2019-2020年高中物理 《能量的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化為其他形式，或從一個物體轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化和守恒定律，強調(diào)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然科學中最基本定律。學習運用能的轉(zhuǎn)化和守恒原理計算一些物理習題。 　　教學難點：運用能的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化來的？這就是今天要學習的內(nèi)容。 　　二、新課學習 　　1．能的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化。 　　（1）摩擦手，手發(fā)熱：機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 　?。?）黑塑料袋盛水，陽光下，溫度升高：光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 　?。?）連在太陽電池的小電扇對著陽光，轉(zhuǎn)動起來：光能轉(zhuǎn)化為機械能。 　　（4）鋼筆桿摩擦后會吸引小紙片：機械能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化的，仔細觀察下面的能量相互轉(zhuǎn)化的圖示，你能不能找到更多的實例？ 　?。?）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(zhuǎn)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(zhuǎn)化。 　?。?）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(zhuǎn)化，其他形式能也可以和內(nèi)能相互轉(zhuǎn)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 　?。?）其他形式的能彼此之間都可以相互轉(zhuǎn)化。 　　播放動畫：大自然中能量的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化，并且在轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化和守恒定律，任何機器運行時其能量只能從一種形式轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化。歸納學生回答結(jié)果，指出鐵錘打擊鐵釘時，鐵錘的一部分動能轉(zhuǎn)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ΔE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(zhuǎn)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(zhuǎn)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=cmΔt 　　上式中c為鐵釘?shù)谋葻?，Δt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(zhuǎn)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(zhuǎn)化，說成“鐵錘做功轉(zhuǎn)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(jié) 　　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(zhuǎn)化過程，轉(zhuǎn)化過程中總量是守恒的。能的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化的。應該知道，根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，永動機是不可能制造成功的。