云南省峨山彝族自治縣高中物理第七章機(jī)械能守恒定律教案(打包20套)新人教版必修2.zip
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7.10 能量守恒定律與能源
【教材分析】
1. 本節(jié)課是對(duì)本章知識(shí)內(nèi)容的總結(jié)和擴(kuò)展,是力學(xué)中的一個(gè)重要內(nèi)容,它從能量的觀點(diǎn)來分析物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,學(xué)生學(xué)習(xí)到這里,已經(jīng)可以從機(jī)械能轉(zhuǎn)化和守恒擴(kuò)展到自然界各種能量的轉(zhuǎn)化和守恒了。
2. 教材是通過永動(dòng)機(jī)的不可能制成以及科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)的各種形式能量之間的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中的聯(lián)系這兩個(gè)重要事實(shí)確立了能量守恒定律的內(nèi)容;從能量耗散及能源的枯竭講述了節(jié)約能源的重要性;在化石能源的使用中帶來的環(huán)境污染和溫室效應(yīng)闡述了保護(hù)環(huán)境和開發(fā)新能源的重要性;把德育教育穿插到物理教學(xué)中。
【學(xué)生分析】
經(jīng)過將近一年的高中物理的學(xué)習(xí),學(xué)生的邏輯思維已經(jīng)有了一定的提高,已經(jīng)比較熟悉由牛頓運(yùn)動(dòng)定律判斷物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,再通過學(xué)習(xí)功的知識(shí),加深了知識(shí)的聯(lián)系性,知道分析一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律還可以通過做功來實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化,即由能量觀點(diǎn)來分析運(yùn)動(dòng)規(guī)律。但在能量守恒定律的應(yīng)用中還是存在一定的困難,把握不了有哪些能量發(fā)生轉(zhuǎn)化。
【教學(xué)目標(biāo)】
1.知識(shí)與技能
(1)了解各種形式的能,知道確立能量守恒定律的兩類重要形式。
(2)理解能量守恒定律的內(nèi)容,會(huì)用能量守恒的觀點(diǎn)分析、解釋一些實(shí)際問題。
(3)了解能量耗散,認(rèn)識(shí)提高能量利用效率的重要性。
(4)知道能源短缺和環(huán)境惡化是關(guān)系到人類社會(huì)能否持續(xù)發(fā)展的大問題,增強(qiáng)節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)的意識(shí)。
2.過程與方法:
(1)通過收集信息、閱讀教材和資料、相互交流,感受物理規(guī)律得出的歷程,體會(huì)哲學(xué)和自然科學(xué)長期發(fā)展和進(jìn)步歷程。
(2)通過能量守恒定律事例分析,提高分析問題和理論聯(lián)系實(shí)際的能力。從可持續(xù)發(fā)展角度分析能源、資源及日常諸多現(xiàn)象,提出自己的觀點(diǎn)及其可行的做法。
3.情感態(tài)度價(jià)值觀:
(1)學(xué)習(xí)科學(xué)家不畏艱辛的探索精神、體驗(yàn)科學(xué)的和諧美,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(shí)。
(2)感知我們周圍能源的耗散對(duì)環(huán)境的影響,認(rèn)識(shí)科技對(duì)人類社會(huì)發(fā)展的負(fù)面影響,提高節(jié)能意識(shí)和環(huán)保意識(shí),并在個(gè)人所能及的范圍內(nèi)對(duì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展有所貢獻(xiàn)。
【教學(xué)重點(diǎn)】能量守恒定律,節(jié)約能源的意義。
【教學(xué)難點(diǎn)】用能量守恒定律分析具體問題。
【教學(xué)方法】教師啟發(fā)、引導(dǎo);學(xué)生自主閱讀、思考、討論、展示交流。
【教學(xué)準(zhǔn)備】幻燈片,多媒體教學(xué)設(shè)備,影片。
【教學(xué)過程】
一、知識(shí)鏈接
從前面的學(xué)習(xí)中我們已經(jīng)知道做功的過程實(shí)際上是能量的轉(zhuǎn)化過程,例如:重力做了多少功,_______________就改變了多少;彈簧的彈力做了多少功,_____________就改變了多少;合力做了多少功,_______________就改變了多少;所以功是能量轉(zhuǎn)化的__________。
二、新課導(dǎo)入
老師:上節(jié)課我們驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)中,計(jì)算結(jié)果是:重錘下落減小的重力勢(shì)能總是略大于增加的動(dòng)能,為什么出現(xiàn)這種現(xiàn)象?滑滑梯時(shí)減小的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為什么能?
