10 能量守恒定律与能源 教案

第一篇：10 能量守恒定律与能源 教案

http://www.xiexiebang.com 或http://www.xiexiebang.com 能量守恒定律与能源

整体设计

本节从能量守恒定律入手，从机械能守恒定律向普遍的能量守恒定律拓展，阐述了能量守恒定律推出的艰辛历程，让学生感受物理规律得出的历程，使学生体会科学家不畏艰辛的探索精神.并且指出能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃，是哲学和自然科学长期发展和进步的结果,展示了科学的和谐美.教材第二部分，能源和能量耗散，从生活实际出发，让学生了解自然界中热传导过程和能量转化、转移是有一定方向的，让学生了解能源对人类文明的意义和由能源带来的环境问题，引入可持续发展的概念.让学生认识节约能源，开发新能源与可持续发展的关系，可以让学生通过查阅相关材料，提出自己的见解.思考怎样探索和使用未来的理想能源,使学生体会物理学与技术发展的互动关系.建议本节采取开放式的教学形式，让学生通过预习查找资料，谈谈自己对能量的认识.特别应该对教材中“思考与讨论”栏目中所说的“既然能量是守恒的，不可消灭，为什么我们还要节约能源？”的话题进行讨论.在讨论中逐渐使学生认识到，能量从更深的层次上反映了物质运动和相互作用的本质.能量守恒定律是人们认识自然的重要工具.能源关系到人们的衣食住行，关系到国家的兴旺发达,能源的开发和利用，是关系人类生存和发展的一个重大的社会问题.这一节教学目标的落脚点应放在使学生树立科学的世界观、形成可持续发展的意识上.本节课为物理规律与实际生活的结合课程，重点为物理规律与实际问题的辩证关系，课堂教学要大量引用其他相关学科的知识，比如地理、历史等.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，知道既然能量守恒为什么还要节约能源.课时安排

1课时 三维目标 知识与技能

1.了解什么是常规能源，什么是新型能源.2.知道能量转化和转移的方向性以及第二类永动机不可能实现.3.通过能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性.4.了解能源与人类生存和社会发展的关系，使学生认识能源的合理利用与环境保护对可持续发展的重要意义.过程与方法

1.通过指导学生分析事例，培养学生分析问题和理论联系实际的能力.2.通过指导学生阅读教材，培养学生的自学能力.情感态度与价值观

1.了解大量的能源消耗带来的全球性环境问题,树立环保意识.2.感知我们周围能源的耗散，树立节能意识.教学过程

新课导入 情景导入

在20世纪的最后几分钟里，一项新的多米诺骨牌吉尼斯世界纪录，在北京颐和园体育健康城综合馆和网球馆诞生.中国、日本和韩国的62名青年学生成功推倒340多万张骨牌，一举打破了此前由荷兰人保持的297万张的世界纪录.这就是“多米诺骨牌效应”，该效应产生的能量是十分巨大的.大不列颠哥伦比亚大学物理学家A.怀特海德曾经制作了一组骨牌，中鸿智业信息技术有限公司

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共13张，第1张最小，长9.53 mm，宽4.76 mm，厚1.19 mm，还不如小手指甲大.以后每张体积扩大1.5倍，这个数据是按照一张骨牌倒下的时候能推倒一张1.5倍体积的骨牌而选定的.最大的第13张长61 mm，宽30.5 mm，厚7.6 mm，把这套骨牌按适当间距排好，轻轻推倒第1张，必然会波及到第13张，第13张骨牌倒下时释放的能量比第1张牌倒下时整整要扩大20多亿倍.而按同样比例制作的第32张骨牌倒下时释放的能量将高达1.24×1015J，又扩大了20多亿倍.不过，A.怀特海德毕竟未能制作第32张骨牌，因为它将高达415 m，两倍于纽约帝国大厦.如果真有人制作了这样一套骨牌，那摩天大厦就会在一指之力下被轰然推倒!

这种巨大的能量从何而来？能量之间又是如何转化的？

故事导入

在2004年，某杂志报道，一位家住“河南郑州二七区齐扎阎乡”，自称是“新加坡籍华人”“博士、院士、专家委员”名为“梁星人”的一个人，成了当时的网上名人，其原因是他声称建成了“宇宙引力能永动机”，并获得了中国专利（实际上只是申请了专利，还未获得批准），而且还有一家“海南星人永动机发电厂有限公司”正在生产改永动机装备的车辆，你分析一下制造这种永动机的可行性.问题导入

我国人均能源占有量只有世界平均值的1/4，解决我国的能源问题的基本方针是：能源开发与节约并重.但有人认为“能量是守恒的”,不需要节约，谈一下你对此的看法，并观察周围可利用的能源哪些是“绿色的”.新闻导入

2003年12月8日国内某媒体报道了下面的这则消息：这个冬天，对于湖南长沙市的150多万市民来说，将格外漫长，因为从今年11月30日起，可能一直要持续到明年三月份，这里的市民，将分区分片“享受”每连续供电三天后，停电24小时的“待遇”.《某某晚报》11月27日的报道中，已经赫然出现了商店秉烛营业的景观.长沙并不是唯一的例子，从今年春天就开始逐渐浮出水面的电力危机，在盛夏季节达到一个短暂的高峰，至今这个阴影仍然挥之不去，影响范围先后涉及到全国几乎三分之二的省份，有人戏称，中国电力市场又退回到了20世纪80年代.仅仅是电力吗？似乎没有这么简单，入秋之后，柴油的紧张状况，从珠江三角洲到长江三角洲，从福建到浙江，已经形成了一种新的“流行病”，即使在北京地区，限量供应的情况也再次出现，就差没有“凭票供应”了.同学们思考，为什么会出现能源危机？如何应对？ 推进新课

一、能量守恒定律

问题：在验证机械能守恒定律的实验中，重物带着纸带下落时，计算结果发现，减少的重力势能的值大于增加的动能的值，即机械能的总量在减少.原因就是纸带和打点计时器之间的摩擦力和空气的阻力等.是不是考虑了各种摩擦和阻力后这部分能量就消失了呢？

学生根据所学知识总结归纳：没有，它转化成为除机械能外的其他的能量了.教师引导：它转化成了机械能外的其他形式的能量，除重力、弹力之类的力外，其他任何力对物体做功使物体的机械能增加或减少的过程，实质上都是其他形式的能与机械能相互转化的过程，在转化的过程中，能的总量是不变的.这是大自然的一条普遍的规律，而机械能守恒定律只是这一条普遍规律的一种特殊情况.问题：验证机械能守恒定律中，减少的机械能转化为内能.生活中还有很多这样能量转化或转移的例子，同学们能否举出几例，并说明其中的能量转化或转移过程? 参考案例：

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空气的机械能转移到柳枝上.1.风吹动柳枝摆动内能由火炉转移到冰.2.放在火炉旁的冰融化变热电能转化为光能.3.电流通过灯泡，灯泡发光光能转化为化学能.4.植物进行光合作用思维拓展

课件展示各种图片，让学生认真观察，并说明各种装置能量的转化情况.通过图片展示，让学生更加形象地感受能量的转化或转移过程,为能量守恒定律的提出作准备.学生通过认真观察图片并回顾相关知识，归纳总结：

