐵釘時，鐵錘的一部分動能轉(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，鐵錘打擊鐵釘時的速度用v表示。依據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，有 5 鐵釘?shù)膬?nèi)能增加量不能直接計算鐵釘?shù)臏囟龋覀儼褭C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)谋葻幔表示鐵釘?shù)臏囟壬吡俊⑸厦鎯蓚€公式聯(lián)立，20?Mv2?80%?50%?24℃ 得出?t?2cm經(jīng)計算得出鐵釘溫度升高24℃。在這個物理計算過程中突出體現(xiàn)了如何應用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律這一基本原理。

應該注意，有的同學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。只能說做功與熱傳遞在使物體內(nèi)能改變上是等效的。

（三）課堂小結(jié)

熱力學第一定律表示的是功、熱量和內(nèi)能之間變化的定量關系；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。能量守恒定律是自然界最基本的物理定律。

同學們要會分析一些自然現(xiàn)象中能是怎樣轉(zhuǎn)化的。

應該知道，根據(jù)能量守恒定律，永動機是不可能制造成功的。

通過課上的例題計算，學會運用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律解決物理問題的方法。

（四）說明

熱力學第一定律和能量守恒定律是學生進入高中物理階段后，第一次完整、細致地學習。此定律對今后學習物理是很重要的一個理論鋪墊。教學上要重視，課堂上講解要細致和透徹。

（五）布置作業(yè)

復習本節(jié)內(nèi)容，完成練習六。

課后思考與討論

有人設計了這樣一臺“永動機”：距地面一定高度架設一個水槽，水從槽底的管中流出，沖擊一個水輪機，水輪機的軸上安裝一個抽水機和一個砂輪．他指望抽水機把地面水槽里的水抽上去，這樣循環(huán)不已，機器不停地轉(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，說明這個機器是否能夠永遠運動下去． 閱讀材料

高空的氣溫為什么低

研究大氣現(xiàn)象時常常用到熱力學第一定律．通常把溫度、壓強相同的一部分空氣作為研究的對象，叫做氣團，直徑上千米．由于氣團很大，邊緣部分和外界的熱交換對整個氣團沒有明顯的影響，即(1)式中Q=0，所以氣團的內(nèi)能的增減只等于外界對它做功或它對外界做功的多少：

ΔU=W 陽光烤暖了大地，地面又使得下層的氣團溫度升高，密度減小，因而上升．上升時氣團膨脹，推擠周圍的空氣，對外做功，因此內(nèi)能減小，溫度降低．所以，越 7 高的地方，空氣的溫度越低．對于干燥的空氣，大約每升高1km溫度降低7℃(圖10－13)．

飛機在萬米高空飛行的時候，艙外氣溫往往在－50℃以下．由于機上有空調(diào)設備，艙內(nèi)總是溫暖如春．不過這時空調(diào)的作用不是使空氣升溫，而是降溫．高空的大氣壓比艙內(nèi)氣壓低，要使艙內(nèi)獲得新鮮空氣必須使用空氣壓縮機把空氣從艙外壓進來．在這個過程中，空氣壓縮機對氣體做功，使氣體的內(nèi)能增加，溫度上升．如果不用空調(diào)，機艙內(nèi)的溫度可能達到50℃以上！

第四篇：高中物理7.10《能量守恒定律與能源》教學設計

能量守恒定律與能源

整體設計

本節(jié)從能量守恒定律入手，從機械能守恒定律向普遍的能量守恒定律拓展，闡述了能量守恒定律推出的艱辛歷程，讓學生感受物理規(guī)律得出的歷程，使學生體會科學家不畏艱辛的探索精神．并且指出能量守恒定律的建立，是人類認識自然的一次重大飛躍，是哲學和自然科學長期發(fā)展和進步的結(jié)果，展示了科學的和諧美．教材第二部分，能源和能量耗散，從生活實際出發(fā)，讓學生了解自然界中熱傳導過程和能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移是有一定方向的，讓學生了解能源對人類文明的意義和由能源帶來的環(huán)境問題，引入可持續(xù)發(fā)展的概念．讓學生認識節(jié)約能源，開發(fā)新能源與可持續(xù)發(fā)展的關系，可以讓學生通過查閱相關材料，提出自己的見解．思考怎樣探索和使用未來的理想能源，使學生體會物理學與技術發(fā)展的互動關系．