學(xué)生:因?yàn)橹劐N下落時(shí)克服阻力做功,減小的重力勢(shì)能有少部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;滑滑梯時(shí)減小的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和內(nèi)能。
老師:除了動(dòng)能、勢(shì)能和內(nèi)能之外,你還知道哪些形式的能?各種形式的能之間有何聯(lián)系?
學(xué)生:化學(xué)能、太陽能、光能、電能、風(fēng)能、核能、生物能等等,各種形式的能相互轉(zhuǎn)化。
多媒體播放能量轉(zhuǎn)化的資料(內(nèi)燃機(jī)車、水力發(fā)電站、火力發(fā)電站、塔式太陽能熱電站、水力發(fā)電站、微波爐、電風(fēng)扇、光合作用、手握冰塊等),請(qǐng)同學(xué)們說說有哪些能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化?
三、新課教學(xué)
探究一:能量守恒定律
(1)能量的概念是人類在對(duì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行長期探索中建立的,請(qǐng)你說說人類在建立起能量守恒定律的過程中經(jīng)歷了哪些主要事件?哪些科學(xué)家作出了卓越的貢獻(xiàn)?
(學(xué)生回答,老師小結(jié)。)
老師:從科學(xué)家對(duì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的長期探究發(fā)現(xiàn)各種能量之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律,我們要學(xué)習(xí)科學(xué)家的探索精神,只有付出艱辛的努力才有收獲。
(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?(視頻介紹永動(dòng)機(jī)?)
( 師生共同分析永動(dòng)機(jī)不能制成的原因)
從探究一得出結(jié)論:
板書1.導(dǎo)致能量守恒定律最后確立的重要事實(shí):確認(rèn)了永動(dòng)機(jī)的不可能性和發(fā)現(xiàn)了各種自然現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化。
板書2.能量守恒定律內(nèi)容:能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生,也不會(huì)憑空消失,它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變 。
表達(dá)式:E初=E終 ΔE增= ΔE減
[課堂訓(xùn)練]
1.判斷下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的說法是否正確
A.舉重運(yùn)動(dòng)員把重物舉起來,體內(nèi)的一部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為重物的重力勢(shì)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.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
D.石子從空中落下,最后慘止在地面上,說明機(jī)械能消失了
E.風(fēng)吹動(dòng)帆船前進(jìn)是風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
F.用毛巾反復(fù)擦背,感覺后背熱了,是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能。
G.有種“全自動(dòng)”手表,不用上發(fā)條,也不用任何形式的電源,卻能一直走動(dòng),說明能量可以憑空產(chǎn)生
2.質(zhì)量為m、速度為v0的子彈水平勻速飛行,擊中前方懸掛于繩長為L的繩下端的木塊(質(zhì)量為M),子彈未能穿出木塊,使懸繩偏離豎直方向的最大偏角為θ,則子彈擊中木塊后產(chǎn)生的內(nèi)能為多少?
(由學(xué)生展示,再發(fā)現(xiàn)問題解決問題)
老師:解題過程重視細(xì)節(jié),細(xì)節(jié)決定成敗。
老師:既然能量是守恒的,不可能消失,為什么我們還要節(jié)約能源?
探究二:能源和能量耗散
(1)能源是人類社會(huì)的物質(zhì)基礎(chǔ),人類利用能源大致經(jīng)歷了哪幾個(gè)過程?現(xiàn)在人類消耗的能源主要有哪些?
(學(xué)生回答)
(2)什么是能量耗散?
( 老師分析燃燒能源散發(fā)的熱量被周圍環(huán)境吸收后不能再回收使用,給學(xué)生理解能量耗散。)
板書3.能量耗散:燃料燃燒時(shí)一旦把自己的熱量釋放出去,它就不會(huì)再次自動(dòng)聚集起來供人類重新利用,電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,它又通過燈泡轉(zhuǎn)化成內(nèi)能和光能,熱和光被其他物質(zhì)吸收后變?yōu)橹車h(huán)境的內(nèi)能,我們無法把這些內(nèi)能收集起來重新利用.這種現(xiàn)象叫做能量的耗散.
