2017-2018学年高中物理人教版必修2教案：第七章-机械能守恒定律-第10节-能量守恒定律与能源1-高品质版

1010 能量守恒定律与能源 能量守恒定律与能源 三维目标三维目标 知识与技能 理解能量守恒定律 知道能源和能量耗散 过程与方法 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 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 通过能量守恒定律的教学 让学生领略物理规律的和谐美和简洁美 发展对科学的 好奇心与求知欲 教学重点教学重点 能量守恒定律的内容 教学难点教学难点 1 理解能量守恒定律的确切含义 2 能量转化的方向性 教学方法教学方法 教师启发 引导 学生自主阅读 思考 并讨论 交流学习成果 教学工具教学工具 投影仪 教学录像或课件 教学过程教学过程 新课导入 我们已学习了多种形式的能 请同学们说出你所知道的能量形式 我们还知道不同能量 之间是可以相互转化的 请你举几个能量转化的例子 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 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 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 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 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 能量的总和并没有不化 这就是我们今天要学 习的能量守恒定律 新课教学 一 能量守恒定律一 能量守恒定律 1 自然现象之间的普遍联系 我们可以从千差万别的各种自然现象中抽象出一个共通的量 能量 这说明不同的运 动形式在相互转化中有数量上的确定关系 科学家们一直在关注自然现象之间的普遍联系 1801 年 戴维发现电流的化学效应 电和化学的联系 1820 年 奥斯特发现电流的磁效应 电和磁的联系 1821 年 塞贝克发现温差电现象 热和电的联系 1831 年 法拉第发现电磁感应现象 电和磁的联系 1840 年 焦耳发现电流的热效应 电和热的联系 1842 年 迈尔表述了能量守恒定律 并计算出热功当量的数值 力和热的联系 1843 年 焦耳测定了热功当量的数值 力和热的联系 1947 年亥姆霍兹在理论上概括和总结能量守恒定律 我们在初中学过的声 光 热 电 磁 力等各种现象 都与能量有着密切联系 本章 描述的机械能守恒定律是普遍的能量守恒定律的一种特殊形式 包括机械能守恒在内的能量 守恒思想的萌芽 尽管出现时都是十分模糊的 却是后人总结和概括出普遍的能量守恒定律 的依据 2 能量守恒定律确立的两类重要事实 导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是 确认了永动机的不可能性和发现了各种 自然现象之间相互联系与转化 到了 19 世纪 40 年代前后 科学界已经形成了一种思想氛围 即用联系的观点去观察自然 不仅各种机械能之间可以相互转化 电流也可以产生化学效应 电现象和磁现象可以相互转化 热和电也可以相互转化 这预示着 到了把分立的环节连 成一体的时候了 也就是到了建立能量转化与守恒定律的时候了 在这种情况下 不同国家 不同领域的十几位科学家 以不同的方式 各自独立地提出能量守恒定律 其中 迈尔 焦 耳 亥姆霍兹的工作最有成效 3 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 而在转化和转移的过程中 能量的总量保持不变 这个规律叫做能量守恒 定律 law of energy conservation 在能量守恒定律发现之后 曾有人怀疑某种过程 能量不守恒 但是 进一步研究又 发现 