建議本節(jié)采取開放式的教學形式，讓學生通過預習查找資料，談談自己對能量的認識．特別應該對教材中“思考與討論”欄目中所說的“既然能量是守恒的，不可消滅，為什么我們還要節(jié)約能源？”的話題進行討論．在討論中逐漸使學生認識到，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識自然的重要工具．能源關系到人們的衣食住行，關系到國家的興旺發(fā)達，能源的開發(fā)和利用，是關系人類生存和發(fā)展的一個重大的社會問題．這一節(jié)教學目標的落腳點應放在使學生樹立科學的世界觀、形成可持續(xù)發(fā)展的意識上．本節(jié)課為物理規(guī)律與實際生活的結(jié)合課程，重點為物理規(guī)律與實際問題的辯證關系，課堂教學要大量引用其他相關學科的知識，比如地理、歷史等．

教學重點

能量守恒定律的內(nèi)容． 教學難點

理解能量守恒定律的確切含義，知道既然能量守恒為什么還要節(jié)約能源． 課時安排

1課時

三維目標

知識與技能

1．了解什么是常規(guī)能源，什么是新型能源．

2．知道能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性以及第二類永動機不可能實現(xiàn)． 3．通過能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性，認識提高效率的重要性．

4．了解能源與人類生存和社會發(fā)展的關系，使學生認識能源的合理利用與環(huán)境保護對可持續(xù)發(fā)展的重要意義．

過程與方法 1．通過指導學生分析事例，培養(yǎng)學生分析問題和理論聯(lián)系實際的能力． 2．通過指導學生閱讀教材，培養(yǎng)學生的自學能力． 情感、態(tài)度與價值觀

1．了解大量的能源消耗帶來的全球性環(huán)境問題，樹立環(huán)保意識． 2．感知我們周圍能源的耗散，樹立節(jié)能意識．

教學過程

導入新課

情景導入

在20世紀的最后幾分鐘里，一項新的多米諾骨牌吉尼斯世界紀錄，在北京頤和園體育健康城綜合館和網(wǎng)球館誕生．中國、日本和韓國的62名青年學生成功推倒340多萬張骨牌，一舉打破了此前由荷蘭人保持的297萬張的世界紀錄．這就是“多米諾骨牌效應”，該效應產(chǎn)生的能量是十分巨大的．大不列顛哥倫比亞大學物理學家A.懷特海德曾經(jīng)制作了一組骨牌，共13張，第1張最小，長9.53 mm，寬4.76 mm，厚1.19 mm，還不如小手指甲大．以后每張體積擴大1.5倍，這個數(shù)據(jù)是按照一張骨牌倒下的時候能推倒一張1.5倍體積的骨牌而選定的．最大的第13張長61 mm，寬30.5 mm，厚7.6 mm，把這套骨牌按適當間距排好，輕輕推倒第1張，必然會波及第13張，第13張骨牌倒下時釋放的能量比第1張牌倒下時整整要擴大20多億倍．而按同樣比例制作的第32張骨牌倒下時釋放的能量將高達1.24×1015 J，又擴大了20多億倍．不過，A.懷特海德畢竟未能制作第32張骨牌，因為它將高達415 m，兩倍于紐約帝國大廈．如果真有人制作了這樣一套骨牌，那摩天大廈就會在一指之力下被轟然推倒！

這種巨大的能量從何而來？能量之間又是如何轉(zhuǎn)化的？

故事導入

在2004年，某雜志報道，一位家住“河南鄭州二七區(qū)齊扎閻鄉(xiāng)”，自稱是“新加坡籍華人”“博士、院士、專家委員”名為“梁星人”的人，成了當時的網(wǎng)上名人，其原因是他聲稱建成了“宇宙引力能永動機”，并獲得了中國專利(實際上只是申請了專利，還未獲得批準)，而且還有一家“海南星人永動機發(fā)電廠有限公司”正在生產(chǎn)改永動機裝備的車輛，你分析一下制造這種永動機的可行性．

問題導入

我國人均能源占有量只有世界平均值的1/4，解決我國的能源問題的基本方針是：能源開發(fā)與節(jié)約并重．但有人認為“能量是守恒的”，不需要節(jié)約．談一下你對此的看法，并觀察周圍可利用的能源哪些是“綠色的”．