(3)請(qǐng)大家查閱資料,了解人類社會(huì)生活依賴的主要能源的儲(chǔ)藏量,以及化石能源的利用帶來的環(huán)境污染。談?wù)劰?jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的重要性。(播放有關(guān)能源利用帶來的各種環(huán)境污染和溫室效應(yīng)的圖片)
(學(xué)生討論回答)
老師:能源的危機(jī)及利用能源造成了環(huán)境污染和溫室效應(yīng),所以我們要節(jié)約能源,加強(qiáng)保護(hù)環(huán)境的意識(shí),在向地球所取的同時(shí)也要回報(bào)地球,保護(hù)環(huán)境,與大自然和諧相處;同時(shí)要懂得感恩,長大后回報(bào)父母,回報(bào)國家,為國家的興旺和富強(qiáng)貢獻(xiàn)自己的力量。
板書4.節(jié)約能源的意義:使人類得到持續(xù)發(fā)展。
(4)根據(jù)我國實(shí)際情況談?wù)勅绾伍_發(fā)新能源?
(學(xué)生討論回答)
(5)能源的短缺和環(huán)境的惡化是當(dāng)今社會(huì)存在的重大問題,為了節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境,談?wù)勀銓⒃趺醋觯?
(學(xué)生討論回答)
[課堂訓(xùn)練]
3.“能源危機(jī)”是當(dāng)今世界各國共同面臨的問題。對(duì)此,以下措施可行的是( )
A.人人都要自覺做到節(jié)約用水、節(jié)約用電,不浪費(fèi)和人為毀壞物品
B.關(guān)閉現(xiàn)有的火力發(fā)電站
C.各地都要新建水力和風(fēng)力發(fā)電站
D.停止使用石油資源,而以核能和太陽能取代
4.關(guān)于能量耗散,下列說法中正確的是 ( )
A.能量耗散是指在一定條件下,能量在轉(zhuǎn)化過程中總量減少了
B.能量耗散表明,能量守恒定律具有一定的局限性
C.能量耗散表明,在能源的利用過程中,能量在數(shù)量上并未減少,但在可利用的品質(zhì)上降低了
D.能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度,反映出自然界中宏觀過程的方向性
課堂小結(jié):這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了哪些內(nèi)容?
一、能量守恒定律
1.能量守恒定律的內(nèi)容
2.能量守恒定律的表達(dá)式 : E初=E終;ΔE增=ΔE減
二、能源和能量耗散
1.能量耗散(能量轉(zhuǎn)化的方向性)
2.節(jié)約能源的意義
課后練習(xí):
1.自由擺動(dòng)的秋千擺動(dòng)的幅度越來越小,下列說法中正確的是 ( )
A.機(jī)械能守恒
B.能量正在消失
C.只有動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化
D.減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,但總能量守恒。
2.運(yùn)動(dòng)員把原來靜止的足球踢出去,使足球獲得了100 J的動(dòng)能,則在運(yùn)動(dòng)員踢球的過程中,運(yùn)動(dòng)員消耗的體能 ( )
A.等于100 J B.大于100 J C.小于100 J D.無法確定
3.下列對(duì)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的認(rèn)識(shí)正確的是 ( )
A.某種形式的能減少,一定存在其他形式的能增加
B.某個(gè)物體的能減少.必然有其他物體的能增加
C.不需要任何外界的動(dòng)力而持續(xù)對(duì)外做功的機(jī)器——永動(dòng)機(jī)是不可能制成的
D.手搖發(fā)電機(jī)發(fā)電使燈泡發(fā)光是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能再轉(zhuǎn)化為光能和熱能
4.下列說法正確的是 ( )
A.某種形式的能減少,一定存在其他形式能的增加
B.因?yàn)槟芰渴睾?,所以“能源危機(jī)”是不可能的
C.能量耗散表明,在能源的利用過程中,能量在數(shù)量上并未減少,但在可利用的品質(zhì)上降低了
D.能源的利用受能量耗散的制約,所以能源的利用是有條件的,也是有代價(jià)的
5.設(shè)質(zhì)量為m的子彈以初速度v0射向靜止在光滑水平面上的質(zhì)量為M的木塊,并留在木塊中不再射出,子彈鉆入木塊深度為d,木塊前進(jìn)的距離為L,子彈和木塊相互摩擦力恒為f。求:
(1)子彈和木塊組成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能;
(2)因摩擦產(chǎn)生的熱量;
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