原来是漏掉了人类尚不认识的一种新形式的能量 如果把这种新形式的能量计算在内 总能量依然守恒 能量守恒定律经受住了新的检验 4 能量守恒定律建立的意义 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 和谐美是科学的魅力所在 思考与讨论思考与讨论 1 既然能量是宁恒的 不可能消灭 为什么我们还要节约能源 2 历史上曾有人设想制造一种不需要消耗任何能源就可以不断做功的机器 即永动机 这样的机器能不能制成 为什么 二 能源和能量耗散二 能源和能量耗散 1 能源 1 能源 能够提供可利用能量的物质 2 利用能源的三个时期 能源是人类社会活动的物质基础 人类利用能源大致经历了三个时期 即柴薪时期 煤 炭时期 石油时期 自工业革命以来 煤和石油成为人类的主要能源 到了 20 世纪 50 年代 世界石油和天然气的消耗量超过了煤炭 煤炭和石油是古代植物和动物的遗体在地层中经过一系列生物化学变化而生成的 与古 生物化石有些相似 所以有时叫做化石能源 3 能源的分类 常规能源和新能源 a 常规能源 人类目前消耗的能量主要来自煤 石油 天燃气等 人们把煤 石油 天然气叫做常规 能源 b 新能源 风能 水流动时的机械能 大阳能 沼气 核能等 可再生能源和不可再生能源 a 可再生能源 水流能 风能是可再生能源 b 不可再生能源 石油 煤炭等能源物质 如果消耗完了就没有了 是不可再生能源 清洁能源和非清洁能源 a 清洁能源 为 绿色环保 能源 太阳能的利用不污染环境 它是一种清洁能源 b 非清洁能源 4 大量消耗常规能源带来的社会问题 能源枯竭 煤炭和石油资源是有限的 以今天的开采和消耗速度 石油储藏将在百年内用尽 煤炭 资源也不可能永续 随着生产力的迅速发展 使得能源的消耗也急剧增长 研究人员估计 按照目前的石油开采速度 地球上的石油储藏将在几十年内全部产完 煤的储量稍多一些 但也将在二百多年的时间内采完 所以常规能源不是取之不尽 用之不竭的 环境污染 与此同时 大量煤炭和石油产品在燃烧时排出的有害气体污染了空气 改变了大气的分 能源短缺和环境恶化已经成为关系到人类社会能否持续发展的大问题 例一 石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量 由此产生了温 室效应 使得地面的气温上升 两极的冰雪熔化 海平面上升 淹没沿海城市 海水向河流 倒灌 耕地盐碱化等 例二 常规能源的使用会产生有毒气体和浮尘 能引起人的多种疾病 常规能源的短缺和由这类能源利用所带来的环境污染 使得新能源的开发成为当务之急 5 各种能源的内在联系 大海中的水被太阳晒热 蒸发 变成云 变成雨 降落在高山上 汇成河流 所以宏观 上也可以说 水力发电站输出的电能来自太阳 有人说 煤和石油的能量也来自太阳 那么 太阳能通过什么途径变成了煤矿和石油中的化学能 地球上的各种能源中 太阳辐射能 简称太阳能 占着特别重要的地位 除了人的食物中 的能量是来源于太阳能外 草木燃料 化石燃料 风力 流水 海流 海洋热能的能量也来 源于太阳能 尽管太阳向四面八方辐射的热量仅有二十二亿分之一到达地球大气的最高层 并且还有一部分被大气层反射和消耗在加热空气上 然而 每秒钟到达地面上的总量还高达 80 万亿千瓦 这一能量是很大的 如果用它来发电 就可以得到比现在全世界发电总量大约 数万倍以上的电力 太阳能是地球上可以获得的 能连续供应的最大能源 真可谓 取之不 尽 用之不竭 太阳能的利用 有间接利用和直接利用两种形式 所谓间接利用 就是利用草木燃烧 化石燃料 风力 水力 海洋热能 海流动能和各种被固定的太阳能 如沼气 海洋生物 的 能量 学了生物后 你就会理解草木燃料 化石燃料 海洋生物等的能量是被固定的太阳能 所以煤又被称为太阳石 据你所学地理知识 就能理解风力 水力等能源的能量从根本上是 太阳能转化而来的 间接利用太阳能的方法很多 除普通火力发电 水力发电 风力发电之 外 还有海水温差发电 海流发电 大气上层的电离气体发电等等 