新聞導入

2003年12月8日國內(nèi)某媒體報道了下面的這則消息：這個冬天，對于湖南長沙市的150多萬市民來說，將格外漫長，因為從今年11月30日起，可能一直要持續(xù)到明年三月份，這里的市民，將分區(qū)分片“享受”每連續(xù)供電三天后，停電24小時的“待遇”．《某某晚報》11月27日的報道中，已經(jīng)赫然出現(xiàn)了商店秉燭營業(yè)的景觀．

長沙并不是唯一的例子，從今年春天就開始逐漸浮出水面的電力危機，在盛夏季節(jié)達到一個短暫的高峰，至今這個陰影仍然揮之不去，影響范圍先后涉及全國幾乎三分之二的省份，有人戲稱，中國電力市場又退回到了20世紀80年代．

僅僅是電力嗎？似乎沒有這么簡單，入秋之后，柴油的緊張狀況，從珠江三角洲到長江三角洲，從福建到浙江，已經(jīng)形成了一種新的“流行病”，即使在北京地區(qū)，限量供應的情況也再次出現(xiàn)，就差沒有“憑票供應”了．

同學們思考，為什么會出現(xiàn)能源危機？如何應對？ 推進新課

一、能量守恒定律

問題：在驗證機械能守恒定律的實驗中，重物帶著紙帶下落時，計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，減少的重力勢能的值大于增加的動能的值，即機械能的總量在減少．原因就是紙帶和打點計時器之間的摩擦力和空氣的阻力等．是不是考慮了各種摩擦和阻力后這部分能量就消失了呢？

學生根據(jù)所學知識總結(jié)歸納：沒有，它轉(zhuǎn)化成為除機械能外的其他的能量了．

教師引導：它轉(zhuǎn)化成了機械能外的其他形式的能量，除重力、彈力之類的力外，其他任何力對物體做功使物體的機械能增加或減少的過程，實質(zhì)上都是其他形式的能與機械能相互轉(zhuǎn)化的過程，在轉(zhuǎn)化的過程中，能的總量是不變的．這是大自然的一條普遍的規(guī)律，而機械能守恒定律只是這一條普遍規(guī)律的一種特殊情況．

問題：驗證機械能守恒定律中，減少的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．生活中還有很多這樣能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的例子，同學們能否舉出幾例，并說明其中的能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程？

參考案例：

1．風吹動柳枝擺動―→空氣的機械能轉(zhuǎn)移到柳枝上． 2．放在火爐旁的冰融化變熱―→內(nèi)能由火爐轉(zhuǎn)移到冰． 3．電流通過燈泡，燈泡發(fā)光―→電能轉(zhuǎn)化為光能． 4．植物進行光合作用―→光能轉(zhuǎn)化為化學能． 思維拓展

課件展示各種圖片，讓學生認真觀察，并說明各種裝置能量的轉(zhuǎn)化情況．通過圖片展示，讓學生更加形象地感受能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程，為能量守恒定律的提出作準備．

學生通過認真觀察圖片并回顧相關知識，歸納總結(jié)：

圖1：太陽能電站：太陽能轉(zhuǎn)化為電能 圖2：內(nèi)燃機車：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能 圖3：水電站：機械能轉(zhuǎn)化為電能

圖4：水果電池：化學能轉(zhuǎn)化為電能 從上面的例子我們可以看出，能量之間是可以相互轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的．

引導學生閱讀教材，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．

師生總結(jié)：

1．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)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變．

2．定律的表達式：E初＝E終，ΔE增＝ΔE減

3．發(fā)現(xiàn)能量守恒定律的意義：能量守恒定律的建立，是人類認識自然的一次重大飛躍，是哲學和自然科學長期發(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．

重點說明：該定律是貫穿整個物理學的基本規(guī)律之一，是學習物理學的一條主線．在應用中，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．

1一小滑塊放在凹形斜面上，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所做的功的大小(絕對值)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C，空氣阻力做功的大小為D，當用這些量表達時，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？

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系，重力勢能的減少等于重力做的功，因此ΔEp＝－C； 滑塊機械能的改變等于重力之外的其他力做的功，因此ΔE＝A－B－D.答案：見解析

