2019-2020年高中物理 《能量的轉化和守恒》教案 魯科版選修3-3.doc
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2019-2020年高中物理 《能量的轉化和守恒》教案 魯科版選修3-3.doc
2019-2020年高中物理 能量的轉化和守恒教案 魯科版選修3-3教學目標一、知識與技能1.知道能量守恒定律。 2.能舉出日常生活中能量守恒的實例。3.有用能量守恒的觀點分析物理現(xiàn)象的意識。二、過程與方法1.通過學生自己做小實驗,發(fā)現(xiàn)各種現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系,體會各種形式能量之間的相互轉化。2.通過學生討論體會能量不會憑空消失,只會從一種形式轉化為其他形式,或從一個物體轉移到另一個物體。三、情感、態(tài)度與價值觀1.通過學生自己做小實驗,激發(fā)學生的學習興趣。2.對能量的轉化和守恒有一個感性的認識,為建立科學世界觀和科學思維方法打基礎。 3.通過學生討論鍛煉學生分析問題的能力。教學重點:能的轉化和守恒定律,強調(diào)能的轉化和守恒定律是自然科學中最基本定律。學習運用能的轉化和守恒原理計算一些物理習題。教學難點:運用能的轉化和守恒定律對具體的自然現(xiàn)象進行分析,說明能是怎樣轉化的。教學過程一、引入新課我們知道刀具在砂輪上磨削時,刀具發(fā)熱是因為通過摩擦力做功,機械能轉化為內(nèi)能。在暖氣片上放有一瓶冷水,過一段時間后水變熱,這是通過熱量傳遞使這瓶水內(nèi)能增加。這些實例中,物體的內(nèi)能為什么增加了?是憑空產(chǎn)生的還是由其他形式能轉化來的?這就是今天要學習的內(nèi)容。二、新課學習1能的轉化想想做做:按照書中的操作,觀察發(fā)生的現(xiàn)象,說一說發(fā)生了那些能量的轉化。(1)摩擦手,手發(fā)熱:機械能轉化為內(nèi)能。(2)黑塑料袋盛水,陽光下,溫度升高:光能轉化為內(nèi)能。(3)連在太陽電池的小電扇對著陽光,轉動起來:光能轉化為機械能。(4)鋼筆桿摩擦后會吸引小紙片:機械能轉化為電能。看來各種形式的能,在一定的條件下是可以相互轉化的,仔細觀察下面的能量相互轉化的圖示,你能不能找到更多的實例?(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)轉化為輪胎和路面的內(nèi)能。(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。其他形式的能也可以和內(nèi)能相互轉化。(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)能可以相互轉化,其他形式能也可以和內(nèi)能相互轉化,舉例說明:(同時放映幻燈片) 電爐取暖:電能內(nèi)能 煤燃燒:化學能內(nèi)能 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化。播放動畫:大自然中能量的轉換2能量守恒定律大量事實證明:各種形式的能都可以相互轉化,并且在轉化過程中守恒?!澳芰考炔粫{空產(chǎn)生,也不會憑空消失,它只能從一種形式轉化為別的形式,或者從一個物體轉移到別的物體?!边@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。而能的轉化和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。3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化和守恒定律,任何機器運行時其能量只能從一種形式轉化為另一種形式。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。4運用能的轉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的機械能轉化為內(nèi)能,內(nèi)能的50用來使鐵釘?shù)臏囟壬?。問打?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5.0102J/(kg)。首先讓學生分析鐵錘打擊鐵釘?shù)倪^程中能量的轉化。歸納學生回答結果,指出鐵錘打擊鐵釘時,鐵錘的一部分動能轉化為內(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E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)能的轉化和守恒定律,有鐵釘?shù)膬?nèi)能增加量不能直接計算鐵釘?shù)臏囟?,我們把機械能轉化為內(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=cmt上式中c為鐵釘?shù)谋葻?,t表示鐵釘?shù)臏囟壬吡俊⑸厦鎯蓚€公式聯(lián)立,得出經(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化,說成“鐵錘做功轉化為熱量”是不正確的。只能說做功與熱量傳遞在使物體內(nèi)能改變上是等效的。三、課堂小結自然界的物質(zhì)有不同的運動形式,每一種運動都對應著一種能。能不能憑空產(chǎn)生,也不能憑空消失,自然界各種形式的能存在著相互轉化過程,轉化過程中總量是守恒的。能的轉化和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)象中能是怎樣轉化的。應該知道,根據(jù)能的轉化和守恒定律,永動機是不可能制造成功的。