能量的守恒和耗散主题单元设计.doc

表3-1主题单元设计模板主题单元标题能量的守恒和耗散作者姓名所属单位联系地址联系电话电子邮箱邮政编码学科领域 （在内打 表示主属学科，打+ 表示相关学科） 思想品德 音乐 化学 信息技术 劳动与技术 语文 美术 生物 科学 数学 外语 历史 社区服务 体育 物理 地理 社会实践 其他（请列出）：适用年级高三所需时间6课时主题学习概述(简述单元在课程中的地位和作用、单元的组成情况，解释专题的划分和专题之间的关系，主要的学习方式和预期的学习成果，字数300-500)本单元主要讲述物质能量在转化过程中的两大特性（或两个基本属性）:能量在转化过程中存在量的守恒性和转化过程中的方向性。这两个方面构成教材的主线，由于概念比较抽象，所以这二个重点内容，同时亦是难点所在。单元的组成：1、能量的形式；学习方式：（1）已学过的能量形式做一个小结；（2）天然能量形式的分类2、能量的存储；学习方式：（1）调查上海市节能住宅的设计思想；（2）参观建成新住宅3、能量的转化；学习方式：（1）分析地球上天然能量形式；（2）分析来自太阳能的转化4、能量的守恒；学习方式：（1）课堂讨论：永动机为什么不可能？（2）世界各国对能源利用的调查5、能量的耗散；学习方式：（1）讨论电冰箱致冷的过程（2）查找自然界中能源耗散的情况6、熵与熵增原理；学习方式：（1）开展一次读书报告会；（2）关于能量的守恒与耗散为主题；（3）讲有关科学家的故事或其它。主题学习目标（描述该主题学习所要达到的主要目标）知识与技能：（1）知道物质能量形式的多样性，能举例说明物质能量形式与物质各种运动形式的联系。（2）知道能量存储的多种形式，了解天然矿物燃料的储能过程。（3）知道能量守恒定律及其意义，能够分析地球大多数自然形态的能量来自太阳能量。（4）知道能量的耗散及能量转化过程中的单向性；知道什么是“熵”、及熵增过程的正确含义。过程与方法： 1、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；2、通过对蒸汽机、制冷机的工作原理的了解认识，掌握能量转化的方法。情感态度与价值观： 1、感知我们周围能源的耗散，树立节能意识。2、进一步提高创新意识。对应课标上海市高中科学课程标准、上海市普通中小学课程方案和上海市中小学自然科学学习领域课程指导纲要主题单元问题设计物质能量在转化过程中的两大特性（或两个基本属性），那就是能量在转化过程中存在量的守恒性，转化过程中的方向性。专题划分能量的存储能量的转化能量守恒能量的耗散熵和熵增原理专题一能量的形式所需课时1课时专题一概述 (介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学习内容、学习活动和学习成果) 能量形式的多样性，进一步概括出物质的运动能量，以及物质间的相互作用能，包括场的能量。本专题学习目标 （描述该学习所要达到的主要目标）1.知道各种形式能量与运动形式之间的对应关系。 2.知道物质的能量可以分为运动能量与相互作用能两大类。 3.知道自然界的物质都具有能量。本专题问题设计1.通过设问，引导学生把各种形式的能量与物质运动的基本形式联系起来。机械运动与机械能，热运动与内能，化学运动与化学能；电磁运动与电磁能，光运动与光能等等。 2.引导热运动强调是物质分子的运动；电磁运动则与电荷与场的运动相联系，关于电磁场的能量则到下一节再引出；化学能可以从化学键的知识讲起，指出化学从本质上是一个电子与电子，电子与原子核之间的电磁相互作用能。 3.注意区分自然状态的能量与物质运动基本能量形式之间的联系。自然界的能量可以分为：风能、水能、地热能、潮夕能、地震、海啸的能量，太阳能量等等。风能为空气的动能，水能为水的动能，太阳能中包含着光及各种辐射的能量。