二、能源和能量耗散

問題：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？

情景引導：有些事可以倒過來進行，但有些事情卻是不可能倒過來進行的．你可以向前走路，也可以倒退著走路，但是，打碎的鏡子不可能自動復原成原來完好的樣子，冒起的煤煙和散開的炭灰不可能重新組合成一堆煤炭．類似的，自然界中自發(fā)的能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移也具有某種方向性．

問題：根據(jù)上面的提示，能否舉出生活中關于這種方向性的例子，并說明其中能量的變化？

參考案例：

1．草地上滾動的足球，逐漸慢下來，最后靜止，足球不能主動從靜止開始運動． 足球的機械能減少，轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，內(nèi)能不能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為機械能．

2．同學們圍著火爐取暖，熱量從高溫的火爐轉(zhuǎn)移到同學們身上，同學們卻不能利用比自身溫度低的物體取暖．

熱能夠自動地從高溫的火爐向人體傳輸卻不能從低溫物體自發(fā)地向高溫物體傳輸． 師生總結(jié)：與熱現(xiàn)象有關的能量轉(zhuǎn)化過程是具有方向性的．例如：摩擦力做功的過程，要損耗機械能而生熱，產(chǎn)生的熱不可能全部轉(zhuǎn)化為機械能．在其他的宏觀過程中也是如此，例如：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．通過實例說明，在能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能的總量是守恒的，但能量的品質(zhì)卻降低了，可被人直接利用的能在逐漸減少，這是能量耗散現(xiàn)象．所以，能量雖然守恒，但我們還要節(jié)約能源．

閱讀課本，舉例說明自然界能量轉(zhuǎn)化過程的方向性，如：冰箱制冷、瀑布中水的機械能轉(zhuǎn)化、噴出的香水、松弛后的發(fā)條等．

學生交流：自然現(xiàn)象的變化也具有類似的不可逆性，例如沙漠化的土地不會自發(fā)地再變?yōu)榫G洲．因此人類不僅要珍惜能源和資源，還要自覺地保護自然．

總結(jié)：能量耗散

1．能量耗散：流散的內(nèi)能無法重新收集起來加以利用的現(xiàn)象叫做能量耗散． 2．能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性． 2下列判斷正確的是（）． A．電流的能不可能全部變?yōu)閮?nèi)能

B．在火力發(fā)電機中，燃氣的內(nèi)能不可能全部變?yōu)殡娔?C．熱機中，燃氣內(nèi)能不可能全部變?yōu)闄C械能

D．在熱傳導中，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體

解析：凡與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程都具有方向性，電流的能可全部變?yōu)閮?nèi)能(由電流熱效應中的焦耳定律可知)，而內(nèi)能不可能全部變成電流的能．機械能可全部變?yōu)閮?nèi)能，而內(nèi)能不可能全部變成機械能．在熱傳導中，熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體，所以選項B、C、D正確．

答案：BCD 閱讀材料：課件展示閱讀材料，讓學生了解能源和環(huán)境是兩個全球所關注的問題，能源是現(xiàn)代社會生活的重要物質(zhì)基礎，而常規(guī)能源的有限儲藏量與人類的需求存在矛盾，同時大量消耗常規(guī)能源帶來了環(huán)境問題，正確地協(xié)調(diào)和解決這一矛盾和問題是生活在地球上每一個人的職責．

(一)常規(guī)能源

1．能源：凡是能夠提供可利用能量的物質(zhì)統(tǒng)稱為能源．

2．常規(guī)能源：人們把煤、石油、天然氣叫做常規(guī)能源，人類消耗的能量主要是常規(guī)能源． 3．常規(guī)能源的儲藏是有限的．

4．常規(guī)能源的大量消耗帶來了環(huán)境問題．(1)溫室效應：溫室效應是由于大氣里溫室氣體(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的．石油和煤炭燃燒時產(chǎn)生二氧化碳．

(2)酸雨：大氣中酸性污染物質(zhì)，如二氧化硫、二氧化碳、氫氧化物等，在降水過程中溶入雨水，使其成為酸雨．煤炭中含有較多的硫，燃燒時產(chǎn)生二氧化硫等物質(zhì)．