图1：太阳能电站：太阳能转化为电能

图2：内燃机车：内能转化为机械能 图3：水电站：机械能转化为电能

图4：水果电池：化学能转化为电能

从上面的例子我们可以看出，能量之间是可以相互转化或转移的.引导学生阅读教材，说出能量守恒定律的内容，并引用教材上的话，说明能量守恒定律的建立有何重大意义.师生总结：

1.能量守恒定律的内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变.2.定律的表达式：E初=E终

ΔE增=ΔE减

3.发现能量守恒定律的意义：能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃，是哲学和自然科学长期发展和进步的结果，它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式.重点说明：该定律是贯穿整个物理学的基本规律之一，是学习物理学的一条主线.在应用中,要分清系统中有多少种形式的能，发生了哪些转化和转移.例

一小滑块放在凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿斜面运动了一段距离.若已知在这过程中，拉力F所做的功的大小（绝对值）为A，斜面对滑块的作用力所做的功的大小为B，重力做功的大小为C，空气阻力做功的大小为D,当用这些量表达时，小滑块的动能的改变（指末态动能减去初态动能）等于多少？滑块的重力势能的改变等于多少？滑块机械能（指动能与重力势能之和）的改变等于多少？

解答：根据动能定理，动能的改变等于外力做功的代数和，其中做负功的有空气阻力、斜面对滑块的作用力的功（因弹力不做功，实际上为摩擦阻力的功），因此ΔEk=A-B+C-D； 根据重力做功与重力势能的关系，重力势能的减少等于重力做的功，因此ΔEp=-C； 滑块机械能的改变等于重力之外的其他力做的功，因此ΔE=A-B-D.二、能源和能量耗散

问题：既然能量是守恒的，不可能消灭，为什么我们还要节约能源？

情景引导：有些事可以倒过来进行，但有些事情却是不可能倒过来进行的.你可以向前走路，也可以倒退着走路,但是，打碎的镜子不可能自动复原成原来完好的样子,冒起的煤烟和散开

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http://www.xiexiebang.com 或http://www.xiexiebang.com 的炭灰不可能重新组合成一堆煤炭.类似的，自然界中自发的能量的转化和转移也具有某种方向性.问题：根据上面的提示，能否举出生活中关于这种方向性的例子，并说明其中能量的变化? 参考案例：

1.草地上滚动的足球，逐渐慢下来，最后静止,足球不能主动从静止开始运动.足球的机械能减少，转化成内能,内能不能自发地转化为机械能.2.同学们围着火炉取暖，热量从高温的火炉转移到同学们身上,同学们却不能利用比自身温度低的物体取暖.热能够自动地从高温的火炉向人体传输却不能从低温物体自发地向高温物体传输.师生总结：与热现象有关的能量转化过程是具有方向性的.例如：摩擦力做功的过程，要损耗机械能而生热，产生的热不可能全部转化为机械能.在其他的宏观过程中也是如此，例如：两种气体放到一个容器内，总会均匀地混合到一起，但不会再自发地分离开来.通过实例说明，在能量的转化和转移过程中，能的量是守恒的，但能量的品质却降低了，可被人直接利用的能在逐渐减少，这是能量耗散现象.所以，能量虽然守恒，但我们还要节约能源.阅读课本，举例说明自然界能量转化过程的方向性,如:冰箱制冷、瀑布中水的机械能转化、喷出的香水、松弛后的发条等.学生交流：自然现象的变化也具有类似的不可逆性，例如沙漠化的土地不会自发地再变为绿洲.因此人类不仅要珍惜能源和资源，还要自觉地保护自然.总结：能量耗散

1.能量耗散：流散的内能无法重新收集起来加以利用的现象叫做能量耗散.2.能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性.例2 下列判断正确的是（）A.电流的能不可能全部变为内能

B.在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能 C.热机中，燃气内能不可能全部变为机械能

D.在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体

解析：凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，电流的能可全部变为内能（由电流热效应中的焦耳定律可知），而内能不可能全部变成电流的能.机械能可全部变为内能，而内能不可能全部变成机械能.在热传导中，热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，而不能自发地从低温物体传递给高温物体，所以选项B、C、D正确.答案：BCD 阅读材料：课件展示阅读材料，让学生了解能源和环境是两个全球所关注的问题，能源是现代社会生活的重要物质基础，而常规能源的有限储藏量与人类的需求存在矛盾，同时大量消耗常规能源带来了环境问题，正确地协调和解决这一矛盾和问题是生活在地球上每一个人的职责.（一）常规能源

1.能源：凡是能够提供可利用能量的物质统称为能源.2.常规能源：人们把煤、石油、天然气叫做常规能源，人类消耗的能量主要是常规能源.3.常规能源的储藏是有限的.4.常规能源的大量消耗带来了环境问题.（1）温室效应：温室效应是由于大气里温室气体（二氧化碳、甲烷等）含量增大而形成的.石油和煤炭燃烧时产生二氧化碳.（2）酸雨：大气中酸性污染物质，如二氧化硫、二氧化碳、氢氧化物等，在降水过程中溶入雨水，使其成为酸雨.煤炭中含有较多的硫，燃烧时产生二氧化硫等物质.中鸿智业信息技术有限公司

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（3）光化学烟雾：氮氧化合物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈的紫外线照射后产生的二次污染物质——光化学烟雾，主要成分是臭氧.另外常规能源燃烧时产生的浮尘也是一种污染.常规能源的大量消耗所带来的环境污染既损害人体健康，又影响动植物的生长，损坏建筑物及文物古迹，严重时可改变大气的性质,使生态受到破坏.（二）绿色能源的开发和利用

常规能源的短缺和利用常规能源带来的环境污染，使得新能源的开发成为当务之急.绿色能源：在释放能量或能量转化过程中对环境不造成污染的能源叫绿色能源.人类可开发和利用的绿色能源主要有下列几种： 1.风能.2.水流（河流、潮汐）能.风能和水流能是可再生能源.而石油、煤炭是不可再生能源.3.太阳能.4.氢能源.5.反物质能.大自然赐给人类的绿色能源储量丰富，只要我们科学开发、合理利用，必将对人类作出前所未有的贡献.课堂小结

新课程更多地与社会实际相联系，鼓励学生提出问题.本节“思考与讨论”对能源问题做了讨论，这是一个质疑的范例，它引导我们考虑能量转化和转移的方向性.从物理学的角度研究宏观过程的方向性，在现阶段只需用一些简单的实例，让学生初步地体会一下就可以了.例如：摩擦力做功的过程，要损耗机械能而生热，产生的热不可能全部转化为机械功.在其他的宏观过程中也是如此，例如：两种气体放到一个容器内，总会均匀地混合到一起，但不会再自发地分离开来.通过实例说明，在能量的转化和转移过程中，能量是守恒的，但能量的品质却降低了，可被人直接利用的能在逐渐减少，这是能量耗散现象.所以，能量虽然守恒，但我们还要节约能源.布置作业

1.教材“问题与练习”第1、2题.2.设想有一间房间，与外界没有热量交换，完全绝热.房间里有一台电冰箱在工作，如果电冰箱的门是开着的，那么，房间里的温度会变化吗？认真讨论一下，形成书面材料，与同学们交流.板书设计 能量守恒定律与能源

