一、能量守恒定律优质课教案

《能量守恒定律》教学设计

浙江省磐安中学

孔瑾瑾

一、教材分析

本节内容是对本章知识的总结与拓展。从能量守恒定律入手，从机械能守恒定律向普遍的能量守恒定律拓展，阐述了能量守恒定律的内容及定律得出的艰辛历程，让学生体会科学家不畏艰辛的探索精神，并且指出能量守恒定律建立的意义，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,展示了科学的和谐美。教材的第二部分：能源和能量耗散，从生活实际出发，让学生了解自然界中热传导过程和能量转化、转移是有一定方向的，让学生了解能源对人类文明的意义和由能源带来的环境问题，引入可持续发展的理念。

二、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，体会到能量概念是对自然现象的抽象与概括，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是否守恒”的基础。同时，高中阶段是学生人生观、世界观形成的一个重要时期，通过本堂课的教学意在培养学生的可持续发展观和团结协作的主人翁精神。

三、教学三维目标

（一）、知识与技能：

1．了解各种不同形式的能，知道能量是一个重要的物理量。

2．能够叙述能量守恒定律的内容，知道定律建立的过程，会用能量守恒的观点分析、解释实际问题，认识能量守恒定律建立的伟大意义。

3．了解能量耗散，了解自然界中宏观过程的方向性。

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大问题，增强节约能源和环境保护意识。

（二）、过程与方法：

1．通过指导学生分析事例，培养学生分析问题和理论联系实际的能力。

2．通过指导学生阅读教材，培养学生的自学能力。

（三）、情感态度与价值观：

1．了解能量守恒定律的建立过程，培养团结协作和不断探索的精神。

2．感知我们周围能源的耗散，树立节能意识。

3．了解大量的能源消耗带来的全球性环境问题,树立环保意识。

四、教学重点

能量守恒定律的内容及意义。

五、教学难点

1．会用能量守恒的观点分析、解释实际问题。

2．节约能源和环境保护的具体措施。

六、教学策略与手段：实验演示、讨论与归纳、多媒体展示

七、教具准备：PPT、日光灯管、魔术球、水果电池、玻璃球连通装置、气体做功装置、单摆。

八、教学过程

1．引入新课

师：同学们，大家好！著名的财经作家余胜海写了一部书叫《能源战争》。书中，他写道：能源一直是全球经济发展中的热点和难点问题，进入２１世纪，能源的匮乏将进一步成为各国竞争、冲突的重要根源。

确实如此，从第一次石油危机到海湾战争、伊拉克战争以及现在的中东问题，其背后无不隐藏着能源战争的影子。那么今天，我们就要来探讨一下能量和能源的问题。学习了今天的知识以后，很有可能你将成为未来拯救世界的英雄！

2．新课讲授

一、能量守恒定律

师：我们生活在美丽的大自然，自然界就是一幅各种能量转化交织而成的美丽图景。自然界的物质在做各种运动，每一种运动都有一种能与之相对应，我们把一个物体能对外做功就叫做这个物体具有能量，运动的形式是多种多样的，能量的的形式也是多种多样的，你能说说生活中有那些能量形式吗？

［板书］：一、能量守恒定律

（一）、能量的概念：一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量。

（二）、能量的多样性：对应于不同的运动形式，能的形式也是多种多样的。

生：动能、势能、化学能、生物能、潮汐能、太阳能、核能等等。

师：能的形式多种多样，那先让我们回顾一下，之前我们学习过的几种形式的能，（ＰＰＴ展示）物体由于运动而具有的能叫动能，物体由于高度而具有的能叫重力势能，由于形变而具有的能叫弹性势能，势能和动能统称为物体的机械能。除了机械能还有：电能、内能、化学能、电磁能、核能、风能等等，这些能量之间有什么样的联系吗？