所需教学材料和资源(在此列出学习过程中所需的各种支持资源)信息化资源中国资源网等常规资源可展示的电脑实物、教材、教师教学PPT教学支撑环境电脑教室、多媒体设备学习活动设计（针对该专题所选择的活动形式及过程）1、学生通过分科学习，从物理、化学、生物等课程中已经知道了能量及能量的多种形式。制定世界能源图表和中国能源分布图表。2、机械运动比较直观形象易于理解，所以从机械运动的能量开始分析，再简单分析其它运动对应的能量。3、在物质能量的基本形式中引导学生，把能量分成运动能量与相互作用能，然后分析内能是分子热运动的动能与势能的总和，从原子核中放射出来的放射线可以认为是电子、光子、氢核的动能，核能则是主要来自核内核子之间的相互作用能。教学评价P56.思考与讨论设计世界及我国能源分布图表。专题二能量的存储所需课时1课时专题二概述 (介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学习内容、学习活动和学习成果) 主要分析各种存储形式，与能源的利用结合起来。通过实验和观测的方法能设计比较合理地存储能量的方案。本专题学习目标 （描述该学习所要达到的主要目标）1.知道能量可以存储，各种形式的能量可以存储在物质中。 2.知道食品、燃料中的化学能存储能量，化学能是一种重要的储能。 3.知道各种物质场具有能量、场能也是存储能量的一种重要形式。本专题问题设计1.如何储存能量？请设计一个方案。能够长时间稳定存储的能量，就成为一种能源。 2.通过实际例子到总结，指出能量可以存储，哪些方面存储着能量，是一种什么形式的能量。 3.学生实验：电容器的储能，以场能形式存储起来，并说明各种形式的相互作用场均有能量。 4.认识化学能是存储的重要形式，食品、燃料中存储的能量都是化学能。请举出实例。所需教学材料和资源(在此列出学习过程中所需的各种支持资源)信息化资源中国资源网等常规资源可展示的电脑实物、教材、教师教学PPT教学支撑环境电脑教室、多媒体设备学习活动设计（针对该专题所选择的活动形式及过程）1、学生通过实例举出各种形式能量的存储方式。2、如何使能量储存的长久而耐用？3、设计出储存化学能的方法。教学评价P59.思考与讨论设计储存能量的合理方案。专题三能量的转化所需课时1课时专题三概述 (介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学习内容、学习活动和学习成果) 创设自主学习的条件，让学生充分开展讨论、分析探究一些现象 多分析一些能量的转化过程。本专题学习目标 （描述该学习所要达到的主要目标）1、 知道从一种形式能量转化为另一种形式的能量，是自然界的一种普遍现象。2、 能够分析一些实际过程中能量转化现象3、 知道能量转化是能量储存的一个基础，在能量储存的过程中必会发生能量的转化。本专题问题设计1. 分析人的一天需要多少能量？2. 如何获得人的生命所需能量？3. 地球的能量来自哪里？如何相互转化的？4. 实验：电子射线管存在哪些能的转化？所需教学材料和资源(在此列出学习过程中所需的各种支持资源)信息化资源中国资源网常规资源可展示的电脑实物、教材、教师教学PPT教学支撑环境电脑教室、多媒体设备学习活动设计（针对该专题所选择的活动形式及过程）1、学习小组进行列表讨论人一天所需能量及其来源。小组交流。设计人体所需能量表，设合理饮食方案。2、自然界中能量的相互转化时如何实现的。3、请寻找并解释能量间转化的实例。教学评价P62.思考与讨论专题四能量守恒所需课时1课时专题四概述 (介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学习内容、学习活动和学习成果) 本专题是一个总结，所以可以利用前专题的阅读材料进行分析，例如从弹簧储能、电容储能、光合作用对太阳能的转化等分析其中能量的守恒。本专题学习目标 （描述该学习所要达到的主要目标）1.知道不同能量形式的转化过程中能量的总量保持不变。2.能量简单列举能量形式之间的转化及同种能量的转移过程中保持量的不变。3.知道能量守恒定律是自然界的一条十分重要的普通规律。