1.内容

一、能量守恒定律2.建立过程

二、能量耗散1.能量耗散自然界中的宏观过程具2.有方向性

1.常规能源

三、能源2.绿色能源的开发和利用

活动与探究

课题：永动机

目的：通过具体的能量转化的分析，说明永动机不能制造的理由.中鸿智业信息技术有限公司

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内容：有人设计了这样一台“永动机”：距地面一定高度架设一个水槽，水从槽底的管中流出，冲击一个水轮机，水轮机的轴上安装一个抽水机和一个砂轮.他指望抽水机把地面水槽里的水抽上去，这样循环不已，机器不停地转动，就可以永久地用砂轮磨制工件做功了.分析这种装置的能量转化过程并判断能否制造.习题详解

1.解答：家用电饭锅是把电能转化为内能；洗衣机是把电能转化为动能，等等.2.解答：（1）依题意可知，三峡水库第二期蓄水后，用于发电的水流量为： 1.35×104m3/s-3 500 m3/s=10 000 m3/s，每秒钟转化为电能的是：mgh×20％=ρVgh×20％=1.0×103×1.0×104×10×135×20％ J/s =2.7×109J/s 发电功率最大是2.7×109 W=2.7×106 kW.(2)设三口之家每户的家庭生活用电功率为1 kW，考虑到不是每家同时用1 kW的电，我们平均每家同时用电0.5 kW，则三峡发电站能供给

2.9100.56=5.4×106户用电，人口数为3×5.4×106=16.2×106人，即可供16个百万人口城市的生活用电.设计点评

本节重点是让学生体会能量守恒定律的发现过程与能源危机，培养学生节约能源、保护环境的环保意识.教学中通过大量的实例，采取开放式的教学形式，让学生通过预习查找资料，发表自己对能量的认识.在能源和能量耗散方面，本教学设计从生活实际出发，让学生了解了自然界中热传导过程和能量转化、转移具有方向性，让学生了解了能源对人类文明的意义和由能源带来的环境问题，引入了可持续发展的概念.让学生了解了可持续发展的含义和意义，能够从自己做起，节约资源，保护环境.中鸿智业信息技术有限公司

第二篇：能量守恒定律与能源说课

能量守恒定律与能源

1．学生现状：

学生已经在前面学习了什么是功，机械能守恒及动能定理，但知识范围仅限于势能、动能及机械能所做的功，这在现实的生活中是不具备普遍性的，所以要学习能量守恒定律。2．教材简介：

能量守恒定律及能源这部分知识是机械能守恒的延伸，但不是本章的重点知识，所以放在第八章的最后一节。主要内容是能量守恒定律及能源消耗，重点是能量守恒定律。本节特点通过生活中的一些实例一点点的将能量守恒定律的内容引出，并介绍该定律被总结概括所经历的艰难过程。紧接着介绍了能量耗散，说明能量转化的方向性，也将能量守恒与人类生活紧密相连，呼吁大家节约能源。3．教学目标：

1、知识与能力目标：

理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散．

2、过程与方法目标：

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、情感态度价值观目标：

1．用能量的观点分析问题应该深入学生的心中，因为这是最本质的分析方法．

2．感知我们周围能源的耗散，树立节能意识． 4．教学难点与重点：

教学重点

1．能量守恒定律的内容．

2．应用能量守恒定律解决问题．

教学难点

1． 理解能量守恒定律的确切含义． 2． 能量转化的方向性． 5．教学方法：

探究：通过两个小实验，同学们自己动手，观察思考发现其中的规律并总结。

讲授：将学生的回答凝练总结，同学着重分析本节重点内容，加深对重点知识的理解。讨论：提问一些小问题，或给出一些材料，学生们讨论得出结果，老师予以适当点评修改。

练习：布置一些练习题下课做巩固着捷克所学知识点。6．教学程序：（1）导入新课

通过几个图片把同学们引入到今天所要学的内容上来。同时也激发了学习兴趣，使更容易展开讲课。（2）新课教学

1． 通过几个实验是大家明白机械能守恒定律在自然界中不具有普遍性，需要学习新内容；

2． 带着问题的思考，同学们自行学习本节内容，以此来提高同学们的自学能力； 3． 阐述出能量守恒定律，分析这则定律；

4． 学生自学能源内容，通过几个问题引出能量转化的方向性； 5． 通过性小短片使同学们认识到节约能源对人类生存的重要性。（3）巩固与联系

为使学生所学识是具有稳定性，使知识顺利迁移，为节约时间，分析了一道小练习题，即：

下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是„„„„„„„„„„„（）

A。某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加

B。某个物体的能减少．必然有其他物体的能增加

C。不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的 D。石子从空中落下，最后惨止在地面上，说明机械能消失了

解析；能量守恒定律是指能量的总量不变，但更重要的是指转化和转移过程中的守恒．在不同形式的能量间发生转化，在不同的物体间发生转移．不需要任何外界动力而持续对外做功的机器是违背能量守恒定律的，是永远不可能制成的．机械能转化成了其他形式的能量而不能消失，能量是不会消失的．

A选项是指不同形式的能量间在转化，转化过程中是守恒的．B选项是指能量在不同的物体间发生转移，转移过程中是守恒的．这正好是能量守恒定律的两个方面——转化与转移．任何永动机都是不可能制成的，它违背了能量守恒定律，所以ABC正确．D选项中石子的机械能在变化，比如受空气阻力作用，机械能可能要减少，但机械能并没有消失，能量守恒定律表明能量既不能创生，也不能消失．故D是错的．

说明：此题考查能量守恒定律的理解，以及对水动机的认识，凡是违背能量守恒定律的永动机是永远不能制成的．（4）布置作业

为使学生们将所学知识与实际生活相联系，布置了如下作业： 这里准备了一个关于节约能源的小短片，大家看后下课结合今天所学知识，写一篇简短的观后感言，这是给大家留得作业。

另外也布置了教材上的课后题。7． 板书设计：

由于本节内容是实验，讲授为主，所以半数之将学习框架和重点内容罗列出来，即：

10．能量守恒定律与能源

一、能量守恒定律

1.能量：一个物体做了功，就说物体具有能量。2．内容：能量既不会消灭，也不会创生；

它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另外一个物体；

而在转化和转移的过程中，能量的总和保持不变．

3．定律建立过程．

二、能源和能量耗散

1．内容：能量转化具有方向性． 2．节约能源的重要意义．

8．小结：

新课程更多地与社会实际相联系，鼓励学生提出问题．本节“思考与讨论”对能源问题做了讨论，这是一个质疑的范例．它引导我们考虑能量转化和转移的方向性．从物理学的角度研究宏观过程的方向性，在现阶段只需用一些简单的实例，让学生初步地体会一下就可以了．通过实例说明．在能量的转化和转移过程中，能量是守恒的，但能量的品质却降低了，可被人直接利用的能在逐渐减少，这是能量耗散现象．所以，能量虽然守恒，但我们还要节约能源．