生：可以相互转化

师：很好，你能例举生活中能量转化的例子吗？（请学生回答）

生：燃料燃烧、光合作用等

师：现代生活离不开电能，通过哪些形式可以把其他形式的能转化为电能呢？（ＰＰＴ展示）

师：下面让我们做几个小实验，看看能量是如何转化的。（注意学生观察实验的习惯培养。）

（实验操作：先介绍实验器材。）

①水果电池：把化学能转化为电能。

②连通玻璃球实验：内能转化为机械能。

③压缩空气使硝化棉燃烧：机械能转化为内能

师：既然各种能量之间可以相互转化，那么在转化的过程中有什么规律可寻吗？让我们先来做一个勇敢者的游戏

（学生配合，挂有重锤的单摆，把重锤拉至学生的鼻尖释放，要求学生保持不动，当重锤再次摆到接近学生鼻尖的位置时，要求学生保持不动。）

师：重锤会碰到鼻尖吗？不会。请一位同学用已经学习过的知识来解释一下。

生：在单摆摆动时，动能与势能发生相互转化，而机械能的总量保持不变（忽略空气阻力），所以最高点的位置不会发生变化，不会碰到鼻子。

师：很好，能量在转化的过程中遵循能的总量是保持不变的规律。科学家通过对自然界各个方面进行研究之后，总结得出的这条规律，我们把它叫做能量守恒定律。

［板书］：（三）、能量守恒定律

1．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。

（学生一起朗读，老师解释其三方面的含义）

2．表达式：E初＝E终

；△E增＝△E减

3．能量守恒定律的建立过程

思考：能量守恒定律是如何得出的呢？它建立的过程是一帆风顺的吗？阅读书本８１页的内容，回答以下问题：

（1）导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是什么？

（2）能量守恒定律是谁发现的?

（学生阅读书本３分钟，请学生回答问题。）

（1）导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是什么？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。

（物理学史：介绍永动机。历史上有很多不相信能量守恒定律的人，挖空心思想发明一种不消耗能量，却能不断对外做功的机器——永动机，你认为它一旦转动起来就能永远转动起来吗？焦耳在研究永动机的过程中发现了真理，测出了热功当量，提出了能量守恒的观点。）

（2）能量守恒定律是谁发现的? 自然科学各方面的成就，为建立能量守恒定律作了必要的准备．能量守恒定律的最后确定，是在19世纪中叶由迈尔、焦耳和亥姆霍兹等人完成。（介绍三位物理学家：德国医生迈尔是从生理学的角度开始对能量进行研究的。1842年，他从“无不生有，有不变无”的哲学观念出发，分析了25种能量的转化和守恒现象，成为世界上最先阐述能量守恒思想的人。英国物理学家焦耳从1840年到1878年将近40年的时间里．研究了电流的热效应，压缩空气的温度升高以及电、化学和机械作用之间的联系，做了400多次实验，用各种方法测定了热和功之间的数量关系，为能量守恒定律的发现奠定了坚实的实验基础。在1847年，当焦耳宣布他的能量观点的时候，德国学者亥姆霍兹在柏林也宣读了同样课题的论文。亥姆霍兹在论文里对能量守恒定律作了一个清晰、全面而且概括的论述，使这一定律为人们广泛接受。）

4．能量守恒定律发现的意义：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。（请一位同学朗读）

师：经过了解，同学们是否认同能量守恒定律了呢？

生：认同

实验④：魔术球（静电球）使日光灯管发光

问题：实验中，能量如何转化？能量还是否守恒？

师：解释原因。能量由电场能转化为光能和内能。

5．能量守恒定律的应用：中微子的发现（注意科学家探索精神的介绍。）

二、能源和能量耗散

师：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？

师：什么是能量耗散? 生：燃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。

师：能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解?

生：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。

师：这说明什么问题? 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。（解释一下自然界中宏观过程的方向）

师：我们为什么要节约能源呢? 生：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。

［板书］：二、能源和能量耗散

1．能量耗散

2．节约能源

师：能源，是人类敕以生存和进行生产的不可缺少的资源。近年来，随着生产力的发展和能源消费的增长，能源问题已被列为世界上研究的重大问题之一。你知道我们使用的能源有哪些吗？

生：煤、石油、天然气等。

师：总结能源的分类。常规能源：煤、石油、天然气。新能源：核能、太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能等。

问题：常规能源的大量消耗，会带来什么样的社会问题呢？

（播放视频：石油枯竭的世界）

思考：解决能源危机的方法？

学生答案：一是广泛开源，积极开发和利用各种能源。在继续加紧石油勘探和寻找新的石油产地的同时，积极开发丰富的煤炭资源，还要大力开发水能，生物能等能源，加强核能、太阳能，风能、沼气，海洋能，地热能以及其他各种新能源的研究和利用，从而不断扩大人类的能源资源的种类和来源。

二是认真节流。所谓节流，就是要大力提倡节约能源。节能是世界上许多国家关心和研究的重要课题，甚至有人把节能称为世界的“第五大能源”与煤、石油和天然气、水能、核能等并列。

三、小结

我们收获了多少？

（一）能量守恒定律

1．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。

2．建立过程。

（二）能源与能量耗散

1．内容：能量转化具有方向性。

2．为什么要节约能源。

四、课外作业

太阳能的储存一直是个难题。科学家发现,盐水湖被太阳晒久了,湖底的温度会越来越高,并难以通过湖水的对流将热散发出去，而淡水湖不具备这一特点。根据这一特点,可以利用盐水湖来储存太阳能。

你能分析这是为什么吗?你能根据这规律设计出一种储存太阳能的具体方案吗？

板书设计

一、能量守恒定律

1．能量的概念

2．能量的多样性

3．能量守恒定律

二、能源与能量耗散

1．能量耗散

2．节约能源