(3)光化學煙霧：氮氧化合物和碳氫化合物在大氣中受到陽光中強烈的紫外線照射后產(chǎn)生的二次污染物質(zhì)——光化學煙霧，主要成分是臭氧．

另外常規(guī)能源燃燒時產(chǎn)生的浮塵也是一種污染．

常規(guī)能源的大量消耗所帶來的環(huán)境污染既損害人體健康，又影響動植物的生長，損壞建筑物及文物古跡，嚴重時可改變大氣的性質(zhì)，使生態(tài)受到破壞．

(二)綠色能源的開發(fā)和利用

常規(guī)能源的短缺和利用常規(guī)能源帶來的環(huán)境污染，使得新能源的開發(fā)成為當務之急． 綠色能源：在釋放能量或能量轉(zhuǎn)化過程中對環(huán)境不造成污染的能源叫綠色能源．人類可開發(fā)和利用的綠色能源主要有下列幾種：

1．風能．

2．水流(河流、潮汐)能．風能和水流能是可再生能源．而石油、煤炭是不可再生能源． 3．太陽能． 4．氫能源． 5．反物質(zhì)能．

大自然賜給人類的綠色能源儲量豐富，只要我們科學開發(fā)、合理利用，必將對人類作出前所未有的貢獻．

課堂小結(jié)

新課程更多地與社會實際相聯(lián)系，鼓勵學生提出問題．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，它引導我們考慮能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性．從物理學的角度研究宏觀過程的方向性，在現(xiàn)階段只需用一些簡單的實例，讓學生初步地體會一下就可以了．例如：摩擦力做功的過程，要損耗機械能而生熱，產(chǎn)生的熱不可能全部轉(zhuǎn)化為機械能．在其他的宏觀過程中也是如此，例如：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．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，可被人直接利用的能在逐漸減少，這是能量耗散現(xiàn)象．所以，能量雖然守恒，但我們還要節(jié)約能源．

布置作業(yè)

1．教材“問題與練習”第1、2題．

2．設想有一間房間，與外界沒有熱量交換，完全絕熱．房間里有一臺電冰箱在工作，如果電冰箱的門是開著的，那么，房間里的溫度會變化嗎？認真討論一下，形成書面材料，與同學們交流．

板書設計 能量守恒定律與能源

??1.內(nèi)容

一、能量守恒定律?

?2.建立過程??1.能量耗散?

二、能量耗散?

?2.自然界中的宏觀過程具有方向性???1.常規(guī)能源

三、能源?

?2.綠色能源的開發(fā)和利用?

活動與探究

課題：永動機

目的：通過具體的能量轉(zhuǎn)化的分析，說明永動機不能制造的理由．

內(nèi)容：有人設計了這樣一臺“永動機”：距地面一定高度架設一個水槽，水從槽底的管中流出，沖擊一個水輪機，水輪機的軸上安裝一個抽水機和一個砂輪．他指望抽水機把地面水槽里的水抽上去，這樣循環(huán)不已，機器不停地轉(zhuǎn)動，就可以永久地用砂輪磨制工件做功了．分析這種裝置的能量轉(zhuǎn)化過程并判斷能否制造．

設計點評

本節(jié)重點是讓學生體會能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)過程與能源危機，培養(yǎng)學生節(jié)約能源、保護環(huán)境的環(huán)保意識．教學中通過大量的實例，采取開放式的教學形式，讓學生通過預習查找資料，發(fā)表自己對能量的認識．在能源和能量耗散方面，本教學設計從生活實際出發(fā)，讓學生了解了自然界中熱傳導過程和能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移具有方向性，讓學生了解了能源對人類文明的意義和由能源帶來的環(huán)境問題，引入了可持續(xù)發(fā)展的概念．讓學生了解了可持續(xù)發(fā)展的含義和意義，能夠從自己做起，節(jié)約資源，保護環(huán)境．

備課資料

一、能量守恒定律的建立過程

能量守恒定律是建立在自然科學發(fā)展的基礎上的，從16世紀到18世紀，經(jīng)過伽利略、牛頓、惠更斯、萊布尼茨以及伯努利等許多物理學家的認真研究，使動力學得到了較大的發(fā)展，機械能的轉(zhuǎn)化和守恒的初步思想，在這一時期已經(jīng)萌發(fā).18世紀末和19世紀初，各種自然現(xiàn)象之間聯(lián)系相繼被發(fā)現(xiàn)．倫福德和戴維的摩擦生熱實驗否定了熱質(zhì)說．把物體內(nèi)能的變化與機械運動聯(lián)系起來.1800年發(fā)明伏打電池之后不久，又發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應、磁效應和其他的一些電磁現(xiàn)象．這一時期，電流的化學效應也被發(fā)現(xiàn)，并被用來進行電鍍．在生物學界，證明了動物維持體溫和進行機械活動的能量跟它所攝取的食物的化學能有關，自然科學的這些成就，為建立能量守恒定律作了必要的準備．