第三篇：能量守恒定律与能源教案_物理_教学设计_人教版

第十节 能量守恒定律与能源

（宗彦峰 陕西师大附中 710061）

【教材版本】 人教版

【设计理念】 通过对本节课的学习，帮助学生树立科学的世界观,形成科学理论是发展的观念,也为学生能够在广阔的知识背景中考虑问题,提高理论联系实际的能力奠定基础,使得学生的有关能量的知识结构更加的完善。

【教材分析】 本节内容安排在学习了机械能之后，学生已经有了有关能量转化的一些图景，体会到能量概念是对自然现象的抽象和概括。从而从“机械能的转化与守恒”联想扩展到“自然界中各种能量在转化和转换中总能量守恒”。

【学情分析】

学生通过机械能的学习，已经形成了有关能量转化的一些图景，具备了从“机械能的转化与守恒”联想扩展到“自然界中各种能量在转化和转换中总能量守恒”的基础。

【教学目标】

1、知识与技能

1．知道能量是一个重要的物理量，知道能量守恒确立的两类重要事实。2.能应用能量守恒解决一些问题。

3.知道能量耗散，了解自然界中宏观过程中的能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识到提高效率的重要性，4.知道能源短缺和环境恶化是关系到人类社会能否持续发展的重大问题，增强节约能源和环境保护的意识。

2、过程与方法

通过文献查阅和调查研究的方法、问题讨论法

3、情感、态度与价值观

通过文献查阅和调查研究的方法，使学生认识到能量守恒定律是人们认识自然的重要工具，能源关系到人类的衣食住行，关系到国家的兴旺发达。培养节约能源和环境保护的意识。

【重点难点】

1、教学重点

能量守恒定律、能量的耗散

2、教学难点

能量守恒定律的理解

【教学方法】查阅文献+调查研究+交流讨论

【教学思路】通过学生进行素材的采集和整理，通过上网查询、资料检索等形式查找能量守恒定律的形成和建立过程的资料，通过调查访问的形式搜集生产、生活中与能源有关的材料，对自己获取的材料进行分析研究，形成自己的观点和想法，以便在课堂上进行讨论交流。

【教学过程】

一、课前准备

A、查找有关能量守恒定律形成和建立过程的资料。

B、通过调查的形式，搜集生产、生活中与能源有关的资料，能弄清楚涉及了那些能量、能量的转化方向、能量转化中那些力做工引起了各种形式能量的转化和转移。

C、通过获取素材、整理素材、形成观点的过程，认真体会能量是更深层次上反映运动和相互作用的本质，能量守恒定律是人类认识自然的重要工具。

二．新课教学 一）能量守恒定律

1、能量形式的多样性

2、能量的转化

3、能量守恒定律: 能量既不可会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变．、能量守恒定律的普遍性和重要性 二）、能源和能量耗散

1、能源的利用经历

2、能量耗散 三．教学过程过程

环节

1、各组的调查研究的成果的展示和交流

环节

2、教学过程

问题1：在验证机械能守恒定律的实验中，重物带着纸带下落时，计算结果发现，减少的重力势能的值大于增加的动能的值，即机械能的总量在减少．原因就是纸带和打点计时器之间的摩擦力和空气的阻力等．是不是考虑了各种摩擦和阻力后这部分能量就消失了呢? 学生根据所学知识总结归纳：没有，它转化成为除机械能外的其他的能量了．

教师引导：它转化成了机械能外的其他形式的能量，除重力、弹力之类的力外，其他任何力对物体做功使物体的机械能增加或减少的过程，实质上都是其他形式的能与机械能相互 转化的过程，在转化的过程中，能的总量是不变的．这是大自然的一条普遍的规律，而机械能守恒定律只是这一条普遍规律的一种特殊情况．

问题2：验证机械能守恒定律中，减少的机械能转化为内能．生活中还有很多这样能量转化或转移的例子，同学们能否举出几例，并说明其中的能量转化或转移过程? 学生举例：

1、在摩擦生热的现象中，克服摩擦力做多少功，就有多少机械能转化成等量的内能

2、通过电流的导线变热，电能转化成内能

3、灼热的灯丝发光，内能转化成光能

4、燃料燃烧生热，化学能转化成内能；

参考案例：

演示实验1：在一个玻璃容器内放入沙子，拿一个小铁球分别从某一高度释放，使其落到沙子中。

思考：小球运动过程中机械能是否守恒？请说出小球运动过程中能量的转化情况。演示实验2：在盛有水的玻璃容器中放一小木块，让小木块在水中上下浮动，过一段时间，小木块停止运动。

思考：小木块运动过程中机械能是否守恒？请说出小球运动过程中能量的转化情况。能是状态量，功是过程量。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。如举重运动员把重物举起来,对重物做了功这一过程中,运动员通过做功消耗了体内的化学能,转化为重物的重力势能.并且,运动员做了多少功,就有多少化学能转化为重力势能。能量的具体值往往无多大意义,我们关心的大多是能量的变化量,能量的变化必须通过做功才能实现,某种力做功往往与某一具体的能量变化相联系。

问题3：分析常见力做功与能量转化的对应关系：

重力做功：

弹力做功：

电流做功：

解答：重力做功：重力势能和其他能相互转化；

弹力做功:弹性势能和其他能相互转化；

电流做功:电能和机械能等其他形式的能相互转化；

从上面的例子我们可以看出，能量之间是可以相互转化或转移的．以上实验表明，各种形式的能量可以相互转化，一种能量减少，必有其他能量增加，一个物体的能量减少，必定其他物体能量增加，能量的总和并没有变化。这就是我们今天要学习的能量守恒定律。

引导学生阅读教材，说出能量守恒定律的内容，并引用教材上的话，说明能量守恒定律的建立有何重大意义。

补充资料：对于能量守恒，科学家进行了长期的探索：1801年，戴维发现了电流的化学效应；1820年，奥斯特发现了电流的磁效应；1821年，塞贝克发现了温差电现象；1831年，法拉第发现了电磁感应现象；1840年，焦耳发现了电流的热效应；1842年，迈尔表述了能量守恒定律，并计算出热功当量的数值；1843年，焦耳测定了热功当量的数值。从而，确立了电化学、电和磁、电和热、力和热等自然现象之间的联系。1847年，亥姆霍兹在理论上概括和总结了能量守恒定律。„„

发现能量守恒定律的历史表明，能量守恒定律的发现不是偶然的它是人类对自然认识发展到一定阶段的产物；除了物理学外，别的学科对能量守恒定律的发现也有贡献。

师生总结：

1．能量守恒定律的内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变． 2．定律的表达式：E初=E终 E增=E减

3．发现能量守恒定律的意义：能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃，是哲学和自然科学长期发展和进步的结果，它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式．

例1：如图所示，在水平桌面的边角处有一轻质光滑的定滑轮K，一条不可伸长的轻绳绕过K分别与物块A、B相连，A、B的质量分别为mA、mB。开始时系统处于静止状态。现用一水平恒力F拉物块A，使物块B上升。已知当B上升距离为h时，B的速度为v。求此过程中物块A克服摩擦力所做的功。重力加速度为g。