潮汐的主要原因是月球引力的影响 所以不归为太阳能的间接利用 核能也不属于太阳 能 2 能量耗散 1 能量耗散 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之后变成周围环境的内能 我们 也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 流散的内能无法收集起来重新利用的现象 叫做能量耗 散 城市的工业和交通急剧发展 给人们的生活带来方便的同时 也使得城市环境接收了过 多耗散的能量 使城市环境的温度升高 煤 石油 燃烧炉 天然气 水力 风力 核能 太阳能 内能机械能电能 反应堆 风车 水轮机 光电池 太阳灶 常规能源新能源 热机 电动机 发电机 红外照片是不能分辨颜色的 右图中的颜色是为区分不同的温度而在照片处理时加上的 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 能量耗散表明 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 但在可利用的品质上降低了 从便于利用的变成不便于利用的了 这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 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 能源的利用受这种方 向性的制约 所以能源的利用是有条件的 也是有代价的 小结 能源是提高人民生活水平和进行现代化建设的重要物质基础 但是 能源与人们的需求 及环境之间的关系又迫使人们不得不注意节约能源和开发新能源 太阳能 风能都是无污染 不需要开采费用的能源 而且取之不尽 用之不竭 目前处 于试验使用阶段 要大规模地使用还需要取得技术上的突破 无论是节约能源 还是开发能 源 都要靠科学研究 都要掌握先进的技术 希望同学们努力学习 将来能够在能源科学技 术领域为祖国做贡献 本节课我们了解了能源和环境的关系 能源与人类需求之间的矛盾 那么在今后的生活 中 我们要从自身做起 节约能源 保护生态环境 布置作业 教材第 82 页 问题与练习 对爸爸的印象 从记事的时候 就有了 他留给我的印象就是沉默少言的 但是脸上却始终有微笑 不管家里遇到了什么样的困难 只要有爸爸在 一切都能够雨过天晴的 小时候 家里很穷 可是作为孩子的我们 我和哥哥 却很幸福 爸爸从来不会因为缺钱 而让我们感觉得些许的拮据和紧张 哪怕的低三下气的问人借钱 爸爸都会按时给我们交了学费 从来都不会给我们兄妹 俩拖欠学费 爸爸闲下来的时候 就会给我和哥哥讲他们生活的那个年代 很苦很累 还经历过自然灾害 穷的时候 连饭都吃不饱 在我的印象里 最深的一件事情就是过年的时候 不管这一 年钱赚的多还是少 爸爸总会让妈妈带着我和哥哥去买新衣服 当然了 妈妈也必须买新的 唯有爸爸 他是家里面唯一一个可以穿旧衣服过新年的人 这就是我关于爸爸的儿时的印象 他爱家 人 从来不肯委屈自己的妻子和孩子 成长岁月里的爸爸在我们渐渐成长的的岁月里 作为孩子 我们都有了自己的认知和想法 青春期的叛逆 我们也给爸爸惹了不少祸 但是 不管我们闯的 祸有多大 最后都是爸爸出面 来摆平解决一切 在这个渐渐懂事的过程中 爸爸扮演着一位良师的角色 事情过后 爸爸也会趁机好好的教育我们 让我们懂得 我们做的是对的 值得鼓励的 还是不对的 今后需要去改正的 爸爸在社会上经历的多了 懂得的道理也比我们多很多 我们是在跌跌撞撞的认知中去探索这个社会 而爸爸就是这条探索道路的指明灯 在我们长大的青春光 阴里 我们在爸爸身上看到了责任 懂得了承担的重要性 爸爸 在我们的生活中 必不可少 他让我们 大哥和我 拥有了正确的人生观和价值观 他教会了我们如何看待这个世界 如何去更 好的创造自己想要的生活 渐渐上了年纪的爸爸 我只想用 渐渐上了年纪 来形容现在的爸爸 不想要用已经 老去 来形容爸爸 没错 岁月是真的很无情的 不知不觉间 爸爸的眼角多了 