高教版中职物理（类）电子教案302第二节 能量守恒定律及其应用

主题三热现象及能量守恒

第二节能量守恒定律及其应用教学设计案例

课程内容第二节能量守恒定律及其应用

课程类型启发讲授课课时2学时

本节主要让学生了解热力学第一定律，知道热传递和做功对物体热

力学能的影响。通过有关史实，了解能量守恒定律的发现过程，体会人类

教材内容对自然界的探索是不断深入的。知道能量守恒是自然界中最基本、最普遍

分析的规律之一，能运用能量守恒定律解释自然界中简单的能量转化问题。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，逐渐

养成节约能源的生活习惯。

热力学第一定律是能量守恒定律的i种特殊形式，是学生在初中时

没有接触过的内容，而且又涉及较多的物理规定和数学计算，因此既是重

学情分析点，又是难点。能量守恒定律是自然界中各种自然现象都遵循的普遍规

律，虽然学生在初中学习过，但依然是本节的重点，要让学生增强理解，

并努力运用其分析和解决实际问题。

1.了解热力学第一定律和能量守恒定律，形成物体热力学能的变化

与做功和热传递的多少有关、能量在转化和转移的过程中总量保持不变

等物理观念，并能应用其解释永动机为什么不能制造出来等问题。

2.了解热力学第一定律表述中运用的数学方法，了解从各种能量形

式的转化和转移现象中总结出能量守恒定律的归纳方法，了解从能量守

教学目标恒定律可以推导出永动机不可能被制造出来的演绎法。

3.通过交流讨论的形式，运用热力学第一定律解释生活中相关现象，

发展技术运用等核心素养，通过撰写研究小报告、科技小论文，运用能量

守恒定律解释生活中相关现象，增强探究设计等核心素养。

4.了解我国在新能源开发方面的建设成就，增强家国情怀，养成低

碳生活习惯，了解能源与人类生存及社会发展的关系，知道可持续发展的

重大意义，增强节约能源的社会责任感。

教学重点让学生了解热力学第一定律和能量守恒定律。

了解热力学第一定律公式的物理意义及其中使用的数学方法，运用

教学难点

能量守恒定律解释自然界中的能量转化问题。

让学生通过自主学习与合作学习了解新知识，形成新观念，受到科学

教学策略

方法熏陶。

主要教法启发式讲授、组织合作学习

主要学法自主学习、思考讨论、合作学习

教学资源多媒体课件展示系统等。

课堂实施

教学

教学内容教师活动学生活动设计意图

环节

1.什么是热力学第一定律？1.安排学生对教材和教让学生通

2.电冰箱的制冷原理大致是怎样进行预习（阅学视频进行过课前自

的？读教材.、观看学习和思主学习，

3.常见的能量形式有哪些？老师提供的考，并与同发现自己

4.常见的能量转换形式有哪些？微课视频）。学讨论其中不理解的

课前5.发现能量守恒定律的科学家主2.就学生提发现的问问题，准

准备要有哪些？出的问题进题，将疑问备到课堂

6.什么是能量守恒定律？行有针对性反馈给老上与同学

7.太阳能照射到地球上主要转化地备课，准备师。讨论，与

为什么形式的能量？在课堂上学老师交

8.永动机为什么不能被制造出生讨论时给流，解决

来？予指导。疑问。

新创设情境：展示图片、提观看、思考激发学生

课堂

课现代家庭离不开电冰箱和空调问：学习动

实施

器，如图所示，人们可以利用

引电冰箱在炎热的夏天吃到冰镇电冰箱和空力，明确

入西瓜，也可以让蔬菜、食品长调器是如何学习目标

时间保鲜；利用空调器可以在工作的呢？

炎热的夏季创造出凉爽洁净的

空气环境，也可以在严寒的冬

季创造出温暖舒适的生活空

间。

新我们已经知道，做功和热讲解倾听、理解让学生理

课传递都可以改变物体的热力学解热力学

教能。如果一个物体从外界吸收第一定

学热量Q，则物体的热力学能增律。

加Q-,如果同时外界又对物体

做功卬，则物体的热力学能又

要增加卬。则在整个过程之后，

该物体的热力学能的增加量为

A£=e+W

这个公式可以理解为：物体热

力学能的增加等于外界向它传

递的热量与外界对它做功的

和。这就是热力学第一定律。

在热力学第一定律的公式讲解倾听让学生理

中，各物理量的物理意义是这解热力学

样规定的：第一定律

物体的热力学能增加时，中各物理

AE>0:热力学能减少时，NE量的物理

<0。意义及计

外界对物体做功时，卬>算规则。

0；物体对外界做功时，W<0o

物体从外界吸热时，Q>

0；物体向外界放热时，QV0。

做功反映了物体之间机械能和

热力学能的转化，热传递反映

了物体之间热力学能的转移。

热力学第一定律表示，做功和

热传递提供给物体多少能量，

物体的热力学能就增加多少，

能量在转化和转移过程中是守

恒的。

示例空气压缩机在一次压缩讲解倾听让学生了

过程中，活塞对气缸中的气体解运用热

做功为2000J,同时气体的热力学第一

力学能增加了1800J,则在此定律解决

过程中，气体与外界传递了多问题的步

少热量？是吸热还是放热？骤和形

分析由活塞对气体做功为2式。

