10. 能量守恒定律与能源 教学设计 教案

教学准备

1. 教学目标

1、知识与技能

理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散；

2、过程与方法

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、态度与价值观

（1）感知我们周围能源的耗散，树立节能意识；

（2）通过能量守恒定律的教学，让学生领略物理规律的和谐美和简洁美，发展对科学的好奇心与求知欲。

2. 教学重点/难点

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；能量转化的方向性。

3. 教学用具

多媒体、板书

4. 标签

教学过程

一、能量守恒定律

1.基本知识

（1）定律内容

能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变．

（2）建立定律的两个重要事实

①确认了永动机的不可能性．

②各种自然现象之间能量的相互联系与转化．

(3)机械能守恒定律与能量守恒定律的关系

机械能守恒定律是能量守恒定律的特殊背景下一种特殊表现形式．

2．思考判断

（1）当一个物体的能量减少时，一定有其他物体的能量增多．(√)

（2）做功越多，能量的转化也越多．(√)

（3）外力对物体不做功，这个物体就没有能量．(×)

探究交流

一个叫丹尼斯·李(Dennis Lee)的美国人在《美国今日》、《新闻周刊》等全国性报刊上刊登大幅广告，在全美各地表演，展示其号称无须任何能源的发电机．你认为这种发电机能造出来吗？

【提示】不能．能量守恒定律是自然界最普遍、最重要、最可靠的规律之一，物体间只能发生能量的转化或转移，但总能量不变，任何事物都不可能违背能量守恒定律．丹尼斯·李发明的发电机不消耗其他能量而源源不断地产生电能，违背了能量守恒，因此这种发电机不能制造出来.

二、能源和能量耗散

1.基本知识

（1）能量耗散

燃料燃烧时把自己的热量释放出去，电池中的化学能转化为电能，它又通过灯泡转化成内能和光能，热和光被其他物体吸收之后变成周围环境的内能，我们无法把这些散失的能量收集起来重新利用．

（2）能源危机的含义

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，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的了．

（3）能量转化的方向性与节约能源的必要性

能量耗散反映了能量转化的宏观过程具有方向性，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的，所以自然界的能量虽然守恒，但还是很有必要节约能源．

2．思考判断

（1）煤、石油、天然气属于常规能量．(√)

（2）电能、焦炭、氢能属于一次能源．(×)

（3）冒起的煤烟和散开的炭灰可以重新合成一堆煤炭．(×)

探究交流

近几年流行一种“自发电电动车”(如图)，基本原理是将一小型发电机紧靠车轮处，车轮转动时，带动发电机运转，发出的电又继续供给电动车，你认为仅靠这种方式，电动车能持续运动下去吗？

【提示】仅靠这种方式，不能使电动车持续运动下去．因为靠这种方式，只能将电动车的一部分能量收集起来，但电动车运动时受到的阻力做负功，不断把电动车的机械能转化为内能，根据能量守恒定律，要想使电动车持续运动下去，必须不断地给电动车补充新的能量，如用脚蹬电动车或给电动车的电源充电.

三、对功、能关系的理解

【问题导思】

1．能量转化用什么量度？

2．某种力的功常与某种能量转化相联系，对吗？

3．常见的功能关系有哪些？

1．功与能量的转化

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．

2．功与能的关系

由于功是能量转化的量度，某种力做功往往与某一种具体形式的能量转化相联系，具体功能关系如下：

误区警示

功与能是两个不同的概念，功是力在空间上的积累，做功需要一个过程，能反映了物体对外做功的本领．二者有本质的区别，且功与能不能相互转化，但物体的能量转化是通过做功来实现的．

例：如图所示，质量为m的小铁块A以水平速度v0从左侧冲上质量为M、长为l置于光滑水平面C上的木板B，刚好不从木板上掉下，已知A、B间的动摩擦因数为μ，此时木板对地位移为x，求这一过程中：

（1）木板增加的动能；

（2）小铁块减少的动能；

（3）系统机械能的减少量．

【审题指导】求解本题应注意以下三点：

（1）木板增加的动能等于它受到的合力做的功．

（2）铁块减少的动能等于它克服合外力做的功．

（3）系统机械能的减少量等于系统克服摩擦力做的总功．

【答案】(1)μmgx(2)μmg(x＋l)(3)μmgl

规律总结

两个相互作用的物体有相对运动时，例如一个物体在另一个物体上滑动，子弹打木块等．此时两物体所受的作用力大小相等，方向相反，求解功时应分别对应相应的位移．系统产生的内能，等于摩擦力与相对位移的乘积．

四、对能量守恒定律的理解

【问题导思】

1．能量守恒定律有条件吗？

2．能量守恒定律有什么重要意义？

3．应用能量守恒定律分析问题的一般步骤是什么？

1．能量守恒定律的重要意义

（1）能量守恒定律是普遍适用的，对宏观世界与微观世界、高速运动与低速运动等都成立．

（2）能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系，对人类认识自然、改造自然起着重要的指导作用．