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2019-2020年高中物理 4.3 能量的轉(zhuǎn)化與守恒教案 滬科版必修2 教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)及技能：知道自然界存在各種形式的能，各種形式的能可以相互轉(zhuǎn)化，能也可以由一個(gè)物體轉(zhuǎn)移給另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過(guò)程中能的總量保持不變。 過(guò)程與方法：通過(guò)對(duì)生活中能量轉(zhuǎn)化的實(shí)例分析，理解能量守恒定律的確切含義；通過(guò)對(duì)人類(lèi)對(duì)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的認(rèn)識(shí)過(guò)程的了解，感悟科學(xué)研究的一般方法與過(guò)程；初步建立守恒思想。 情感態(tài)度價(jià)值觀：通過(guò)能量守恒定律的教學(xué)，讓學(xué)生領(lǐng)略物理規(guī)律的和諧美和簡(jiǎn)潔美，從欣賞美的角度探究物理規(guī)律，發(fā)展對(duì)科學(xué)的好奇心與求知欲；培養(yǎng)學(xué)生參與科技活動(dòng)的熱情，勇于探索與日常生活有關(guān)的物理問(wèn)題；學(xué)會(huì)運(yùn)用守恒觀點(diǎn)分析物理、生活、社會(huì)現(xiàn)象。 教學(xué)重點(diǎn) 能量守恒定律的內(nèi)容 教學(xué)難點(diǎn) 理解能量守恒定律的確切含義 主要教學(xué)方法 1.教師啟發(fā)、引導(dǎo)； 2.學(xué)生自主閱讀、思考，并討論交流。 教學(xué)過(guò)程 情境創(chuàng)設(shè) 1.提出問(wèn)題：我們已學(xué)習(xí)了多種形式的能，請(qǐng)同學(xué)們說(shuō)出你所知道的能量形式。我們還知道不同形式的能之間是可以相互轉(zhuǎn)化的，請(qǐng)你舉幾個(gè)能量轉(zhuǎn)化的例子。 2.播放能量轉(zhuǎn)化的視頻，讓學(xué)生觀看后思考：有哪些能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化？ 3.演示實(shí)驗(yàn)1：在一個(gè)玻璃容器內(nèi)放入細(xì)沙，拿一個(gè)小鐵球分別從某一高度釋放，使其落到細(xì)沙中。 思考：小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能是否守恒？請(qǐng)說(shuō)出小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)化情況。小球最后靜止在細(xì)沙中，它所具有的機(jī)械能那里去了？ 4.演示實(shí)驗(yàn)2：用手提物理課本勻速上升，讓學(xué)生分析機(jī)械能的變化情況。這個(gè)物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能是否守恒，如果不守恒，原因是什么，機(jī)械能是怎樣變化的？ 5.教師講述：物體所處的系統(tǒng)機(jī)械能守恒是有條件的，當(dāng)外力對(duì)物體做功時(shí)，系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒，此時(shí)外力對(duì)系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)機(jī)械能的變化。 6.聽(tīng)取學(xué)生匯報(bào)，總結(jié)點(diǎn)評(píng)。回答學(xué)生可能提出的問(wèn)題。 7.引入課題：從這兩個(gè)例子中我們可以看到，機(jī)械能守恒定律并不是自然界中最基本的守恒定律，當(dāng)涉及到多個(gè)能量之間的相互轉(zhuǎn)化時(shí)，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。那么能量的總和變不變化呢？人類(lèi)是怎樣研究這個(gè)問(wèn)題的？得出了什么樣的結(jié)論呢？通過(guò)這節(jié)課的討論和學(xué)習(xí)，對(duì)這些問(wèn)題將會(huì)有明確的認(rèn)識(shí)。 新課學(xué)習(xí) 一、認(rèn)識(shí)各種形式能的轉(zhuǎn)化 1.播放視頻：《運(yùn)動(dòng)中的汽車(chē)》 2.觀察課本67頁(yè)圖4-18，分組討論問(wèn)題：小汽車(chē)行駛時(shí)，燃料燃燒釋放的內(nèi)能都哪里去了？ 供電動(dòng)機(jī)、車(chē)燈、音響、空調(diào)使用 汽車(chē)的機(jī)械能，使汽車(chē)行駛 化學(xué)能 內(nèi)能 機(jī)械能 轉(zhuǎn)移給了有關(guān)部件，使其發(fā)熱 尾氣帶走一部分 電能 克服各部件間的摩擦 3.討論課本 68頁(yè)圖4-19所示個(gè)現(xiàn)象中，能的轉(zhuǎn)化情況 a：原子能（核能）轉(zhuǎn)化為內(nèi)能、光能、電磁輻射能等 b：植物的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為人體的化學(xué)能 c：電能轉(zhuǎn)化為光能、聲能、內(nèi)能 4.教師小結(jié)：在自然界里，有各種各樣的運(yùn)動(dòng)形式，每一種運(yùn)動(dòng)形式都有一種相應(yīng)的能，隨著物體運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)化，能的形式也隨著轉(zhuǎn)化，這是自然界的普遍現(xiàn)象。 二、人類(lèi)對(duì)能量轉(zhuǎn)化的進(jìn)一步研究——能量守恒定律的確立 1.閱讀討論 （1）古希臘的運(yùn)動(dòng)不滅思想（2）近代笛卡爾、萊布尼茲等科學(xué)家宇宙運(yùn)動(dòng)量不滅思想 （3）邁爾、焦耳、亥姆霍茲的研究 邁爾：研究分析了25種形式能量的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)總能量不變（守恒）。 焦耳：研究分析了電能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化，機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化，電能、化學(xué)能、機(jī)械能間的相互轉(zhuǎn)化，發(fā)現(xiàn)總能量守恒。 