6. 能源的开发与利用教学内容

第10节 能量守恒定律与能源

岷县四中 林锁红

【教材分析】

本节内容安排在学习了机械能之后，学生已经有了有关能量转化的一些图景，体会到能量概念是对自然现象的抽象和概括。从而从“机械能的转化与守恒”联想扩展到“自然界中各种能量在转化和转换中总能量守恒”。

【学情分析】

学生通过机械能的学习，已经形成了有关能量转化的一些图景，具备了从“机械能的转化与守恒”联想扩展到“自然界中各种能量在转化和转换中总能量守恒”的基础。

【教学目标】

1、知识与技能

1．知道能量是一个重要的物理量，知道能量守恒确立的两类重要事实。

2.能应用能量守恒解决一些问题。

3.知道能量耗散，了解自然界中宏观过程中的能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识到提高效率的重要性，

4.知道能源短缺和环境恶化是关系到人类社会能否持续发展的重大问题，增强节约能源和环境保护的意识。

2、过程与方法

通过文献查阅和调查研究的方法、问题讨论法

3、情感、态度与价值观

通过文献查阅和调查研究的方法，使学生认识到能量守恒定律是人们认识自然的重要工具，能源关系到人类的衣食住行，关系到国家的兴旺发达。培养节约能源和环境保护的意识。

【重点难点】

1、能量守恒定律、能量的耗散

2、

能量守恒定律的理解

【教学过程】

一、课前准备

A、通过调查的形式，搜集生产、生活中与能源有关的资料，能弄清楚涉及了那些能量、能量的转化方向、能量转化中那些力做工引起了各种形式能量的转化和转移。

B、通过获取素材、整理素材、形成观点的过程，认真体会能量是更深层次上反映运动和相互作用的本质，能量守恒定律是人类认识自然的重要工具。 二．新课教学

一）能量守恒定律

1、能量形式的多样性

2、能量的转化

3、能量守恒定律:

能量既不可会消灭，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一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变．

4 、能量守恒定律的普遍性和重要性

二）、能源和能量耗散

1、能源的利用经历

2、能量耗散

三．教学过程过程

问题1：在验证机械能守恒定律的实验中，重物带着纸带下落时，计算结果发现，减少的重力势能的值大于增加的动能的值，即机械能的总量在减少．原因就是纸带和打点计时器之间的摩擦力和空气的阻力等．是不是考虑了各种摩擦和阻力后这部分能量就消失了呢? 学生根据所学知识总结归纳：没有，它转化成为除机械能外的其他的能量了．

教师引导：它转化成了机械能外的其他形式的能量，除重力、弹力之类的力外，其他任何力对物体做功使物体的机械能增加或减少的过程，实质上都是其他形式的能与机械能相互

转化的过程，在转化的过程中，能的总量是不变的．这是大自然的一条普遍的规律，而机械能守恒定律只是这一条普遍规律的一种特殊情况．

问题2：验证机械能守恒定律中，减少的机械能转化为内能．生活中还有很多这样能量转化或转移的例子，同学们能否举出几例，并说明其中的能量转化或转移过程? 学生举例：1、在摩擦生热的现象中，克服摩擦力做多少功，就有多少机械能转化成等量的内能

2、通过电流的导线变热，电能转化成内能

3、灼热的灯丝发光，内能转化成光能

4、燃料燃烧生热，化学能转化成内能；

参考案例：

演示实验1：在一个玻璃容器内放入沙子，拿一个小铁球分别从某一高度释放，使其落到沙子中。

思考：小球运动过程中机械能是否守恒？请说出小球运动过程中能量的转化情况。

演示实验2：在盛有水的玻璃容器中放一小木块，让小木块在水中上下浮动，过一段时间，小木块停止运动。

思考：小木块运动过程中机械能是否守恒？请说出小球运动过程中能量的转化情况。

能是状态量，功是过程量。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。如举重运动员把重物举起来,对重物做了功这一过程中,运动员通过做功消耗了体内的化学能,转化为重物的重力势能.并且,运动员做了多少功,就有多少化学能转化为重力势能。能量的具体值往往无多大意义,我们关心的大多是能量的变化量,能量的变化必须通过做功才能实现,某种力做功往往与某一具体的能量变化相联系。

问题3：分析常见力做功与能量转化的对应关系：

重力做功：

弹力做功：

电流做功：

解答：重力做功：重力势能和其他能相互转化；

弹力做功:弹性势能和其他能相互转化；

电流做功:电能和机械能等其他形式的能相互转化；

从上面的例子我们可以看出，能量之间是可以相互转化或转移的．以上实验表明，各种形式的能量可以相互转化，一种能量减少，必有其他能量增加，一个物体的能量减少，必定其他物体能量增加，能量的总和并没有变化。这就是我们今天要学习的能量守恒定律。

引导学生阅读教材，说出能量守恒定律的内容，并引用教材上的话，说明能量守恒定律的建立有何重大意义。

补充资料：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。……

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。

师生总结：

1．能量守恒定律的内容：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一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变．

2．定律的表达式：E初=E终

E增=E减

3．发现能量守恒定律的意义：能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃，

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．

问题4：既然能量是守恒的，不可能消灭，为什么我们还要节约能源?

教师进行情景的引导：匀速的汽车刹车后可以停下来，但是停下来的汽车不能主动运动起来；沙漠沙化后不能自发变成绿洲；打碎的镜子不能恢复原状，人死不能复生等，在提示着我们自然界的一些宏观过程有着一定的方向性。

学生举例: 从上面的例子我们可以看出:在能量的转化和转移过程中，能的总量是守恒的，但能量的品质却降低了，这叫做能量耗散。

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,但在利用的品质上降低了,从便于利用的变成不便于利用的了。是能源危机更深层次的含意,也是“自然界的能量虽然守恒,但还是要节约能源”的根本原因。

师生总结：

1、能量耗散：流散的内能无法重新收集起来加以利用的现象叫做能量耗散。

2、能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性。

环节三：布置作业：课后习题：

1、2、3

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十.机械能守恒定律与能源

一）能量守恒定律

1、能量形式的多样性

2、能量的转化

3、能量守恒定律:

能量既不可会消灭，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一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变．

4 、能量守恒定律的普遍性和重要性

二）、能源和能量耗散

1、能源的利用经历

2、能量耗散