高中物理必修2能的转化和守恒定律

能的转化和守恒定律

教学目标

1、知识目标：巩固机械能、电能、化学能及光能之间能相互转化；热传递是热能的转移；通过实验、讨论理解能转化和守恒定律。知道永动机是不能实现的.

2、技能目标：能在同学相互合作讨论的基础上，自己动手寻找材料，设计简单的实验并得出结论。

3、过程与方法：通过小组自主实验获得感性认识；通过交流达到经验、成果共享的目的；通过补充实验拓宽思路；通过探究“永动机”能否实现，巩固定律内容，寻求科学真谛。

3、兴趣和情感目标：通过自主实验激发学习自然科学兴趣，培养发现问题、解决问题的能力；培养克服困难、勇于创新的探索精神和团结协作精神；体验“世界是物质的，物质是运动的，运动是有规律的”的辩证唯物主义思想。

重点能的转化和守恒定律的得出

难点自主探究实验中，实验材料收集和实验方按设计。

媒体准备

实验准备：小车木块小球(两个) 太阳能电池板音乐蜂鸣器小发电机

微型电风扇学生自备器材

多媒体演示文稿

教学过程

学生活动

教学设计意图

课前准备

1、创设问题情境、布置学生实验：

在学习完《电磁感应发电机》后，发表谬论：针对今年严重缺电现象，老师想出了一个绝妙的方案。把一支很细的管子插入水中会发现水在管中会上升一段距离。这就是我们说的毛细现象。如图,若将管子上部分剪去。水就会源源不断的从上端流出。如果有足够多的毛细管，并将流出的水接住，就可以用这些水发电。我们就可以不用任何能源而输出大量电能。一次投资永远受益,既有很大的社会效益,又有巨大的经济效益。请同学们回去讨论，并动手实验证实一下。如果成功就可以申请专利并投入生产。(学生很开心)

2、分组: 一组6—8人，合作完成下列表格。

观察毛细管中水的上升情况：

你选用了哪些材料进行实验。

你预计实验会有什么结果。

实验中观察到哪些现象。

实验中遇到了什么困难,是如何解决的。

通过实验你们得出什么结论。

为了更易观察,你对实验有何改进。

你们有没有用其它方法进行类似实验。

同组实验同学名单及实验时间：

签名时间。

3、了解学生实验结果为课堂讨论作好准备。把精彩内容制作到演示文稿中。

讲授新课

一、学生交流探究过程（注：下列为课前老师从学生处了解得到的内容，与课堂交流结果可能不完全一致。不按小组分别叙述。）

交流材料选择情况：一般选用普通吸管,钢笔内吸管，有一组从医院化验室取来新的毛细管，还有一组使用棉布(毛巾)作毛细管。装水容器各异。

交流学生实验方案：1、将毛细管插入水中，用刻度尺测量水在管中上升的高度，然后从水柱中间剪断，看有无水流出(大部分方案)。

2、将毛细管插入水中，用刻度尺测量水在管中上升的高度，将毛细管上端位置移到水柱液面下方，看有无水流出。

3、分别将粗细不同的毛细管插入水中,用刻度尺测量水在各管中上升的高度。然后从水柱中间剪断，看有无水流出。

4、将毛巾一端浸入水中，水会沿毛巾吸到较高位置，把毛巾另一端挂在脸盆外，在重力作用下水会流到脸盆外，调节外端毛巾高度，观察水流

动情况。如图：

交流实验改进情况：

1、用墨水着色提高可见度；

2、用粗细不同的毛细管比较水在各管中上升的高度差别；

3、上述方案四改进最明显，让人感到非常惊喜。

交流遇到的困难及解决方法：

1、水柱上升不明显,用上述改进(2)解决。

2、用细电话线半透明的绝缘护套进行试验，发现管子上升水面以上有一段水柱并保持一定高度，管子下降则水面以下有一段空气柱，并保持不变。

3、共同困惑：为什么会出现毛细现象。

交流实验结果：

1、水在细管中能上升一段距离。

2、管子越细上升越明显。

3、不管怎样处理水都不能从上端流出。当毛巾上端高于盆内水面时，水就不能流出。

在以上在探究过程中，必要时提出如：你是怎样做的？你观察到了什么？你怎么会想到这样好的办法的？你在做实验之前对结论是怎样猜测的？你们同学之间有没有分歧？是求同存异,还是达成共识？

对学生想法及时肯定，不要把自己想法强加给学生。学生交流话题走远，应及时引导到正题。当学生有新发现或创新时，不但要表扬，更要鼓励他们说出创新的思路。

二、探究能的转化和能量守恒定律

现象比较、寻找真谛：

提问：离心式水泵、活塞式抽水机能将水源源不断的抽到高处。而毛细现象却不能做到这点。这两种情况有何不同？通过比较同学们发现了什么？

演示1：用太阳能电池板给音乐蜂鸣器供电，可以听到音乐，请学生说明能量如何转化；将太阳能电池板分别朝向明暗不同的方向，比较音乐蜂鸣器发声情况的变化，说明什么问题。

演示2：拉动卷在微型发电机连杆上的绳子，观察小风扇转动情况，请学生说明能量如何转化；用快慢两种速度拉绳子，观察小风扇转动情况，又说明什么问题。

通过以上讨论，同学们得到什么启发？结合其他有关的能量转化的现象你能得到什么结论？

阅读理解、寻找答案：

同学们可以阅读课本，并讨论定律中有关疑问。如果仍有问题可以交给全班解决。思考：我们做了这么多的实验，是否能直接得出“能的转化和守恒定律”？从实验过程加以分析。

要点探讨、加深理解：

在定律中“创生”和“摩擦产生热”中的“产生”有什么区别？同样“消灭”与“水轮机带动发电机发电,机械能减少”中的“减少”有什么区别？你能举出哪些能量转化的例子？

设计实验、拓宽思路：

提问：能的“转化”与“转移”有什么区别？同学们能否举出能量转移的实例吗？讨论：同学们想一想，机械能是否能转移？老师这儿有小车和木块及小球，请大家设计实验来证实你的想法。