解答：由于连结AB绳子在运动过程中未松，故AB有一样的速度大小，对AB系统，由功能关系有：

FhWmBgh求得：

1(mAmB)v2 21WFhmBgh(mAmB)v2

2例2：一小滑块放在如图所示的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿斜面运动了一段距离。若已知在这过程中，拉力F所做的功的大小（绝对值）为A，斜面对滑块的作用力所做的功的大小为B，重力做功的大小为G，空气阻力做功的大小为D。当用这些量表达时，小滑块的动能的改变（指末态动能减去初态动能）等于多少？，滑块的重力势能的改变等于多少？滑块机械能（指动能与重力势能之和）的改变等于多少？

解析：根据动能定理，动能的改变等于外力做功的代数和，其中做负功的有空气阻力，斜面对滑块的作用力的功（因弹力不做功，实际上为摩擦阻力的功），因此

ΔEk=AD；

根据重力做功与重力势能的关系，重力势能的减少等于重力做的功，因此

ΔEp=-C；

滑块机械能的改变等于重力之外的其他力做的功，因此

ΔE = A – B – D

教师点评：

⑴能量守恒定律是贯穿整个物理学的基本规律之一,是学习物理学的一条主线。

⑵要分清系统中有多少种形式的能,发生了哪些转化和转移.⑶滑动摩擦力与相对距离的乘积在数值上等于系产生的内能、即：QFL相对

注意:(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。这也是我们列能量守恒表达式时的两条基本思路。

例3：2001年9月11日，恐怖分子劫持波音757飞机以900km/h的速度撞击纽约世界大厦，已知波音757飞机质量为7t，携带航空汽油质量为30t，汽油的燃烧值为

（结果保留两位有效数字）4.64104kJ/kg，飞机长80m，求：⑴飞机撞击世贸大厦释放多少能量？

⑵试估算飞机对世贸大厦的平均冲击力是多大？（设机尾恰好插入大楼）解答: ⑴飞机撞击世贸大厦释放的能量等于飞机及汽油的动能与汽油燃烧放出的化学能：

12E(mM)v0QM

21(710330103)252301034.62107 2301034.62107

1.410J

⑵飞机撞击世贸大厦时，速度由v0变为零，飞机长80m看作作用距离，所以飞机对世贸

2(mM)v03.710425027

大厦的平均冲击力为：F≈1.4×10N

2S28012说明:能源和高新技术一旦被恐怖分子所掌握，就会成为人类的灾难，纽约世贸大厦就是被飞机携带的航空汽油燃烧释放的化学能而转化为内能，融化了世贸大厦的钢结构导致坍塌。世界各国在积极开发和利用能源的同时，也十分注意能源的使用安全问题。问题4：既然能量是守恒的，不可能消灭，为什么我们还要节约能源?

教师进行情景的引导：匀速的汽车刹车后可以停下来，但是停下来的汽车不能主动运动起来；沙漠沙化后不能自发变成绿洲；打碎的镜子不能恢复原状，人死不能复生等，在提示着我们自然界的一些宏观过程有着一定的方向性。

学生举例：1、2、3、从上面的例子我们可以看出:在能量的转化和转移过程中，能的总量是守恒的，但能量的品质却降低了，这叫做能量耗散。

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,但在利用的品质上降低了,从便于利用的变成不便于利用的了。是能源危机更深层次的含意,也是“自然界的能量虽然守恒,但还是要节约能源”的根本原因。

例4：太阳能的储存一直是个难题.科学家发现,盐水湖被太阳晒久了,湖底的湿度会越来越高,并难以通过湖水的对流将热散发出去，而淡水湖不具备这一特点。根据这一特点,可以利用盐水湖来储存太阳能.你能分析这是为什么吗?你能根据这规律设计出一种储存太阳能的具体方案吗？（提示:盐水湖中含盐量高的湖水密度大,总是留存湖底不会上浮)解答:在含盐量高的湖水的表面吸收了太阳能之后，部分水分被蒸发，使湖水表面水层含盐量变大且温度也随之升高.由于含盐量高的湖水密度大，所以这部分密度大、温度高的表层湖水就会在重力作用下下沉，将所吸收的郜分太阳能带到湖底，使湖底温度越来越高。由于湖底盐水密度大于上部湖水密度，因此湖底的盐水不会再向上运动，将热量散失，这就使得太阳能得到储存。

师生总结：

1、能量耗散：流散的内能无法重新收集起来加以利用的现象叫做能量耗散。

2、能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性。

环节三：布置作业：

1、查阅资料：知道能源的分类及其常规能源的利用带来的环境问题

2、知道绿色能源有哪些及其我国利用绿色能源的现状

板书设计

十.机械能守恒定律与能源

一）能量守恒定律

1、能量形式的多样性

2、能量的转化

3、能量守恒定律: 能量既不可会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变．、能量守恒定律的普遍性和重要性 二）、能源和能量耗散

1、能源的利用经历

2、能量耗散

第四篇：高中物理7.10《能量守恒定律与能源》教学设计

能量守恒定律与能源

整体设计

本节从能量守恒定律入手，从机械能守恒定律向普遍的能量守恒定律拓展，阐述了能量守恒定律推出的艰辛历程，让学生感受物理规律得出的历程，使学生体会科学家不畏艰辛的探索精神．并且指出能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃，是哲学和自然科学长期发展和进步的结果，展示了科学的和谐美．教材第二部分，能源和能量耗散，从生活实际出发，让学生了解自然界中热传导过程和能量转化、转移是有一定方向的，让学生了解能源对人类文明的意义和由能源带来的环境问题，引入可持续发展的概念．让学生认识节约能源，开发新能源与可持续发展的关系，可以让学生通过查阅相关材料，提出自己的见解．思考怎样探索和使用未来的理想能源，使学生体会物理学与技术发展的互动关系．

建议本节采取开放式的教学形式，让学生通过预习查找资料，谈谈自己对能量的认识．特别应该对教材中“思考与讨论”栏目中所说的“既然能量是守恒的，不可消灭，为什么我们还要节约能源？”的话题进行讨论．在讨论中逐渐使学生认识到，能量从更深的层次上反映了物质运动和相互作用的本质．能量守恒定律是人们认识自然的重要工具．能源关系到人们的衣食住行，关系到国家的兴旺发达，能源的开发和利用，是关系人类生存和发展的一个重大的社会问题．这一节教学目标的落脚点应放在使学生树立科学的世界观、形成可持续发展的意识上．本节课为物理规律与实际生活的结合课程，重点为物理规律与实际问题的辩证关系，课堂教学要大量引用其他相关学科的知识，比如地理、历史等．

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，知道既然能量守恒为什么还要节约能源． 课时安排

1课时

三维目标

知识与技能

1．了解什么是常规能源，什么是新型能源．

2．知道能量转化和转移的方向性以及第二类永动机不可能实现． 3．通过能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性．

