課題
能量守恒定律
單元
3
學(xué)科
物理
年級
高二
學(xué)習(xí)
目標(biāo)
物理觀念：知道能量守恒定律及永動(dòng)機(jī)不可能制成。
科學(xué)思維：能根據(jù)能量守恒定律解釋永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因。
科學(xué)探究：通過能量守恒定律的應(yīng)用，養(yǎng)成與他人合作探究的習(xí)慣，體驗(yàn)科學(xué)家探究規(guī)律的艱辛與執(zhí)著。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：學(xué)習(xí)科學(xué)家執(zhí)著探索的科學(xué)精神，實(shí)事求是的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，培養(yǎng)探究科學(xué)的興趣。
重點(diǎn)
能根據(jù)能量守恒定律解釋永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因。
難點(diǎn)
能根據(jù)能量守恒定律解釋永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因。
教學(xué)過程
教學(xué)環(huán)節(jié)
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
導(dǎo)入新課
讓“飲水小鴨”“喝” 完一口水后，直立起來。直立一會兒，又會慢慢俯下身去，再“喝”一口，然后又會直立起來。如此循環(huán)往復(fù)
這種“飲水小鴨”玩具是一架永動(dòng)機(jī)嗎?
觀察“飲水小鴨”玩具的應(yīng)用。

通過觀察生活中小玩具的原理，引出新課。
講授新課
一、探索足跡
人類對能量的認(rèn)識
人類對能量的認(rèn)識能量的概念是人類在對物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行長期探索中建立起來的。所有自然現(xiàn)象都涉及能量，人類的任何活動(dòng)都離不開能量。能量具有不同的形式，有描述熱運(yùn)動(dòng)的內(nèi)能、描述機(jī)械運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能、描述光輻射的光能，等等。不同形式的運(yùn)動(dòng)都可以用能量來描述。
1798年：倫福德的實(shí)驗(yàn)表明熱的本質(zhì)是運(yùn)動(dòng)。
1820年：奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)。
1821年：塞貝克發(fā)現(xiàn)溫差電現(xiàn)象。
1831年：法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
能量守恒觀念的形成
能量守恒觀念的形成由于能量既抽象又以各種不同的形式廣泛存在，所以能量守恒思想的萌芽及產(chǎn)生并不是一蹴而就的。從各種實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，再到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的被質(zhì)疑，科學(xué)家們付出了大量的努力。應(yīng)該說，人類對能量的認(rèn)識過程，體現(xiàn)了科學(xué)前輩們對“守恒”這一科學(xué)思想的追尋。從18世紀(jì)末到19世紀(jì)中葉，不同領(lǐng)域的科學(xué)家從不同角度都提出過能量守恒的思想。人類對能量守恒的認(rèn)識經(jīng)歷了一個(gè)由淺人深、由含糊到清晰的過程。
1836年：蓋斯發(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)放出的熱量與反應(yīng)步驟無關(guān)。
1841年：焦耳發(fā)現(xiàn)電流的熱效應(yīng)。
1842年：邁爾表述了能量守恒定律。
1843年：焦耳測定做功與傳熱的關(guān)系。
1847年：亥姆霍茲在理論上概括和總結(jié)能量守恒定律。
探究活動(dòng)1：觀察手機(jī)無線充電的過程，思考能量是如何變化的？
探究活動(dòng)2：觀察下列圖片，思考能量是如何變化的？
探究活動(dòng)3：觀察下列圖片，思考能量從何而來的？
思考：通過上述圖片，你可以得出什么結(jié)論？
能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。
能量可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。
能量不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失。
二、能量守恒定律
1 、內(nèi)容：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變。
2 、表達(dá)式：E初=E末
3 、意義：能量守恒定律是自然界最普遍，最重要，最可靠的自然規(guī)律之一，它與細(xì)胞學(xué)說，進(jìn)化論一起被恩格斯譽(yù)為十九世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)。
課堂練習(xí)1、行駛中的汽車制動(dòng)后滑行一段距離，最后停下來；流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮的光焰；降落傘在空中勻速下降；條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈，線圈中產(chǎn)生電流。上述不同現(xiàn)象中所包含的相同物理過程是 ( )
A．物體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能
B．物體的勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能
C．物體的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能
D．其他形式的能轉(zhuǎn)化為物體的機(jī)械能
答案：C
三、第一類永動(dòng)機(jī)
1、 第一類永動(dòng)機(jī)
概念：不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能源源不斷地對外做功.
