6. 能源的开发与利用教案评析

能源的开发与利用

授课老师：赖再林

授课班级：高一（4）授课时间：2019.6.21

核心素养：

物理观念：知道发现能量守恒定律的重大意义，了解能量耗散的概念

科学思维：会用能量守恒的观点分析、解释一些实际问题

科学态度：感知我们周围能源的耗散，树立节能意识。

教学目标：

理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散；

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。

教学重点、难点：

教学重点

1．能量守恒定律的内容．

2．应用能量守恒定律解决问题．

教学难点

1．理解能量守恒定律的确切含义．

2．能量转化的方向性．

教学方法：

探究、讲授、讨论、练习

教学活动：

[新课导入]

我们在初中已经学过能量的初步知识，知道自然界存在各种不同形式的能量—机械能（动能和势能）、电能、内能、化学能、核能等，接触过的的声、力、热、光、电、磁等各种现象都与能量有密切的联系。

能量的多样性：能量—机械能（动能和势能）、电能、内能、化学能、核能等

各种形式能量的相互转化

现实生活的经验告诉我们，各种形式的能量是可以相互转化的。

空气的机械能转移到柳枝上. 例如

1.风吹动柳枝摆动内能由火炉转移到冰. 2.放在火炉旁的冰融化变热电能转化为光能. 3.电流通过灯泡，灯泡发光光能转化为化学能. 4.植物进行光合作用思维拓展

课件展示各种图片，让学生认真观察，并说明各种装置能量的转化情况.通过图片展示，让学生更加形象地感受能量的转化或转移过程,为能量守恒定律的提出作准备.

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学生通过认真观察图片并回顾相关知识，归纳总结：

图1：太阳能电站：太阳能转化为电能

图2：内燃机车：内能转化为机械能

图3：水电站：机械能转化为电能

图4：水果电池：化学能转化为电能

师：自然界除了我们在上几节学过的机械能之外，还有各种各样的能量，并且各种能量能够互相转换，那么在能量的转化和转移过程中，是否和机械能守恒定律一样，也是能量守恒呢?

[新课教学]

一、能量守恒定律

师：下面大家阅读教材中有关能量守恒定律建立的过程，思考相应的问题．

(学生阅读课本，总结能量守恒定律的表达方式) 1．导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是什么?

（导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是确立了永动机的不可能性和发现了各种自然现象之间的相互联系与转化）

2能量守恒定律的内容是什么?

（能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式．或者从一个物体转移到另外一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总和保持不变）

①

永动机不可能制成

课件展示：大约在1570年，意大利有一位教授叫泰斯尼尔斯，提出用磁石的吸力可以实现永动机。

他的设计如图所示，顶端是一个磁石，铁球受磁石吸引可沿斜面滚上去，

滚到上端，从小洞落下，经曲面返回，复又被磁石吸引，铁球就可以沿曲线途径连续运动下去。

学生思考讨论：这个永动机真的能否实现呢？（既然磁铁能够将小球沿斜面吸引上去，小球B就不会从小洞掉下去，也即该小球就不可能正常工作）

观察图中的汽车，学生思考讨论：这个永动机真的能否实现呢？（也不可能，磁铁和铁块之间是内力，不能够改变物体的运动状态）

层出不穷的永动机设计方案，都在科学的严格审查和实践的无情检验下一一失败了。

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1775年，法国科学院宣布“本科学院以后不再审查有关永动机的一切设计”。

制造永动机的美好梦想虽然破灭了，但是，反思这一失败的探索过程，它从反面给人类以启迪：永动机不可能制成，是不是说明自然界存在着一条法则，它使我们不可能无中生有地获得能量？也就是说自然界各种能量之间存在着一定的转化关系。从另一个侧面证明了能量是转化和转移的，能量可能守恒。

②科学家对能量守恒的探索

对于能量守恒，科学家进行了长期的探索：1801年，戴维发现了电流的化学效应；1820年，奥斯特发现了电流的磁效应；1821年，塞贝克发现了温差电现象；1831年，法拉第发现了电磁感应现象；1840年，焦耳发现了电流的热效应；1842年，迈尔表述了能量守恒定律，并计算出热功当量的数值；1843年，焦耳测定了热功当量的数值。从而，确立了电化学、电和磁、电和热、力和热等自然现象之间的联系。1847年，亥姆霍兹在理论上概括和总结了能量守恒定律。……

对能量守恒定律贡献比较大的科学家有：德国物理学家和医生迈尔，英国物理学家焦耳，德国物理和生理学家亥姆霍兹

发现能量守恒定律的历史表明，能量守恒定律的发现不是偶然的，它是人类对自然认识发展到一定阶段的产物；除了物理学外，别的学科对能量守恒定律的发现也有贡献。

能量守恒定律的建立过程，是人类认识自然的一次重大的飞跃，是哲学和自然科学长期发展和进步的结果．它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式。和谐美是科学的魅力所在

二、能源和能量耗散

大家下面思考这样一个问题：既然能量是守恒的，我们为什么还要节约能源. 带着这个问题,大家阅读课本有关能量和能量耗散的内容，回答相关问题.

(学生阅读教材，了解人类应用能源的历程，能源对人类社会发展所起的作用；人类在利用能源的同时也对环境造成了严重污染)

1．阅读资料：能源利用的三个时期

①柴薪时期；出现年代：五六十万年前

火的使用是人类在能源利用上的第一个里程碑，它使人类脱离了茹毛饮血的时代。

②煤炭时期；出现年代：2000年前

蒸汽机的广泛使用，带动了工业革命和资本主义社会的成长。

③石油时期；出现年代：19世纪80年代

内燃机的发展推动了19世纪末，20世纪初开始的机械化和电气化进程。

2．师：什么是能量耗散?

学生回答。（然料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，它就不会再次自动聚集起来供人类重新利用，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，热和光被其他物质吸收后变为周围环境的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用．这种现象叫做能量的耗散）

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3．师：能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解?

学生回答。（能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明，在能源利用的过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并没有减少．但是可利用的品质上降低了，从便于利用变为不便于利用了）

（这说明能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性）

三

节约能源

为什么要节约能源

（1）能源短缺

2015年世界能源统计年鉴的最新数据显示，世界石油总储量为1.15万亿桶，仅供开采41年；全球天然气储量为186.9万亿立方米，仅供开采52.8年。世界煤炭探明储量只能满足目前生产和生活水平114年的全球需要。

（2）环境恶化

地球变暖，冰山融化，沿海城市面积逐渐减少

，汽车尾气，雾霾

（3）能量耗散

正是因为能量转化的方向性，能量的利用受这种方向性的制约，所以能量的利用是有条件的，也是有代价的，节约能源同时开发可再生能源）

四、小结：能量守恒定律、能量耗散

[课堂训练]分析钻木取火、汽车急刹车的过程中，能量的转化情况。

[布置作业] 1、2。

板书设计：

一、能量守恒定律

二、能量耗散

三. 为什么要节约能源

（1）能源短缺

（2）环境恶化

（3）能量耗散

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