4．了解能源与人类生存和社会发展的关系，使学生认识能源的合理利用与环境保护对可持续发展的重要意义．

过程与方法 1．通过指导学生分析事例，培养学生分析问题和理论联系实际的能力． 2．通过指导学生阅读教材，培养学生的自学能力． 情感、态度与价值观

1．了解大量的能源消耗带来的全球性环境问题，树立环保意识． 2．感知我们周围能源的耗散，树立节能意识．

教学过程

导入新课

情景导入

在20世纪的最后几分钟里，一项新的多米诺骨牌吉尼斯世界纪录，在北京颐和园体育健康城综合馆和网球馆诞生．中国、日本和韩国的62名青年学生成功推倒340多万张骨牌，一举打破了此前由荷兰人保持的297万张的世界纪录．这就是“多米诺骨牌效应”，该效应产生的能量是十分巨大的．大不列颠哥伦比亚大学物理学家A.怀特海德曾经制作了一组骨牌，共13张，第1张最小，长9.53 mm，宽4.76 mm，厚1.19 mm，还不如小手指甲大．以后每张体积扩大1.5倍，这个数据是按照一张骨牌倒下的时候能推倒一张1.5倍体积的骨牌而选定的．最大的第13张长61 mm，宽30.5 mm，厚7.6 mm，把这套骨牌按适当间距排好，轻轻推倒第1张，必然会波及第13张，第13张骨牌倒下时释放的能量比第1张牌倒下时整整要扩大20多亿倍．而按同样比例制作的第32张骨牌倒下时释放的能量将高达1.24×1015 J，又扩大了20多亿倍．不过，A.怀特海德毕竟未能制作第32张骨牌，因为它将高达415 m，两倍于纽约帝国大厦．如果真有人制作了这样一套骨牌，那摩天大厦就会在一指之力下被轰然推倒！

这种巨大的能量从何而来？能量之间又是如何转化的？

故事导入

在2004年，某杂志报道，一位家住“河南郑州二七区齐扎阎乡”，自称是“新加坡籍华人”“博士、院士、专家委员”名为“梁星人”的人，成了当时的网上名人，其原因是他声称建成了“宇宙引力能永动机”，并获得了中国专利(实际上只是申请了专利，还未获得批准)，而且还有一家“海南星人永动机发电厂有限公司”正在生产改永动机装备的车辆，你分析一下制造这种永动机的可行性．

问题导入

我国人均能源占有量只有世界平均值的1/4，解决我国的能源问题的基本方针是：能源开发与节约并重．但有人认为“能量是守恒的”，不需要节约．谈一下你对此的看法，并观察周围可利用的能源哪些是“绿色的”．

新闻导入

2003年12月8日国内某媒体报道了下面的这则消息：这个冬天，对于湖南长沙市的150多万市民来说，将格外漫长，因为从今年11月30日起，可能一直要持续到明年三月份，这里的市民，将分区分片“享受”每连续供电三天后，停电24小时的“待遇”．《某某晚报》11月27日的报道中，已经赫然出现了商店秉烛营业的景观．

长沙并不是唯一的例子，从今年春天就开始逐渐浮出水面的电力危机，在盛夏季节达到一个短暂的高峰，至今这个阴影仍然挥之不去，影响范围先后涉及全国几乎三分之二的省份，有人戏称，中国电力市场又退回到了20世纪80年代．

仅仅是电力吗？似乎没有这么简单，入秋之后，柴油的紧张状况，从珠江三角洲到长江三角洲，从福建到浙江，已经形成了一种新的“流行病”，即使在北京地区，限量供应的情况也再次出现，就差没有“凭票供应”了．

同学们思考，为什么会出现能源危机？如何应对？ 推进新课

一、能量守恒定律

问题：在验证机械能守恒定律的实验中，重物带着纸带下落时，计算结果发现，减少的重力势能的值大于增加的动能的值，即机械能的总量在减少．原因就是纸带和打点计时器之间的摩擦力和空气的阻力等．是不是考虑了各种摩擦和阻力后这部分能量就消失了呢？

学生根据所学知识总结归纳：没有，它转化成为除机械能外的其他的能量了．

教师引导：它转化成了机械能外的其他形式的能量，除重力、弹力之类的力外，其他任何力对物体做功使物体的机械能增加或减少的过程，实质上都是其他形式的能与机械能相互转化的过程，在转化的过程中，能的总量是不变的．这是大自然的一条普遍的规律，而机械能守恒定律只是这一条普遍规律的一种特殊情况．

问题：验证机械能守恒定律中，减少的机械能转化为内能．生活中还有很多这样能量转化或转移的例子，同学们能否举出几例，并说明其中的能量转化或转移过程？

参考案例：

1．风吹动柳枝摆动―→空气的机械能转移到柳枝上． 2．放在火炉旁的冰融化变热―→内能由火炉转移到冰． 3．电流通过灯泡，灯泡发光―→电能转化为光能． 4．植物进行光合作用―→光能转化为化学能． 思维拓展

课件展示各种图片，让学生认真观察，并说明各种装置能量的转化情况．通过图片展示，让学生更加形象地感受能量的转化或转移过程，为能量守恒定律的提出作准备．

学生通过认真观察图片并回顾相关知识，归纳总结：

图1：太阳能电站：太阳能转化为电能 图2：内燃机车：内能转化为机械能 图3：水电站：机械能转化为电能

图4：水果电池：化学能转化为电能 从上面的例子我们可以看出，能量之间是可以相互转化或转移的．

引导学生阅读教材，说出能量守恒定律的内容，并引用教材上的话，说明能量守恒定律的建立有何重大意义．

师生总结：

1．能量守恒定律的内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变．

2．定律的表达式：E初＝E终，ΔE增＝ΔE减

3．发现能量守恒定律的意义：能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃，是哲学和自然科学长期发展和进步的结果，它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式．

重点说明：该定律是贯穿整个物理学的基本规律之一，是学习物理学的一条主线．在应用中，要分清系统中有多少种形式的能，发生了哪些转化和转移．

1一小滑块放在凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿斜面运动了一段距离．若已知在这过程中，拉力F所做的功的大小(绝对值)为A，斜面对滑块的作用力所做的功的大小为B，重力做功的大小为C，空气阻力做功的大小为D，当用这些量表达时，小滑块的动能的改变(指末态动能减去初态动能)等于多少？滑块的重力势能的改变等于多少？滑块机械能(指动能与重力势能之和)的改变等于多少？

解析：根据动能定理，动能的改变等于外力做功的代数和，其中做负功的有空气阻力、斜面对滑块的作用力的功(因弹力不做功，实际上为摩擦阻力的功)，因此ΔEk＝A－B＋C－D；

根据重力做功与重力势能的关系，重力势能的减少等于重力做的功，因此ΔEp＝－C； 滑块机械能的改变等于重力之外的其他力做的功，因此ΔE＝A－B－D.答案：见解析

二、能源和能量耗散

问题：既然能量是守恒的，不可能消灭，为什么我们还要节约能源？

情景引导：有些事可以倒过来进行，但有些事情却是不可能倒过来进行的．你可以向前走路，也可以倒退着走路，但是，打碎的镜子不可能自动复原成原来完好的样子，冒起的煤烟和散开的炭灰不可能重新组合成一堆煤炭．类似的，自然界中自发的能量的转化和转移也具有某种方向性．