結(jié)果：無一例外地歸于失敗.
原因：違背了熱力學(xué)第一定律.
2、永動(dòng)機(jī)給我們的啟示
人類利用和改造自然時(shí)，必須遵循自然規(guī)律.
（視頻演示不同永動(dòng)機(jī)失敗的原因）
永動(dòng)機(jī)：不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對外做功，這種機(jī)器叫永動(dòng)機(jī).人們把這種不消耗能量的永動(dòng)機(jī)叫第一類永動(dòng)機(jī).（不吃草的馬）
根據(jù)能量守恒定律，任何一部機(jī)器，只能使能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，而不能無中生有地制造能量，因此第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的.
課堂練習(xí)2、關(guān)于能源的利用和節(jié)能，下列說法正確的是( )
A．根據(jù)能量守恒定律，能源的利用率應(yīng)該是100%
B．由于能量既不會憑空消失，也不會憑空產(chǎn)生，總是守恒的，所以節(jié)約能源的意義不大
C．節(jié)約能源只要提高節(jié)能意識就行，與科學(xué)進(jìn)步無關(guān)
D．在能源的利用中，總會有一部分能源未被利用而損失掉
答案：D
了解人類對能量探索的歷史過程，體驗(yàn)科學(xué)改進(jìn)認(rèn)知的過程。
觀察圖片，結(jié)合生活實(shí)際，完成思考題。
總結(jié)結(jié)論。
閱讀能量守恒定律的內(nèi)容。
完成課堂練習(xí)。
了解永動(dòng)機(jī)。
動(dòng)畫演示永動(dòng)機(jī)的工作方式。
了解人類對永動(dòng)機(jī)的探索，明白不同永動(dòng)機(jī)失敗的原因。
完成課堂練習(xí)。
讓學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家執(zhí)著探索的科學(xué)精神，實(shí)事求是的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，培養(yǎng)探究科學(xué)的興趣。
將課本知識結(jié)合生活實(shí)際，提高知識的實(shí)用性，激起學(xué)生對學(xué)習(xí)知識的興趣。
學(xué)會歸納和總結(jié)。
通過學(xué)習(xí)人類對永動(dòng)機(jī)的探索過程，學(xué)習(xí)科學(xué)家執(zhí)著探索的科學(xué)精神。
拓展提高
1、“第一類永動(dòng)機(jī)”是不可能制成的,這是因?yàn)樗? )
A.不符合熱力學(xué)第一定律
B.做功產(chǎn)生的熱量太少
C.由于有摩擦、熱損失等因素的存在
D.找不到合適的材料和合理的設(shè)計(jì)方案
解析：第一類永動(dòng)機(jī)是指不消耗能量而且還能對外做功的機(jī)器,故違背了熱力學(xué)第一定律。
答案：A
2、(多選)下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象的說法中,正確的是( )
A.用太陽灶燒水是光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
B.風(fēng)車發(fā)電是風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能
C.核電站發(fā)電是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
D.生石灰放入盛有涼水的燒杯里,水溫升高是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
解析：C選項(xiàng)中是核能轉(zhuǎn)化為電能,D選項(xiàng)中是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,A、B選項(xiàng)正確。
答案：AB
3、汽車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后,沿斜面勻速下滑的過程中( )
A.汽車的機(jī)械能守恒
B.汽車的動(dòng)能和勢能相互轉(zhuǎn)化
C.汽車的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,汽車的總能量減少
D.汽車的機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,汽車的總能量守恒
解析：汽車能勻速下滑,一定受阻力作用,克服阻力做功,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,一部分內(nèi)能散發(fā)出去,汽車的總能量減少。
答案：C
完成拓展提高。
鞏固基礎(chǔ)知識。
課堂小結(jié)
能量守恒定律
1、內(nèi)容
2、意義
3、永動(dòng)機(jī)不可制成
總結(jié)本節(jié)課知識點(diǎn)。
幫助學(xué)生梳理基礎(chǔ)知識，建立知識框架。
板書
能量守恒定律
1、內(nèi)容
2、意義
3、永動(dòng)機(jī)不可制成

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