000J,可知W>0,即W=2000

J;由气体的热力学能增加1

800J,可知△£1>(),即AE=

1800J»利用热力学第一定律

即可求解外界与气体之间传递

的热量Q，然后根据其正负判

断，是气体向外界放热，还是

从外界吸热。

解由热力学第一定律公

式AE=Q+W,得

Q=AE-W=(1800-2

000)J=-200J

Q<0,表示气体向外界放热

200Jo

【应用与拓展】电冰箱的制展示图片、组观看、阅读、让学生了

冷原理织自主学习、质疑、理解解热力学

一般情况下，热量总是从高温巡视、答疑第一定律

物体传递到低温物体，但是电在电冰箱

冰箱却能实现从低温空间中吸中的应

取热量，传递给外部的高温空用。

间，从而使电冰箱内部始终保

持较低的温度。它是怎么实现

这一过程的呢？

半导体制冷冰箱采用半导体制展小图片、讲观看、倾听、让学生了

冷技术，当电流流过半导体材述了解解半导体

料时，通过两端接点处发生的制冷技

释放或吸收热量实现制冷。如术。

图所示即为一款半导体制冷冰

箱。目前，半导体制冷温差可

达150°C。

回应''情境与问题”中的问题。回应“情境与倾听、理解让学生了

空调器的制冷系统跟电冰箱的问题”中的问解空调器

制冷系统几乎一样，压缩机工题。的工作原

作时，制冷剂从室内吸热，向理。

室外放热，达到降低室内温度

的目的。如果使制冷剂逆向循

环，使它在室内完成冷凝、放

热，在室外完成蒸发、吸热，可

达到提高室内温度的目的。

不同的物质有不同的运动形讲述倾听让学生了

式，每种运动形式都有一种对解生活中

应的能量，跟机械运动对应的

是机械能，跟热运动对应的是常见的能

热力学能，跟其他运动形式对量形式。

应的还有电能、磁能、光能、核

能、化学能等。

通过对机械运动的研究，人们组织学生合合作学习、引导学生

发现物体的动能和势能可以互作学习、巡观察、讨论、分析、讨

相转化，在一定的条件下，机视、指导、答质疑论常见的

械能守恒；通过对热现象的研疑能量转化

究，人们发现机械能可以和热形式。

力学能互相转化，如外界对物

体做功会增加物体的热力学

能，物体对外界做功会减少物

体的热力学能；通过对其他运

动形式的研究，人们发现其他

形式的能也可以互相转化，如：

通电导线发热，电能转化为热

力学能；燃料燃烧生热，化学

能转化为热力学能；利用发电

机发电，机械能转化为电能；

等等。

在19世纪中叶，迈耶、焦耳讲解倾听、理解、让学生理

和亥姆霍兹等科学家经过长期记忆解能量守

的实验探索，共同归纳出以下恒定律。

规律：

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

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。

这是自然界中具有普遍意义的

定律之一，也是各种自然现象

都遵循的普遍规律。

在自然界中，每时每刻都进行展示图片、讲观看、倾听、让学生了

着各种不同形式能量的互相转解理解、记忆解太阳能

化。太阳光照射到地球上，把照射到地

太阳能转化为热力学能温暖着球上的转

万物，形成适宜人类生存的舒化情况，

适环境；有些地区（如沙漠）的了解能量

空气温度升高得快，被加热的守恒定律

空气上升，周围地区（如海洋）的应用。

的温度较低的空气来补充，于

是空气流动形成了风，太阳能

转化为空气的机械能；太阳光

把地面、海面的水加热，蒸发

的水汽上升到高空就形成云，

又以雨、雪的形式落到地势较

高的地方，汇集成江河流向海

洋，太阳能又转化为水的机械

能，如图所示。

17〜18世纪，为了满足生产对讲述、组织合倾听、讨论、让学生了

动力日益增长的需要，许多人作学习、提回答：解永动机

曾致力于设计和制造一种机问：这个轮子不的制造历

器。这种机器不需要消耗燃料，与同学讨论，会转动。右史及不能

却可以源源不断地对外做功，上面这个轮边每个球的造成的原

被称为第一类永动机。如图所子会不会转力矩大但个因，巩固

示的机构就是其中的一种。动？原因是数少，轮子能量守恒

什么？的观念。

的力矩平

衡。

【应用与拓展】新能源的开组织学生自阅读、质疑让学生了

发利用与环境保护主学习、巡解新能源

太阳能、核能、风能、海洋能、视、指导、答相关内

地热能、水力能和生物质能等。疑容。

【行为与责任】讲述倾听让学生树

我国坚持走绿色发展道路，推立绿水青

进美丽中国建设，己经成为世山就是金

界上节能减排、利用新能源的山银山的

第一大国。我们要树立绿水青理念，践

山就是金山银山的理念，践行行节约能

节约能源的绿色生活方式，如源的绿色

多乘公交出行，不将空调温度生活方

调得过高或过低，做到人走灯式。

灯熄等，为我国按期实现碳达

峰、碳中和的目标做出自己的

贡献。

本节的主要内容讲完了，同学组织学生自向老师提出通过思想

自还有哪些疑问，自由提问，小由提问、讨自己的疑的碰撞，