本专题问题设计1.能量守恒定律是对前面的一个总结，通过前面的学习，知道了自然界中多种多样的能量形式，以及它们之间的相互转化，这里着重指出能量在转化过程中总量不变这一点。实验：能量的守恒。2.能设计出永动机吗？为什么？请分析p65思考与讨论。所需教学材料和资源(在此列出学习过程中所需的各种支持资源)信息化资源中国资源网等常规资源可展示的电脑实物、教材、教师教学PPT教学支撑环境电脑教室、多媒体设备学习活动设计（针对该专题所选择的活动形式及过程）1、学生实验：能量守恒2、寻找能量来源,趣味视图3、能否设计永动机？请找出破绽教学评价P65.思考与讨论请谈谈人类在对永动机的认识经历过程，你从中学到的科学精神、科学态度和科学方法专题五能量的耗散所需课时1课时专题五概述 (介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学习内容、学习活动和学习成果) 主要从大家日常经常看到的热传递现象（热传到、热辐射、热对流）出发，指出其单向性，并把这一规律提高到与能量守恒一样重要的一条规律。本专题内容应当是本章教学的难点，应当注意从现象出发，正确引导，不要要求过高，并不要从热力学第二定律高度来严格掌握这些内容。本专题学习目标 （描述该学习所要达到的主要目标）1、 知道热传递是沿单方向进行的。即热量总是自动地从高温物体向低温物体传递，不会自动沿相反方向传递。2、在知道能量守恒的同时，还可以了解能量还有耗散的一面。本专题问题设计1热传递现象中有没有方向性？2能量守恒定律，既然能量不生不灭，自然界能量的总量是不变的。为什么能源会越用越少，还要提出节约能源的问题呢？染料燃烧是一部分能量作了功，一部分还以热的形式存在，能量的一点也没有消失减少，那么耗散究竟指什么？它与热传递单向性又有什么关系呢？ 3能量转化的方向性极为重要。我们这个世界要活动、要发展，就不可避免要利用各种能源，消耗能源把热变为有用功，作出功的结果，使温度均衡了，能量总量不变，但有效的能量在减少，这就是能量的耗散。4分析电冰箱，冰箱自动从低温区把热量传到高温区做到了，但不是自动的，而是需要用电，额外作出功，付出代价，电冰箱中的每个具体传热过程并没有违反传递具有单向性的规律。5.热传递单向性的微观机制。所需教学材料和资源(在此列出学习过程中所需的各种支持资源)信息化资源中国资源网等常规资源可展示的电脑实物、教材、教师教学PPT教学支撑环境电脑教室、多媒体设备学习活动设计（针对该专题所选择的活动形式及过程）1、 举例说明热传递的单向性2、 冰箱制冷原理探究：小组活动，通过视频、网络查询，找出原理3、 热传递微观解释：同学分成两组，充当分子，模拟分子热运动教学评价P66.p67思考与讨论请合理解释热传递的单向性专题六熵和熵增原理所需课时1课时专题六概述 (介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学习内容、学习活动和学习成果) 熵知识简单介绍一个概念（名称），主要说明能量不会消失，但转化为功的“有效能量”却减少了，不能转化为功的“无效能量”增加了，熵的增大就代表无效能量的增加，希望初步掌握热力学第二定律的意思，以及对熵这一概念有一简单而正确的理解。这是一个难点要在教学中多化些功夫使学生有所理解。本专题学习目标 （描述该学习所要达到的主要目标）1、 知道熵是一个物理量，用来表示一个系统中无效能量的总和2、 知道熵增就是这个系统中有效能量的减少3、 知道自发过程就是一个熵增大的过程。本专题问题设计1.破镜难圆、覆水难收、人生易老。这些成语反映了自然界能量之间的什么关系?2.能量传递过程中自发过程的方向是什么呢？ 3. 燃烧一块煤，一公斤石油，它们的能量没有消失，但这些能量中的相当一部分却不能再用来做功了，说明了什么？4. 熵这个物理量就是用来描写（量度）这些无效能量的大小。每当消耗一升汽油，世界上的有效能量就减少一点，熵就增大一点，世界总是向这熵增大的