高三物理教案：《能量守恒定律與能源》教學(xué)設計

　　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《機械能》第十節的教學(xué)內容，主要學(xué)習能量守恒定律和能源、能量耗散的定義。感知我們周?chē)�能源的耗散，�?shù)立節能意識。

　　二、教學(xué)目標

　　知識與技能

　　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)對生活中能量轉化的實(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(guān)

　　感知我們周?chē)�能源的耗散，�?shù)立節能意識。

　　三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

　　教學(xué)重點(diǎn)

　　能量守恒定律的內容。

　　教學(xué)難點(diǎn)

　　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(méi)有實(shí)驗班，學(xué)生已有的知識和實(shí)驗水平有差距。需要教師指導并多給實(shí)例分析給予直觀(guān)的認識。

　　五、教學(xué)方法

　　探究、講授、討論、練習

　　六、課前準備

　　1．學(xué)生的學(xué)習準備：預習《能量守恒定律與能源》，并填寫(xiě)學(xué)案。

　　2．教師的教學(xué)準備：多媒體課件制作，課前預習學(xué)案，課內探究學(xué)案，課后延伸拓展學(xué)案。

　　七、課時(shí)安排：1課時(shí)

　　八、教學(xué)過(guò)程

　　(一)預習檢查、總結疑惑

　　檢查落實(shí)了學(xué)生的預習情況并了解了學(xué)生的疑惑，使教學(xué)具有了針對性。

　�。ǘ�）情景導入、展示目標。

　　教師首先提問(wèn)：我們已學(xué)習了多種形式的能，請同學(xué)們說(shuō)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化的，請你舉幾個(gè)能量轉化的例子。

　　設計意圖：步步導入，吸引學(xué)生的注意力，明確學(xué)習目標。

　�。ㄈ�）合作探究、精講點(diǎn)撥。

　　引入新課

　　教師活動(dòng)：提出問(wèn)題：我們已學(xué)習了多種形式的能，請同學(xué)們說(shuō)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化的，請你舉幾個(gè)能量轉化的例子。

　　學(xué)生活動(dòng)：思考并回答問(wèn)題，列舉實(shí)例。

　　教師活動(dòng)：演示實(shí)驗1：在一個(gè)玻璃容器內放入沙子，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：小球運動(dòng)過(guò)程中機械能是否守恒？請說(shuō)出小球運動(dòng)過(guò)程中能量的轉化情況。

　　演示實(shí)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(dòng)，過(guò)一段時(shí)間，小木塊停止運動(dòng)。

　　思考：小木塊運動(dòng)過(guò)程中機械能是否守恒？請說(shuō)出小球運動(dòng)過(guò)程中能量的轉化情況。

　　學(xué)生活動(dòng)：觀(guān)察實(shí)驗并積極思考。討論后，選出代表發(fā)表見(jiàn)解。

　　教師活動(dòng)：聽(tīng)取學(xué)生匯報，總結點(diǎn)評�；卮饘W(xué)生可能提出的問(wèn)題。

　　點(diǎn)評：通過(guò)學(xué)生舉例和演示實(shí)驗，說(shuō)明各種形式的能量可以相互轉化，增強學(xué)生的感性認識，并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，喚起學(xué)生強烈的求知欲。

　　教師活動(dòng)：引入課題：以上實(shí)驗表明，各種形式的能量可以相互轉化，一種能量減少，必有其他能量增加，一個(gè)物體的能量減少，必定其他物體能量增加，能量的總和并沒(méi)有不化。這就是我們今天要學(xué)習的能量守恒定律。

　　進(jìn)行新課

　　1、能量守恒定律

　　教師活動(dòng)：引導學(xué)生閱讀教材，說(shuō)出能量守恒定律的內容，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？

　　歷史上曾有人設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(dòng)機，這樣的機器能不能制成？為什么？

　　學(xué)生活動(dòng)：認真閱讀教材，思考并回答問(wèn)題

　　教師活動(dòng)：提出問(wèn)題，引出下一課題：

　　既然能量是守恒的，不可能消滅，為什么我們還要節約能源？

　　2、能源和能量耗散

　　教師活動(dòng)：引導學(xué)生閱讀教材，了解人類(lèi)應用能源的歷程，能源對人類(lèi)社會(huì )發(fā)展所起的作用；人類(lèi)在利用能源的同時(shí)也對環(huán)境造成了嚴重污染。

　　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(dòng)：認真閱讀教材，思考并回答問(wèn)題。

　　教師活動(dòng)：聽(tīng)取學(xué)生匯報，總結點(diǎn)評�；卮饘W(xué)生可能提出的問(wèn)題。

　　【課堂訓練】

　　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化是通過(guò)做功實(shí)現的。做功的過(guò)程就是各種形式的能量之間轉化(或轉移)的過(guò)程。且做了多少功,就有多少能量發(fā)生轉化(或轉移),因此,功是能量轉化的量度。如舉重運動(dòng)員把重物舉起來(lái),對重物做了功這一過(guò)程中,運動(dòng)員通過(guò)做功消耗了體內的化學(xué)能,轉化為重物的重力勢能.并且,運動(dòng)員做了多少功,就有多少化學(xué)能轉化為重力勢能。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,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)力做功與能量轉化的對應關(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：重力勢能和其他能相互轉化；　　彈力做功:彈性勢能和其他能相互轉化；