亥姆霍茲對(duì)人類(lèi)關(guān)于能量轉(zhuǎn)化與守恒研究的總結(jié)與概括——能量守恒定律的建立。 2.師生總結(jié)——能量守恒定律的內(nèi)容 能量既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過(guò)程中其總量不變。 3.教師講述——對(duì)定律的理解：關(guān)鍵詞——轉(zhuǎn)化（能的形式）、轉(zhuǎn)移（能的載體），守恒（能的總量） （1）能量不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失 （2）能量只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者有一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一種物體 （3）在能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過(guò)程中，能的總量保持不變 3.教師講述——能量守恒定律建立的意義 能量守恒定律的建立過(guò)程，是人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然的一次重大的飛躍，也是人類(lèi)思想史上的一次飛躍，是哲學(xué)和自然科學(xué)長(zhǎng)期發(fā)展和進(jìn)步的結(jié)果。它是最普遍、最重要、最可靠的自然規(guī)律之一，而且是大自然普遍和諧性的一種表現(xiàn)形式，和諧美是科學(xué)的魅力所在。 這么普遍，這么重要的科學(xué)規(guī)律，卻有著如此簡(jiǎn)潔和諧的表述，這就是物理規(guī)律的簡(jiǎn)潔美，和諧美，也是物理學(xué)的簡(jiǎn)潔美，和諧美。 4.學(xué)生討論——課本69頁(yè)“案例分析” （1）第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)思想是什么？ 不消耗能量或少消耗能量而做大量的功。 （2）這能實(shí)現(xiàn)嗎？ 聽(tīng)起來(lái)，就像天上掉餡餅?！皼](méi)有免費(fèi)的午餐”，應(yīng)該不會(huì)實(shí)現(xiàn)。仔細(xì)分析可以看出，重錘產(chǎn)生的兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩總是平衡的，即就是讓它轉(zhuǎn)起來(lái)，但轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中由于要克服各部分間及與空氣的摩擦而消耗機(jī)械能，所以不可動(dòng)永遠(yuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)下去，永遠(yuǎn)對(duì)外做功。人類(lèi)的任何創(chuàng)造發(fā)明，都不能違背自然規(guī)律。 5.學(xué)生討論——能的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移有方向性嗎？ 回顧必修1所學(xué)的機(jī)械能守恒定律有關(guān)內(nèi)容及日常實(shí)力進(jìn)行討論。 案例分析 質(zhì)量為m的子彈以水平vo射入速度Vo沿同一方向運(yùn)動(dòng)的木塊中，木塊質(zhì)量為M。當(dāng)子彈進(jìn)入木塊的深度為d時(shí)，子彈和木塊的速度分別v為和V。若子彈和木塊的相互作用力為F，不計(jì)木塊與水平面的摩擦力及空氣阻力，證明這一過(guò)程中子彈和木塊總共損失的動(dòng)能為ΔEk=Fd。 證：從子彈接觸木塊到進(jìn)入d，對(duì)子彈運(yùn)用動(dòng)能定理有：；對(duì)木塊運(yùn)用動(dòng)能定理有：。這一過(guò)程中子彈、木塊系統(tǒng)總共損失的動(dòng)能是：，由于s1-s2=d，所以有 鞏固練習(xí) 1.下列說(shuō)法正確的是（ ） A.燃料燃燒時(shí)把自己的熱量釋放出去，它還會(huì)自動(dòng)聚集起來(lái)供人類(lèi)重新利用 B.熱量會(huì)自發(fā)地從高溫物體傳給低溫問(wèn)題，但卻不能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體 C.自然界的能量雖然守恒，但還是要節(jié)約能源 D.兩種氣體放到一個(gè)容器內(nèi)，總會(huì)均勻地混合到一起，但不會(huì)再自發(fā)地分離開(kāi)來(lái)。 2.指出下列現(xiàn)象中能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移情況 (1)植物的光合作用；(2)雨天時(shí)發(fā)生雷電；(3)人在跑步時(shí)，身體發(fā)熱；(4)手搖發(fā)電機(jī)發(fā)電使燈泡發(fā)光；(5)風(fēng)吹動(dòng)帆船前進(jìn)。 3.一小滑塊放在如圖所示的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑塊，小滑塊沿斜面運(yùn)動(dòng)了一段距離。若已知在這過(guò)程中，拉力F所做的功的大小（絕對(duì)值）為A，斜面對(duì)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(dāng)用這些量表達(dá)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(shì)能的改變等于多少？滑塊機(jī)械能（指動(dòng)能與重力勢(shì)能之和）的改變等于多少？ 教師小結(jié) 能量守恒定律的變式表述：（1）物體系統(tǒng)內(nèi)，某些形式能的增加等于另一些形式能的減?。唬?）物體系統(tǒng)內(nèi)，某些物體的能量的增加等于另一些物體的能量的減小。 布置作業(yè) 1.復(fù)習(xí)課文，書(shū)面完成課本70頁(yè)“家庭作業(yè)與活動(dòng)”3、4、5。 2.撰寫(xiě)小論文：《守恒》 3.預(yù)習(xí)《能源與可持續(xù)發(fā)展》 板書(shū)設(shè)計(jì) 各種形式的能可以相互轉(zhuǎn)化 能可以由一個(gè)物體轉(zhuǎn)移給另一個(gè)物體 能量既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過(guò)程中其總量不變。 應(yīng)用：對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一種形式能的減少，等于另一種形式能的增加。 反思與改進(jìn)