能量守恒定律的最后確定，是在19世紀中葉由邁爾、焦耳和亥姆霍茲等人完成．德國醫(yī)生邁爾是從生理學的角度開始對能量進行研究的.1842年，他從“無不生有，有不變無”的哲學觀念出發(fā)，表達了對能量轉(zhuǎn)化和守恒思想，他分析了25種能量的轉(zhuǎn)化和守恒現(xiàn)象，成為世界上最先闡述能量守恒思想的人．英國物理學家焦耳從1840年到1878年將近40年的時間里，研究了電流的熱效應，壓縮空氣的溫度升高以及電、化學和機械作用之間的聯(lián)系，做了400多次實驗，用各種方法測定了熱和功之間的當量關系，為能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)奠定了堅實的實驗基礎．在1847年，當焦耳宣布他的能量觀點的時候，德國學者亥姆霍茲在柏林也宣讀了同樣課題的論文．在這篇論文里，他分析了化學能、機械能、電磁能、光能等不同形式的能的轉(zhuǎn)化和守恒，并且把結(jié)果跟永動機不可能制造成功聯(lián)系起來，他認為不可能無中生有地創(chuàng)造一個永久的推動力，機器只能轉(zhuǎn)化能量，不能創(chuàng)造和消滅能量．亥姆霍茲在論文里對能量守恒定律作了一個清晰、全面而且概括的論述，使這一定律為人們廣泛接受．

在19世紀中葉，還有一些人也致力于能量守恒的研究．他們從不同的角度出發(fā)，彼此獨立地研究，卻幾乎同樣發(fā)現(xiàn)了這一偉大的定律．因此，能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)是科學發(fā)展的必然結(jié)果．此時，能量轉(zhuǎn)化和守恒定律得到了科學界的普遍承認．這一原理指出：自然界的一切物質(zhì)都具有能量，對應于不同的運動形式，能量也有不同的形式，如機械運動的動能和勢能，熱運動的內(nèi)能，電磁運動的電磁能，化學運動的化學能等，他們分別以各種運動形式特定的狀態(tài)參量來表示．當運動形式發(fā)生變化或運動量發(fā)生轉(zhuǎn)移時，能量也從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一個系統(tǒng)傳遞給另一個系統(tǒng)；在轉(zhuǎn)化和傳遞中總能量始終不變．恩格斯曾經(jīng)把能量轉(zhuǎn)化和守恒定律稱為“偉大的運動基本規(guī)律”，認為它的發(fā)現(xiàn)是19世紀自然科學的三大發(fā)現(xiàn)之一(另兩個發(fā)現(xiàn)是細胞學說，達爾文的生物進化論)．

二、高空的氣溫為什么低

研究大氣現(xiàn)象時常常用到熱力學第一定律．通常把溫度、壓強相同的一部分空氣作為研究的對象，叫做氣團，直徑上千米．由于氣團很大，邊緣部分和外界的熱交換對整個氣團沒有明顯的影響，所以氣團的內(nèi)能的增減只等于外界對它做功或它對外界做功的多少．

陽光烤暖了大地，地面又使得下層的氣團溫度升高，密度減小，因而上升．上升時氣團膨脹，推擠周圍的空氣，對外做功，因此內(nèi)能減小，溫度降低．所以，越高的地方，空氣的溫度越低．對于干燥的空氣，大約每升高1 km溫度降低7 ℃.飛機在萬米高空飛行的時候，艙外氣溫往往在－50 ℃以下．由于機上有空調(diào)設備，艙內(nèi)總是溫暖如春．不過這時空調(diào)的作用不是使空氣升溫，而是降溫．高空的大氣壓比艙內(nèi)氣壓低，要使艙內(nèi)獲得新鮮空氣必須使用空氣壓縮機把空氣從艙外壓進來．在這個過程中，空氣壓縮機對氣體做功，使氣體的內(nèi)能增加，溫度上升．如果不用空調(diào)，機艙內(nèi)的溫度可能達到50 ℃以上！