问题：根据上面的提示，能否举出生活中关于这种方向性的例子，并说明其中能量的变化？

参考案例：

1．草地上滚动的足球，逐渐慢下来，最后静止，足球不能主动从静止开始运动． 足球的机械能减少，转化成内能，内能不能自发地转化为机械能．

2．同学们围着火炉取暖，热量从高温的火炉转移到同学们身上，同学们却不能利用比自身温度低的物体取暖．

热能够自动地从高温的火炉向人体传输却不能从低温物体自发地向高温物体传输． 师生总结：与热现象有关的能量转化过程是具有方向性的．例如：摩擦力做功的过程，要损耗机械能而生热，产生的热不可能全部转化为机械能．在其他的宏观过程中也是如此，例如：两种气体放到一个容器内，总会均匀地混合到一起，但不会再自发地分离开来．通过实例说明，在能量的转化和转移过程中，能的总量是守恒的，但能量的品质却降低了，可被人直接利用的能在逐渐减少，这是能量耗散现象．所以，能量虽然守恒，但我们还要节约能源．

阅读课本，举例说明自然界能量转化过程的方向性，如：冰箱制冷、瀑布中水的机械能转化、喷出的香水、松弛后的发条等．

学生交流：自然现象的变化也具有类似的不可逆性，例如沙漠化的土地不会自发地再变为绿洲．因此人类不仅要珍惜能源和资源，还要自觉地保护自然．

总结：能量耗散

1．能量耗散：流散的内能无法重新收集起来加以利用的现象叫做能量耗散． 2．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性． 2下列判断正确的是（）． A．电流的能不可能全部变为内能

B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能 C．热机中，燃气内能不可能全部变为机械能

D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体

解析：凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，电流的能可全部变为内能(由电流热效应中的焦耳定律可知)，而内能不可能全部变成电流的能．机械能可全部变为内能，而内能不可能全部变成机械能．在热传导中，热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，而不能自发地从低温物体传递给高温物体，所以选项B、C、D正确．

答案：BCD 阅读材料：课件展示阅读材料，让学生了解能源和环境是两个全球所关注的问题，能源是现代社会生活的重要物质基础，而常规能源的有限储藏量与人类的需求存在矛盾，同时大量消耗常规能源带来了环境问题，正确地协调和解决这一矛盾和问题是生活在地球上每一个人的职责．

(一)常规能源

1．能源：凡是能够提供可利用能量的物质统称为能源．

2．常规能源：人们把煤、石油、天然气叫做常规能源，人类消耗的能量主要是常规能源． 3．常规能源的储藏是有限的．

4．常规能源的大量消耗带来了环境问题．(1)温室效应：温室效应是由于大气里温室气体(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的．石油和煤炭燃烧时产生二氧化碳．

(2)酸雨：大气中酸性污染物质，如二氧化硫、二氧化碳、氢氧化物等，在降水过程中溶入雨水，使其成为酸雨．煤炭中含有较多的硫，燃烧时产生二氧化硫等物质．

(3)光化学烟雾：氮氧化合物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈的紫外线照射后产生的二次污染物质——光化学烟雾，主要成分是臭氧．

另外常规能源燃烧时产生的浮尘也是一种污染．

常规能源的大量消耗所带来的环境污染既损害人体健康，又影响动植物的生长，损坏建筑物及文物古迹，严重时可改变大气的性质，使生态受到破坏．

(二)绿色能源的开发和利用

常规能源的短缺和利用常规能源带来的环境污染，使得新能源的开发成为当务之急． 绿色能源：在释放能量或能量转化过程中对环境不造成污染的能源叫绿色能源．人类可开发和利用的绿色能源主要有下列几种：

1．风能．

2．水流(河流、潮汐)能．风能和水流能是可再生能源．而石油、煤炭是不可再生能源． 3．太阳能． 4．氢能源． 5．反物质能．

大自然赐给人类的绿色能源储量丰富，只要我们科学开发、合理利用，必将对人类作出前所未有的贡献．

课堂小结

新课程更多地与社会实际相联系，鼓励学生提出问题．本节“思考与讨论”对能源问题做了讨论，这是一个质疑的范例，它引导我们考虑能量转化和转移的方向性．从物理学的角度研究宏观过程的方向性，在现阶段只需用一些简单的实例，让学生初步地体会一下就可以了．例如：摩擦力做功的过程，要损耗机械能而生热，产生的热不可能全部转化为机械能．在其他的宏观过程中也是如此，例如：两种气体放到一个容器内，总会均匀地混合到一起，但不会再自发地分离开来．通过实例说明，在能量的转化和转移过程中，能量是守恒的，但能量的品质却降低了，可被人直接利用的能在逐渐减少，这是能量耗散现象．所以，能量虽然守恒，但我们还要节约能源．

布置作业

1．教材“问题与练习”第1、2题．

2．设想有一间房间，与外界没有热量交换，完全绝热．房间里有一台电冰箱在工作，如果电冰箱的门是开着的，那么，房间里的温度会变化吗？认真讨论一下，形成书面材料，与同学们交流．

板书设计 能量守恒定律与能源

1.内容

一、能量守恒定律

2.建立过程1.能量耗散

二、能量耗散

2.自然界中的宏观过程具有方向性1.常规能源

三、能源

2.绿色能源的开发和利用

活动与探究

课题：永动机

目的：通过具体的能量转化的分析，说明永动机不能制造的理由．

内容：有人设计了这样一台“永动机”：距地面一定高度架设一个水槽，水从槽底的管中流出，冲击一个水轮机，水轮机的轴上安装一个抽水机和一个砂轮．他指望抽水机把地面水槽里的水抽上去，这样循环不已，机器不停地转动，就可以永久地用砂轮磨制工件做功了．分析这种装置的能量转化过程并判断能否制造．

设计点评

本节重点是让学生体会能量守恒定律的发现过程与能源危机，培养学生节约能源、保护环境的环保意识．教学中通过大量的实例，采取开放式的教学形式，让学生通过预习查找资料，发表自己对能量的认识．在能源和能量耗散方面，本教学设计从生活实际出发，让学生了解了自然界中热传导过程和能量转化、转移具有方向性，让学生了解了能源对人类文明的意义和由能源带来的环境问题，引入了可持续发展的概念．让学生了解了可持续发展的含义和意义，能够从自己做起，节约资源，保护环境．

备课资料

一、能量守恒定律的建立过程

能量守恒定律是建立在自然科学发展的基础上的，从16世纪到18世纪，经过伽利略、牛顿、惠更斯、莱布尼茨以及伯努利等许多物理学家的认真研究，使动力学得到了较大的发展，机械能的转化和守恒的初步思想，在这一时期已经萌发.18世纪末和19世纪初，各种自然现象之间联系相继被发现．伦福德和戴维的摩擦生热实验否定了热质说．把物体内能的变化与机械运动联系起来.1800年发明伏打电池之后不久，又发现了电流的热效应、磁效应和其他的一些电磁现象．这一时期，电流的化学效应也被发现，并被用来进行电镀．在生物学界，证明了动物维持体温和进行机械活动的能量跟它所摄取的食物的化学能有关，自然科学的这些成就，为建立能量守恒定律作了必要的准备．

