《物理（上册）》452-1（任婷）教案 第六章 第三节 能量的转换与守恒

课题第三节能量的转换与守恒课时1课时（45min）总25课时教学目标知识技能目标：了解热力学第一定律，知道能量守恒是自然界中最基本、最普遍的规律之一，能运用能量守恒定律解释一些自然界中能量的转化问题。（4）了解能源与人类生存和社会发展的关系，（5）知道可持续发展的重大意义。思政育人目标：（1）了解永动机不可能制成的原因，培养失败不言弃的精神（2）坚持绿水青山就是金山银山的理念，深怀对自然的敬畏之心，尊重自然、顺应自然、保护自然，为构建人与自然和谐共生的地球家园贡献自己的力量教学重难点教学重点：热力学第一定律教学难点：运用能量守恒定律解释一些自然界中能量的转化问题教学方法讲练结合法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计→→→传授新知（24min）→课堂讨论（10min）→课堂小结（3min）→作业布置（2min）教学过程主要教学内容及步骤设计意图课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件，完成课前任务请大家扫码观看“生活中的热力学第一定律”“永动机能量守恒”和“能源开发与应用”视频，并预习有关知识？生活中的热力学第一定律永动机能量守恒能源开发与应用【学生】完成课前任务通过课前的预热，让学生了解所学课程的大概内容，激发学生的学习欲望考勤（2min）【教师】使用文旌课堂APP进行签到，清点上课人数，记录好考勤【学生】班干部报请假人员及原因培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况问题导入（4min）【教师】提出以下问题：改变物体热力学能的两种方式是什么，请举例说明？【学生】思考、举手回答通过问题导入的方法，引导学生主动思考，激发学生的学习兴趣传授新知（20min）【教师】通过学生的回答引入要讲的知识知识点热力学第一定律❖【教师】讲解热力学第一定律如果将物体从外界吸收的热量表示为Q，外界对物体做功表示为W，用表示物体热力学能的变化量，则有这个公式表明了物体热力学能的变化量等于外界向它传递的热量与外界对它做的功之和，这就是热力学第一定律。对W，Q和的规定如下：（1）功W：外界对系统做功，；系统对外界做功，。（2）热量Q：系统吸收热量，；系统放出热量，。（3）热力学能的变化量：系统的内能增加，；系统的内能减少，。❖【学生】聆听、理解、记笔记❖【教师】讲解例题【例6-2】一定量的气体从外界吸收了的热量，热力学能增加了，请问是气体对外界做功还是外界对气体做功？做了多少功？❖【学生】聆听、理解、演算知识点能量守恒定律❖【教师】通过举例解释能量的转移与转化，讲解能量守恒定律（一）能量的转化和转移自然界中各种形式的能量都不是孤立的，不同形式的能量会发生相互转化，能量也会在不同的物体间转移。所谓“消耗能量”“应用能量”和“获得能量”，实质上都是能量相互转化或转移的过程。能量的转化与转移有着本质的区别，“转化”是指由一种形式的能量转变为另一种形式的能量，如势能与动能的相互转化；而“转移”是指能量的传递，即能量从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，能量的形式不变。如果某物体有能量增减，并且在增减过程中能量的形式发生了变化，这个过程就是能量的转化过程；如果某物体的能量有增减，且在增减过程中能的形式没有发生变化，这个过程就是能量的转移过程。（二）能量守恒定律1．能量守恒定律的概念大量事实和科学研究证明，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另一个物体，在能量转化和转移的过程中，其总量保持不变，这就是能量守恒定律。❖【学生】聆听、理解、记笔记2．能量守恒定律的应用❖【教师】讲解例题【例6-3】如图6-19所示，一质量为的物体，从倾角的斜面上的A点以初速度下滑，A点距离弹簧上端挡板B点的距离为。当物体到达。挡板和弹簧的质量不计。取，，，求：（1）物体与斜面间的动摩擦因数。（2）弹簧的最大弹性势能。图6-19例6-3图❖【学生】聆听、理解、演算（三）永动机不可能制成❖【教师】讲解永动机不可能制成的原因永动机是科学家们提出的一类不需要外界输入能源和能量，或在仅有一个热源的条件下，便能够不断运动并且对外做功的假想机械。著名科学家达·芬奇早在15世纪就提出过永动机不存在的思想，他曾设计过一种转轮，在转轮边沿安装一系列容器，容器中充了水银，其原理图如图6-20所示。他想借助水银在容器中的移动，使转轮永远转动下去。但是经过仔细研究后，他得出了否定的结论。这是因为不消耗能量而能永远对外做功的机器，违反了能量守恒定律，因此是不可能被制成的。图6-20达•芬奇设计的永动机原理图❖【学生】聆听、理解、记笔记知识点开源节流与环境保护❖【教师】从国家发展的大局观阐述能源的节流与保护燃料在燃烧过程中，热量一旦被释放出去，损失的热量就不会自动聚集起来供人类重新利用，这种现象叫作能量的耗散。能量的耗散和能量守恒并不矛盾，只是在能量的耗散过程中，能量从便于利用变成了不便于利用。由此可见，能量耗散从能量转化角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，这种方向性制约了能量的利用，即能量的利用是有条件的。能量的利用是有代价的。例如，燃料燃烧导致大气污染、臭氧层破坏，从而引发气温升高、海平面上升等环境问题。地球上的不可再生能源是有限的，为了解决环境问题和能源问题，可以从以下三方面着手：一是广泛开源；二是认真节流；三是加强环保。所谓开源，就是积极开发和利用各种能源。除开发利用传统的石油、煤炭、天然气等常规能源外，还要大力加强对核能、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，从而不断扩大可利用能源的种类。所谓节流，就是要大力提倡节约能源（如改进用能设备），不断提高能源的质量标准和降低单位产品的能耗，加强科学管理，适当控制生活能源的合理利用等。环保即环境保护。合理利用自然资源，扩大有用资源的再生产，防止环境的污染和破坏，以求自然环境同人文环境、经济环境平衡，以达到可持续发展的目标。【课堂互动】❖【教师】提出任务：谈谈你们当地为了环保，为了能源的合理利用，所做的项目。大家交流一下，并谈谈对可持续发展的感受。❖【学生】按照要求谈论，并分享感受【学生】聆听、理解、整理笔记通过教师的讲解和演示，使学生了解热力学第一定律，知道能量守恒是自然界中最基本、最普遍的规律之一，并能运用能量守恒定律解释一些自然界中能量的转化问题。了解能源与人类生存和社会发展的关系，知道可持续发展的重大意义。课堂讨论（10min）【教师】组织学生以小组为单位讨论以下问题：（1）永动机为什么不能制成？（2）结合生活实际谈谈如何促进人与自然和谐共生？聆听、思考、小组讨论，由小组代表上台发表讨论结果【教师】与学生一起评价各组的发言通过课堂讨论，巩固所学知识，加深学生对所学知识的理解，并将所学知识与实践相结合课堂小结（3min）【教师】简要总结本节课的要点本节课学习了了解热力学第一定律以及能源与人类生存和社会发展的关系，知道可持续发展的重大意义等知识，重点是知道能量守恒是自然界中最基本、最普遍的规律之一，并能运用能量守恒定律解释一些自然界中能量的转化问题；希望大家在课下多加练习，巩固课上所学知识，理解可持续发展的重大意义。【学生】总结回顾知识点总结知识点，巩固学生对热力学第一定律相关知识的印象作业布置（2min）【教师】布置课后作业完