第五篇：云南省高中物理《7.10 能量守恒定律與能源》教案 新人教版必修2

云南省高中物理《7.10 能量守恒定律與能源》教案 新人教版必修2

一、內(nèi)容及其解析

1、內(nèi)容：(1).通過了解能量守恒以及能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性，認識提高效率的重要性.(2).就節(jié)約能源、保護環(huán)境進行調(diào)查、開展討論，提出可行的方案.2、解析：本屆是對本章知識內(nèi)容的總結(jié)和擴展，結(jié)合機械能的學習逐漸體會能量是從千差萬別的各種自然現(xiàn)象中抽象出來的概念，是各種自然現(xiàn)象聯(lián)系的橋梁和紐帶.二、目標及其解析

1.敘述能量守恒定律的內(nèi)容，能用能量守恒的觀點分析、解釋實際問題.2.了解能量耗散，了解自然界中宏觀過程的方向性.3.知道能源短缺和環(huán)境惡化是關系人類社會能否持續(xù)發(fā)展的大問題，增強節(jié)約能源和環(huán)境保護的意識.三、教學問題診斷分析

①能量守恒定律是自然界中最普遍的規(guī)律之一；②要靈活運用的前提是明確能量的來源和去向，準確表達各種形式能的變化量.四、教學支持條件分析

不要求用能量守恒定律進行較復雜的定量計算.五、教學過程設計

1、教學基本流程

學生閱讀→回答問題 →就能量守恒定律談談自己的看法→練習→小結(jié)。

2、教學情景

問題1:什么是能量守恒定律？

問題2:你能結(jié)合能量耗散分析我們要節(jié)約能源的原因嗎？

例題評析 應用點一：能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的應用

例1：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；（5）風吹動帆船前進.思路分析： 物體間發(fā)生能量轉(zhuǎn)移時，能量的形式不變；而發(fā)生能量的轉(zhuǎn)化時，能的形式要發(fā)生改變，在確定能量轉(zhuǎn)化的方向時，可從消耗什么能，得出什么能進行比較確定.解析：（1）光能轉(zhuǎn)化為化學能.（2）電能轉(zhuǎn)化為聲能、內(nèi)能和光能.（3）化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.（4）動能轉(zhuǎn)化為電能，電能又轉(zhuǎn)化為光能和內(nèi)能.（5）風的機械能轉(zhuǎn)移給帆船.答案： 見解析

拓展練習1-1： 下列說法正確的是（）

A.隨著科技的發(fā)展，永動機是可以制成的

B.太陽照射到地球上的光能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空間的能量都消失了

C.“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，因而是不可能的 D.有種“全自動”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能一直走動，說明能量可以憑空產(chǎn)生

應用點二：利用功能關系解決綜合問題

例2：電機帶動水平傳送帶以速度v勻速傳動，一質(zhì)量為m的小木塊由靜止輕放在傳送帶上，若小木塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ，如圖所示，當小木塊與傳送帶相對靜止時，求：

（1）小木塊的位移；（2）傳送帶轉(zhuǎn)過的路程；（3）小木塊獲得的動能；

（4）摩擦過程中產(chǎn)生的摩擦熱.思路分析： 木塊剛放上時速度必為零，必受到向右的摩擦動力作用而做勻加速直線運動，達到與傳送帶共速后不再相互滑動，整個過程中木塊獲得一定的能量，系統(tǒng)要產(chǎn)生摩擦熱.解析：（1）由牛頓第二定律：μmg=ma得a=μg 由公式v=at得t=v ?gvv2小木塊的位移s1=t=.22?gv2（2）傳送帶始終勻速運動，路程s2=vt=.?g（3）對小木塊獲得的動能Ek=

2mv.2（4）滑動摩擦力對物塊做了正功，使的物塊的機械能增加且增加的機械能為 ΔE=μmgs1=12mv，2而滑動摩擦力對傳送帶做了負功，使傳送帶輸出了能量，且輸出的能量為 ΔE輸出=μmgs2=mv2，所以整個系統(tǒng)在這一過程中產(chǎn)生的內(nèi)能（摩擦熱）為 Q=ΔE輸出-ΔE=μmg（s2-s1）=

mv.21212v2v2答案：（1）（2）（3）mv（4）mv

22?g2?g思維總結(jié)：滑動摩擦力與相對位移的乘積，在數(shù)值上等于一對相互作用的摩擦力所做的功的代數(shù)和，等于系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能.六、目標檢測 1.能量守恒定律______________________________________________.2.能源和能量耗散

