能量守恒定律与能源教学设计教案

教学准备1.教学目标1、知识与技能理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散；2、过程与方法通过对生活中能量转化的实例分析，理解能量守恒定律的确切含义。3、情感、态度与价值观（1）感知我们周围能源的耗散，树立节能意识；（2）通过能量守恒定律的教学，让学生领略物理规律的和谐美和简洁美，发展对科学的好奇心与求知欲。2.教学重点/难点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；能量转化的方向性。3.教学用具多媒体、板书4.标签教学过程一、能量守恒定律1.基本知识（1）定律内容能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变．（2）建立定律的两个重要事实①确认了永动机的不可能性．②各种自然现象之间能量的相互联系与转化．(3)机械能守恒定律与能量守恒定律的关系机械能守恒定律是能量守恒定律的特殊背景下一种特殊表现形式．2．思考判断（1）当一个物体的能量减少时，一定有其他物体的能量增多．(√)（2）做功越多，能量的转化也越多．(√)（3）外力对物体不做功，这个物体就没有能量．(×)探究交流一个叫丹尼斯·李(DennisLee)的美国人在《美国今日》、《新闻周刊》等全国性报刊上刊登大幅广告，在全美各地表演，展示其号称无须任何能源的发电机．你认为这种发电机能造出来吗？【提示】不能．能量守恒定律是自然界最普遍、最重要、最可靠的规律之一，物体间只能发生能量的转化或转移，但总能量不变，任何事物都不可能违背能量守恒定律．丹尼斯·李发明的发电机不消耗其他能量而源源不断地产生电能，违背了能量守恒，因此这种发电机不能制造出来.二、能源和能量耗散1.基本知识（1）能量耗散燃料燃烧时把自己的热量释放出去，电池中的化学能转化为电能，它又通过灯泡转化成内能和光能，热和光被其他物体吸收之后变成周围环境的内能，我们无法把这些散失的能量收集起来重新利用．（2）能源危机的含义在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的了．（3）能量转化的方向性与节约能源的必要性能量耗散反映了能量转化的宏观过程具有方向性，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的，所以自然界的能量虽然守恒，但还是很有必要节约能源．2．思考判断（1）煤、石油、天然气属于常规能量．(√)（2）电能、焦炭、氢能属于一次能源．(×)（3）冒起的煤烟和散开的炭灰可以重新合成一堆煤炭．(×)探究交流近几年流行一种“自发电电动车”(如图)，基本原理是将一小型发电机紧靠车轮处，车轮转动时，带动发电机运转，发出的电又继续供给电动车，你认为仅靠这种方式，电动车能持续运动下去吗？【提示】仅靠这种方式，不能使电动车持续运动下去．因为靠这种方式，只能将电动车的一部分能量收集起来，但电动车运动时受到的阻力做负功，不断把电动车的机械能转化为内能，根据能量守恒定律，要想使电动车持续运动下去，必须不断地给电动车补充新的能量，如用脚蹬电动车或给电动车的电源充电.三、对功、能关系的理解【问题导思】1．能量转化用什么量度？2．某种力的功常与某种能量转化相联系，对吗？3．常见的功能关系有哪些？1．功与能量的转化不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的．做功的过程就是各种形式的能量之间转化(或转移)的过程，且做了多少功，就有多少能量发生转化(或转移)．因此，功是能量转化的量度．2．功与能的关系由于功是能量转化的量度，某种力做功往往与某一种具体形式的能量转化相联系，具体功能关系如下：误区警示功与能是两个不同的概念，功是力在空间上的积累，做功需要一个过程，能反映了物体对外做功的本领．二者有本质的区别，且功与能不能相互转化，但物体的能量转化是通过做功来实现的．例：如图所示，质量为m的小铁块A以水平速度v0从左侧冲上质量为M、长为l置于光滑水平面C上的木板B，刚好不从木板上掉下，已知A、B间的动摩擦因数为μ，此时木板对地位移为x，求这一过程中：（1）木板增加的动能；（2）小铁块减少的动能；（3）系统机械能的减少量．【审题指导】求解本题应注意以下三点：（1）木板增加的动能等于它受到的合力做的功．（2）铁块减少的动能等于它克服合外力做的功．（3）系统机械能的减少量等于系统克服摩擦力做的总功．【答案】(1)μmgx(2)μmg(x＋l)(3)μmgl规律总结两个相互作用的物体有相对运动时，例如一个物体在另一个物体上滑动，子弹打木块等．此时两物体所受的作用力大小相等，方向相反，求解功时应分别对应相应的位移．系统产生的内能，等于摩擦力与相对位移的乘积．四、对能量守恒定律的理解【问题导思】1．能量守恒定律有条件吗？2．能量守恒定律有什么重要意义？3．应用能量守恒定律分析问题的一般步骤是什么？1．能量守恒定律的重要意义（1）能量守恒定律是普遍适用的，对宏观世界与微观世界、高速运动与低速运动等都成立．（2）能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系，对人类认识自然、改造自然起着重要的指导作用．（3）能量守恒定律彻底否定了第一类永动机的存在，即不需要任何动力和燃料，却能不断对外做功的机械是不可能存在的．2．表达式：ΔE1减＝ΔE2增．3．含义（1）某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量一定和增加量相等．（2）某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等．4．应用步骤（1）分清哪些形式的能(如机械能、热能、电能等)在变化．（2）分别列出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式．（3）依据能量守恒列式求解．特别提醒1．能量守恒定律是个普遍规律，它不受条件约束，是自然科学的基本规律之一．2．应用能量守恒定律解题时，一定要分清系统中有哪些形式的能，什么能发生了转化或转移．例：如图所示，传送带与水平面之间的夹角为θ＝30°，其上A、B两点间的距离为x＝5m，传送带在电动机的带动下以v＝1m/s的速度匀速运动，现将一质量为m＝10kg的小物体(可视为质点)轻放在传送带的A点，已知小物体与传送带之间的动摩擦因数为，在传送带将小物体从A点传送到B点的过程中，(g取10m/s2)求：（1）传送带对小物体做的功．（2）电动机做的功．【审题指导】解答本题应明确以下几点：（1）小物体的运动有什么特点？（2）传送带对小物体做功等于其增加的机械能．（3）电动机做的功又对应什么能量转化？【答案】（1）255J（2）270J规律总结求解物体在传送带上运动的问题，首先要正确分析物体的受力和运动情况，一般情况下物体的运动有两个或两个以上的过程，要将各个过程的做功和能量的转化弄清楚，然后根据题目条件求解．五．能源的开发利用例：风能是一种很好的再生能源，而且对环境的污染较小，近年来我国在西北地区，建立了许多风力发电厂．如图所示，为风力发电的情景．通过风轮机一个叶片旋转一周扫过面积的最大风能为可利用风能．已知：空气的密度ρ，风轮机叶片的长度为r，若风速为v0，每台风力发电机输出电功率为P，求此过程中：（1）单位时间内每台风力发电机获得的风能表示式；（2）风力发电机利用风能的效率表示式．课堂小结板书1.能源的划分2.各种功能关系3.能量守恒定律4.能源和能量耗散