些许的皱纹 额头的皱纹也不自觉的来向他报到了 爸爸再伟大 也终究抵不过岁月的蹉跎 两角鬓白的爸爸 让我们看着多了很多的心疼 一向雷厉风行 无所不能的爸爸 渐渐地 变得老了 特别是当我们都成家以后 爸爸也算是把他一生最重要的任务也都完成了 上了年纪的爸爸 更多的心思 留在了妈妈的身上 一路走来 是妈妈的陪伴和默默的奉献 才让爸爸能够在外工作的 时候 毫无杂念 妈妈 就是爸爸最为坚强的后盾 而我们 是爸爸努力奋斗的最大动力 如今 爸爸渐渐地老了 作为儿女 我们无法让时光倒流 能做的就是多陪伴他们 让他们的晚年生活 能够幸福 爸爸的一生 都在付出 为了家和家人而付出 如今的我们 都已经成家 更加体会到了为人父母的心酸苦楚 我们能做的就是常回家看看 让父母不感到孤独 我们都是母亲身上 掉下来的一块肉 我们跟母亲之间的关系 血浓于水 彼此间的那种爱 是神圣而又不可侵犯的 是妈妈给了我们生命 也是妈妈无怨无悔的把我们抚养成人 在我们成长的过程中 不管是好还 是不好 妈妈都一味的去包容 去引领着我们我和妈妈的温情小生活 母爱 总是那么的伟大 都说慈母多败儿 其实啊 母亲在我们的生活着 扮演着不可或缺的角色 没有母亲的无私奉献 又怎会有我们的今天呢 更多的时候 是我们忽略了母亲的重要性 甚至是把母亲对我们的关心和爱护变成了理所当然 其实啊 也是因为我们从出生的时候 就拥有了母亲的爱 也就变得不那 么的珍惜了 我觉得 我们生活在这个世上 更要好好地对待我们的母亲 在我的记忆深处 母亲总是很慈祥的 她也有属于她自己的小忧愁 但是 却从来都不会让我们知道 不管生活中 遇 到了什么困难或者坎坷 她总是自己一个人想办法面对和解决 以至于曾经的我一直觉得母亲是万能的 没有什么困难事情是母亲不能解决的 儿时记忆中 最深刻的一件事情就是那年的的大冬 天 下了很厚很厚的雪 我跟哥哥上学的地方是需要骑着自行车去的 妈妈早早的叫醒了我和哥哥 并且告诉我们下大雪了 路上滑 要早点出发 路上慢一点走 当我们吃了早饭准备出发的时 候 妈妈也跟着一起出发了 大冬天的 天黑黑的 母亲拿着手电筒 给我和哥哥照明 因为下了雪 有的路段不好走 我们就推着自行车 一路上有说有笑的 时不时的哥哥还会调皮一下 就 这样 母亲拿着照明灯 一路护送我和哥哥到了学校 现在回想起来曾经的岁月 满满的回忆 满满的温暖 不知不觉间 我们就都长大了 哥哥也成家了 有自己的孩子 妈妈看着我们生活幸 福 她也就是开心满足了 可是 岁月却是那么的无情 不知不觉间 妈妈的眼角就多了些许的皱纹 她在岁月的淘洗中 渐渐地老去了 她没有多么伟大的理想 唯一的希望 就是我们都能够 生活的健康 平安 快乐 幸福 母亲 从来都不曾奢望我们能够有多么大的丰功伟绩 最大的心愿就是我们平安快乐 她的一生心血 都在我们这些孩子身上 而对于她自己 似乎总是少了很 多的关心 作为儿女 长大后的忙碌 确实忽略了对母亲的爱 当我们真正的意识到母亲老去的时候 岁月一晃已经过去了几十年 母爱 虽然平凡 但是却很伟大 我跟妈妈的温情小生活 那 些记忆中的点滴 一直萦绕在脑海中 让我感受到幸福 感受到温暖 爱你 亲爱的妈妈 愿你生活幸福 健康平安 其实也就是平凡的一年 和往常相比较 也没有太多的区别 唯一的不同就 是自己就业了 不再是学生了 也不再是那个向父母伸手就要钱的小姑娘了 步入社会的自己 很开心 同时也很紧张 毕竟社会才是一个真正的大染缸 才能让一个人真正的成长和坚强 父母 的爱 平凡中渗透着伟大 这一年 感恩父母 在初入社会的这一年里 是要感恩很多的朋友同事领导 但是 我最想要感恩的两个人 其实就是我的爸爸妈妈 也许 你会觉得很奇怪 步入社 会 经历的很多人或事 不应该都是单位或者工作吗 怎么会是要感恩父母呢 没错 我最最想要感恩的就是我们爸爸和妈妈 为什么呢 且听我慢慢道来 每一年的母亲节和父亲节 都只有一 天 我想先和大家分享一下父亲节发生的小故事 虽然很平凡 很普通 但是我的心确实五味杂陈暖暖的 这一年的自己 已经参加了工作 也有了自己的收入 虽然工资不