（1）能源是人類社會活動的物質(zhì)基礎.人類利用能源大致經(jīng)歷了三個時期，即-_______________、_____________、______________.（2）能量耗散：燃料燃燒時一旦把自己的熱量釋放出去，它就不會自動聚集起來供人類重新利用；電池中的化學能轉(zhuǎn)化為電能，它又通過燈泡轉(zhuǎn)化為_______________，熱和光被其他物質(zhì)吸收之后變成周圍環(huán)境的____________.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____________.（3）能量的耗散從___________的角度反映出了自然界中宏觀過程的方向性.配餐作業(yè)

從下列三組題中任意選擇兩組題完成，建議選擇AB或BC

A組題

1.在墻壁與外界無熱傳遞的封閉房間里，夏天為了降低溫度，同時打開電冰箱和電風扇，兩電器工作較長時間后，房內(nèi)氣溫將會（）

A.升高

B.降低

C.不變

D.無法判斷 2.利用下列哪種能源時給人類帶來的污染較小（）

A.煤

B.石油

C.天然氣

D.核能 3.關于能量轉(zhuǎn)化的說法中正確的是（）

A.舉重運動員把重物舉起來，體內(nèi)的一部分化學能轉(zhuǎn)化為重物的重力勢能 B.電流通過電爐子后電爐絲變熱，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 C.內(nèi)燃機做功的過程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的過程 D.做功過程是能量轉(zhuǎn)化過程，某過程中做了10 J的功，一定有10 J的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化 設計意圖：基礎知識練習

B組題

1.石塊自由下落過程中，由A點到B點重力做的功是10 J，下列說法正確的是（）

A.由A到B，石塊的勢能減少了10 J B.由A到B，功減少了10 J C.由A到B，10 J的功轉(zhuǎn)化為石塊的動能 D.由A到B，10 J的勢能轉(zhuǎn)化為石塊的動能

2.質(zhì)量為4 kg的物體被人由靜止開始向上提升0.25 m后速度達1 m/s，則下列判斷正確的是（）

A.人對物體做功12 J B.合外力對物體做功2 JC.物體克服重力做功10 J D.人對物體做的功等于物體增加的動能 能力提升

3.下列關于能源開發(fā)和利用的說法中，正確的是（）

A.能源利用的過程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能的過程

B.要合理開發(fā)和節(jié)約使用核能、太陽能、風能、地熱能、海洋能等常規(guī)能源 C.能源利用的過程，是一種形式的能向另外一種形式的能轉(zhuǎn)化的過程 D.無論是節(jié)約能源還是開發(fā)能源，我國都要外國支援 4.關于“節(jié)約能源”，下面的說法中正確的是（）

A.浪費能源，只是浪費個人的金錢，所以節(jié)約能源是毫無意義的

B.浪費能源，只是浪費個人的金錢，對整個社會和自然界來講，反正能量是守恒的，所以就社會而言，節(jié)約能源毫無意義 C.從能量轉(zhuǎn)化的角度看，自然界中宏觀過程是有方向性的，能源的利用受這種方向性的制約，且能源的利用過程對環(huán)境有污染，所以“節(jié)約能源”對人類社會發(fā)展有很大的影響

D.上述說法都是錯誤的

設計意圖：提高學生對基礎知識的理解、運用能力

C組題

1.大型水力發(fā)電站是一種具有防洪、發(fā)電、航運及養(yǎng)殖蓄水等巨大綜合利用效益的大型水利水電工程，某水力發(fā)電站其主要數(shù)據(jù)如表

一、表二所示表一

請根據(jù)表

一、表二的有關數(shù)據(jù)完成下列問題：

（1）最大蓄水位h=，平均年流量V=，年平均消耗水能E=，轉(zhuǎn)化為電能的百分比η=.（2）若26臺發(fā)電機組全部建成并發(fā)電，按設計要求年發(fā)電時間為多少天？ 設計意圖：提高部分學生的能力 教學反思：