根据学生讨论，由学生动手验证。

讨论：同学们还能举出其它能量转移的实例吗？

三、巩固小结：探究“永动机”能否实现，巩固定律内容，提高解决问题能力

1、阅读“永动机”内容。思考什么是永动机？课本上的永动机模型能工作吗？用所学内容进行解决。学生可以利用斜面知识计算。

2、结合学生自主实验，提问：同学们你们对毛细现象的结论还感到失望吗？为什么？把你现在的想法说给同学听听。从现实的感性认识进一步否定永动机的可能。

3、探讨综合问题：面对严峻的能源短缺问题，科学家正寻找一种不需要高温就能使水分解成氢气和氧气的催化剂。以减少水分解所需提供的能量。请同学们思考讨论，水所含的化学能远远小于分解产生的化学能，而人为提供的热能却较少。是否意味着不符合能的转化和守恒定律了呢？如果还符合,能量可能来自哪里？生成的氢气和氧气可能会怎样状态？请通过讨论和大胆合理的推测,预计结果。并说明理由。

四、课后探讨作业

1、从网上或其它资料查找永动机模型。探讨它们为什么不能工作。

2、现在世界各国的专利局一概拒绝永动机申请专利。谈谈你的看法。

3、通过这次自主实验你有什么体会。

4、将各自的实验与大家共享

仔细揣摩实验方案。

分组：以方便自愿为主，老师调整为辅。

课后认真探究，团结协作，完成实验内容。

各小组把实验情况汇报老师。

派代表交流探究情况。不够详尽的本组同学可以补充。

着重说明小组在探究过程中，材料选择、实验方案、实验改进情况、遇到的困难及解决方法、结果等方面的亮点。

并介绍实验是怎样做的，观察到了什么，怎么会想到这样好的办法的，在做实验之前对结论是怎样猜测的，同学之间有没有分歧，是求同存异,还是达成共识。

把实验过程简要的演示给全体同学。

仔细对比，寻找本质上的区别，得出类似“能量不能创生”的结论。

观察实验，说明能量如何转化。

比较“光线强弱”和“拉动卷绳子快慢”对实验结果的影响，得出类似“能量不能消灭”的结论。

阅读课本，提出问题。

思考理解，我们做的都是定性实验。

区别并说明文字含义。

从学过知识寻找实例。如热传递。

讨论、设计实验动手实验，证实想法。

多角度思考，拓宽思路。

用斜面知识计算。课本上的永动机模型无法工作。

简要说明想法

讨论。大胆合理的推测,预计结果，并说明理由。

形成书面材料，同学间交流，后反馈给老师。

近来有关永动机诈骗的新闻常有发生，被骗者并非没有学过这部分知识，只是面对是似而非的现象没有足够的认识能力和观察事物的敏锐眼光。

为培养学生的创新能力、激发学生的兴趣，让学生亲自动手实验，证明永动机是无法实现的。使学生在探索过程中得到对能量守恒的感性认识,理解尊重科学的重要性。

由于该实验操作难度小，探究过程较为简单，学生动手重点在于选择材料，设计实验方案，分组实验有利于团结协作精神的培养。

课前了解学生动手情况，做到有备无患。

交流探究过程，让学生有展示自己才华的机会，体验成功的快乐。

交流时，学生关注其他小组实验方案与自己有何不同，哪些设计比自己巧妙，哪些想法比自己高明。从而达到成果共享的目的。

将各组同学的困惑给全班思考，有利于增加思维的广度。

反复提出这些问题既可以让同学了解其他同学的想法，还能让学生思考自己他们已经做到，但没有上升到理性认识的问题。以及了解集体合作过程中可能出现的问题和解决方法。

该问题目的在于让学生比较两种情况的能量供给，思考得出：一种能量的增加基于另一种能量的消耗。

演示实验是为了让学生思考方向较明确。通过思考得出：各种能量之间是可以转化的,一种能量的减少意味着另一种能量的增加。

初步形成能量守恒的意识。

阅读较容易内容节约时间。

体会“定性”和“定量”两种层次的差异，避免武断。

加深理解：某种能量可以增减，但总量不变。

讨论并动手操作，增加“能量转移”的感性认识。

联系所学知识，拓宽思路。如热传递等。

通过计算绳子顶端受到两边拉力相等。若不计摩擦力能匀速转动。但不能对外做功；而实际上阻力总是存在，就是不输出能量也不能永远运动。

让学生自觉意识到崇尚科学的意义。

接触新问题促进理性思考。

（本节课容量较大，根据课堂进展情况可作适当调整，如第3问题难度较大，可略去。）

在探究学习后学会反思。

课后思考1、“能量守恒定律”有实验为依据师生心里都感到踏实。小组探究实验的成功是关键。

2、通过学生自主实验发现，学生的潜能很大，我们只顾知识不顾能力是不应该的。

3、在学生有创新或发现时，鼓励他们说出“你是怎样想到的”很有必要。这往往是方法教学的有效途径。

4、本节教材内容容量很少，是进行探究教学的好时机，充实课堂教学内容，提高学生能力，又解决了探究教学费时的矛盾。