　　電場(chǎng)力做功:電勢能與其他能相互轉化；　　 電流做功:電能和機械能等其他形式的能相互轉化

　　2． 能量守恒定律

　�、拍芰渴睾愣�律是貫穿整個(gè)物理學(xué)的基本規律之一,是學(xué)習物理學(xué)的一條主線(xiàn)。

　�、埔�分清系統中有多少種形式的能,發(fā)生了哪些轉化和轉移.

　�、腔瑒�(dòng)摩擦力與相對距離的乘積在數值上等于系產(chǎn)生的內能、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式時(shí)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(cháng)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)系統處于靜止狀態(tài)�，F用一水平恒力F拉物塊A，使物塊B上升。已知當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AB繩子在運動(dòng)過(guò)程中未松，故AB有一樣的速度大小，對AB系統，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�。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。當用這些量表達時(shí)，小滑塊的動(dòng)能的改變（指末態(tài)動(dòng)能減去初態(tài)動(dòng)能）等于多少？，滑塊的重力勢能的改變等于多少？滑塊機械能（指動(dòng)能與重力勢能之和）的改變等于多少？

　　解析：根據動(dòng)能定理，動(dòng)能的改變等于外力做功的代數和，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(shí)際上為摩擦阻力的功），因此ΔEk=A - B+C - D；

　　根據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，即在能量的轉化過(guò)程中,能量在數量上并未減少,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。是能源危機更深層次的含意,也是“自然界的能量雖然守恒,但還是要節約能源”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。作為常規能源的煤炭、石油、天然氣等面臨枯竭.節能和開(kāi)發(fā)新的能源已是人類(lèi)必須面對的實(shí)際問(wèn)題.能源對造福人類(lèi)具有極重要的意義,節約每一份能源,不僅能提高能源的利用價(jià)值,對于維護人類(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、地熱能、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(chēng)它們?yōu)榛�石燃�?由于這些能源是不能再次生產(chǎn),也不可能重復使用的,所以稱(chēng)為非再生能源

　　例4．太陽(yáng)能的儲存一直是個(gè)難題.科學(xué)家發(fā)現,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)湖水的對流將熱散發(fā)出去，而淡水湖不具備這一特點(diǎn).根據這一特點(diǎn),可以利用鹽水湖來(lái)儲存太陽(yáng)能.你能分析這是為什么嗎?你能根據這規律設計出一種儲存太陽(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,將所吸收的郜分太陽(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 )再向上運動(dòng),將熱量散失,這就使得太陽(yáng)能得到儲存.

　　【課后思考】

　　有人設計了這樣一臺“永動(dòng)機”：距地面一定高度架設一個(gè)水槽，水從槽底的管中流出，沖擊一個(gè)水輪機，水輪機的軸上安裝一個(gè)抽水機和一個(gè)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，機器不停地轉動(dòng)，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變成哪幾種形式的能，說(shuō)明這個(gè)機器是否能夠永遠運動(dòng)下去．

　�。ㄋ模┓此伎偨Y，當堂檢測。

　　教師組織學(xué)生反思總結本節課的主要內容，并進(jìn)行當堂檢測。

　　設計意圖：引導學(xué)生構建知識網(wǎng)絡(luò )并對所學(xué)內容進(jìn)行簡(jiǎn)單的反饋糾正。（課堂實(shí)錄）

　�。ㄎ澹┌l(fā)導學(xué)案、布置預習。

　　我們已經(jīng)學(xué)習了機械能一章的所有內容，下節課我們復習本章內容，這節課后大家可以回顧一下本章內容，重點(diǎn)是建立知識結構。并完成本節的課后練習及課后延伸拓展作業(yè)。

　　設計意圖：布置下節課的預習作業(yè)，并對本節課鞏固提高。教師課后及時(shí)批閱本節的延伸拓展訓練。

　　九、板書(shū)設計

　　一、能量守恒定律

　　二、能源和能量耗散

　　三、實(shí)例

　　十、教學(xué)反思

　　本課的設計采用了課前下發(fā)預習學(xué)案，學(xué)生預習本節內容，找出自己迷惑的地方。課堂上師生主要解決重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)、考點(diǎn)、探究點(diǎn)以及學(xué)生學(xué)習過(guò)程中易忘、易混點(diǎn)等，最后進(jìn)行當堂檢測，課后進(jìn)行延伸拓展，以達到提高課堂效率的目的。

　　本節課中知識的理解還是好掌握的只是學(xué)生的感性認識少，在實(shí)際的應用中不能靈活駕馭，所以這節課重要的是多展示實(shí)例，增強學(xué)生的感性認識，同時(shí)這也充分的調動(dòng)了學(xué)生學(xué)習的興趣和積極性。