能量守恒定律的最后确定，是在19世纪中叶由迈尔、焦耳和亥姆霍兹等人完成．德国医生迈尔是从生理学的角度开始对能量进行研究的.1842年，他从“无不生有，有不变无”的哲学观念出发，表达了对能量转化和守恒思想，他分析了25种能量的转化和守恒现象，成为世界上最先阐述能量守恒思想的人．英国物理学家焦耳从1840年到1878年将近40年的时间里，研究了电流的热效应，压缩空气的温度升高以及电、化学和机械作用之间的联系，做了400多次实验，用各种方法测定了热和功之间的当量关系，为能量守恒定律的发现奠定了坚实的实验基础．在1847年，当焦耳宣布他的能量观点的时候，德国学者亥姆霍兹在柏林也宣读了同样课题的论文．在这篇论文里，他分析了化学能、机械能、电磁能、光能等不同形式的能的转化和守恒，并且把结果跟永动机不可能制造成功联系起来，他认为不可能无中生有地创造一个永久的推动力，机器只能转化能量，不能创造和消灭能量．亥姆霍兹在论文里对能量守恒定律作了一个清晰、全面而且概括的论述，使这一定律为人们广泛接受．

在19世纪中叶，还有一些人也致力于能量守恒的研究．他们从不同的角度出发，彼此独立地研究，却几乎同样发现了这一伟大的定律．因此，能量守恒定律的发现是科学发展的必然结果．此时，能量转化和守恒定律得到了科学界的普遍承认．这一原理指出：自然界的一切物质都具有能量，对应于不同的运动形式，能量也有不同的形式，如机械运动的动能和势能，热运动的内能，电磁运动的电磁能，化学运动的化学能等，他们分别以各种运动形式特定的状态参量来表示．当运动形式发生变化或运动量发生转移时，能量也从一种形式转化为另一种形式，从一个系统传递给另一个系统；在转化和传递中总能量始终不变．恩格斯曾经把能量转化和守恒定律称为“伟大的运动基本规律”，认为它的发现是19世纪自然科学的三大发现之一(另两个发现是细胞学说，达尔文的生物进化论)．

二、高空的气温为什么低

研究大气现象时常常用到热力学第一定律．通常把温度、压强相同的一部分空气作为研究的对象，叫做气团，直径上千米．由于气团很大，边缘部分和外界的热交换对整个气团没有明显的影响，所以气团的内能的增减只等于外界对它做功或它对外界做功的多少．

阳光烤暖了大地，地面又使得下层的气团温度升高，密度减小，因而上升．上升时气团膨胀，推挤周围的空气，对外做功，因此内能减小，温度降低．所以，越高的地方，空气的温度越低．对于干燥的空气，大约每升高1 km温度降低7 ℃.飞机在万米高空飞行的时候，舱外气温往往在－50 ℃以下．由于机上有空调设备，舱内总是温暖如春．不过这时空调的作用不是使空气升温，而是降温．高空的大气压比舱内气压低，要使舱内获得新鲜空气必须使用空气压缩机把空气从舱外压进来．在这个过程中，空气压缩机对气体做功，使气体的内能增加，温度上升．如果不用空调，机舱内的温度可能达到50 ℃以上！

第五篇：能量守恒定律教案

能量守恒定律教案

(一)教学目的

1．知道各种形式的能是可以相互转化的。

2．知道能量在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。(二)教学过程 1．复习

通过这两章的学习，我们初步认识了能量的概念，知道了机械能和内能这两种形式的能量。（通过提问复习能量、机械能和内能的概念）

2．引入新课

我们知道物体的动能和热能，是由物体的机械能运动情况决定的能量，内能跟物体内部分子的热运动和分子间的相互作用情况有关。物体内部分子的热运动，物体的机械运动都是物质运动的形式，由于运动形式不同，与之相联系的能量也不相同。

3．进行新课

(1)自然界存在着多种形式的能量。尽管各种能量我们还没有系统地学习，但在日常生活中我们也有所了解，如跟电现象相联系的电能，跟光现象有关的光能，跟原子核的变化有关的核能，跟化学反应有关的化学能等。

(2)在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化和转移（列举学生所熟悉的事例，说明各种形式的能的转化和转移）。在热传递过程中，高温物体的内能转移到低温物体。运动的甲钢球碰击静止的乙钢球，甲球的机械能转移到乙球。在这种转移的过程中能量形式没有变。

在自然界中能量的转化也是普遍存在的。小朋友滑滑梯，由于摩擦而使机械能转化为内能；在气体膨胀做功的现象中，内能转化为机械能；在水力发电中，水的机械能转化为电能；在火力发电厂，燃料燃烧释放的化学能，转化成电能；在核电站，核能转化为电能；电流通过电热器时，电能转化为内能；电流通过电动机，电能转化为机械能。有关能量转化的事例同学们一定能举出许多，课本图2-17中画出了一些农常用的生活、生产设备。请同学分析在使用图中设备时能量的转化。

(3)在能量转化和转移的过程中，能的总量保持不变。大量事实证明，在普遍存在的能量的转化和转移过程中，消耗多少某种形式的能量，就得到多少其他形式的能量。如在热传递过程中，高温物体放出多少热量（减少多少内能），低温物体就吸收多少热量（增加多少内能）；克服摩擦力做了多少功，就有多少机械能转化为能量，但能量的总量不变。就是说某体损失的能量等于几个物体得到几个物体得到的能量的总和。例如，把烧热的金属块，投到冷水中，冷水，盛水的容器以及周围的空气等，都要吸收热量，它们所吸收的热量总和跟金属块放出的热量相等。再如水电站里，水从高处流下，损失了机械能，一方面由于推动发电机转动而转化为电能，一方面水跟水轮机、管道摩擦而转化为内能。那么水的机械能的损失等于产生的电能和内能的总和。

以上规律是人类经过长期的实践探索，直到19世纪，才确立了这个自然界最普遍的定律——能量的转化守恒定律。通常把它表述为：

能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总保持不变。

4．小结

能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之一。

(1)能量守恒定律普遍适用。在形形色色的自然现象中，只要有能量的转化，就一定服从能量守恒规律。从物理的、化学的现象到地质的、生物的现象，大到宇宙天体的演变，小到原子核内部粒子的运动，都服从能量守恒的规律。

(2)能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系。自然界的各种现象都不是孤立的，而是相互联系的。电灯发光跟电流有联系，电能转化为光能反映了这种联系。植物生长更不是孤立的，要靠阳光进行光合作用才能生长，光能转化为化学能反映了这种联系。

(3)能量守恒定律是人类认识自然的重要依据。人类认识自然，就要根据种种自然现象，总结规律，能量守恒定律就是人类总结出的规律之一，而且人类认识的其他规律也必定符合能量守恒定律。1933年意大利科学家费米，在研究β衰变的过程中发现，能量不守恒。于是他根据能量守恒定律大胆预言了还有一种未发现的粒子，这就是现在已被科学界公认的中微子。这一事例说明了能明守恒定律，已成为人类认识自然的重要依据。

(4)能量守恒定律是人类利用自然的重要武器。纵观人类科学技术进步的历史，也是一部认识能量、利用能量、实现能量转化的历史。从原始人钻木取火，到水能利用；从蒸汽机发明，到电能的利用；从太阳能，到核能的利用。人类总是在认识、利用能源，逐步实现能量的转化。