能量守恒定律与能源教案

导读：　能量守恒定律与能源教案(共5篇)10 能量守恒定律与能源 教学设计 教案教学准备1 教学目标1、知识与技能理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散；2、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。3、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...

能量守恒定律与能源教案(一)
10. 能量守恒定律与能源 教学设计 教案

教学准备

1. 教学目标

1、知识与技能

理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散；

2、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。

3、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。

2. 教学重点/难点

教学重点

能量守恒定律的内容。

教学难点

理解能量守恒定律的确切含义；能量转化的方向性。

3. 教学用具

多媒体、板书

4. 标签

教学过程

一、能量守恒定律

1.基本知识

（1）定律内容

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别的物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变．

（2）建立定律的两个重要事实

①确认了永动机的不可能性．

②各种自然现象之间能量的相互联系与转化．

(3)机械能守恒定律与能量守恒定律的关系

机械能守恒定律是能量守恒定律的特殊背景下一种特殊表现形式．

2．思考判断

（1）当一个物体的能量减少时，一定有其他物体的能量增多．(√)

（2）做功越多，能量的转化也越多．(√)

) （3）外力对物体不做功，这个物体就没有能量．(×

探究交流

一个叫丹尼斯·李(Dennis Lee)的美国人在《美国今日》、《新闻周刊》等全国性报刊上刊登大幅广告，在全美各地表演，展示其号称无须任何能源的发电机．你认为这种发电机能造出来吗？

【提示】不能．能量守恒定律是自然界最普遍、最重要、最可靠的规律之一，物体间只能发生能量的转化或转移，但总能量不变，任何事物都不可能违背能量守恒定律．丹尼斯·李发明的发电机不消耗其他能量而源源不断地产生电能，违背了能量守恒，因此这种发电机不能制造出来.

二、能源和能量耗散

1.基本知识

（1）能量耗散

燃料燃烧时把自己的热量释放出去，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，热和光被其他物体吸收之后变成周围环境的内能，我们无法把这些散失的能量收集起来重新利用．【能量守恒定律与能源教案】

（2）能源危机的含义

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．

（3）能量转化的方向性与节约能源的必要性

能量耗散反映了能量转化的宏观过程具有方向性，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的，所以自然界的能量虽然守恒，但还是很有必要节约能源．

2．思考判断

（1）煤、石油、天然气属于常规能量．(√)

) （2）电能、焦炭、氢能属于一次能源．(×

) （3）冒起的煤烟和散开的炭灰可以重新合成一堆煤炭．(×

探究交流

近几年流行一种“自发电电动车”(如图)，基本原理是将一小型发电机紧靠车轮处，车轮转动时，带动发电机运转，发出的电又继续供给电动车，你认为仅靠这种方式，电动车能持续运动下去吗？

【提示】 仅靠这种方式，不能使电动车持续运动下去．因为靠这种方式，只能将电动车的一部分能量收集起来，但电动车运动时受到的阻力做负功，不断把电动车的机械能转化为内能，根据能量守恒定律，要想使电动车持续运动下去，必须不断地给电动车补充新的能量，如用脚蹬电动车或给电动车的电源充电.

三、对功、能关系的理解

【问题导思】

1．能量转化用什么量度？

2．某种力的功常与某种能量转化相联系，对吗？

3．常见的功能关系有哪些？

1．功与能量的转化

不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的．做功的过程就是各种形式的能量之间转化(或转移)的过程，且做了多少功，就有多少能量发生转化(或转移)．因此，功是能量转化的量度．

2．功与能的关系

由于功是能量转化的量度，某种力做功往往与某一种具体形式的能量转化相联系，具体功能关系如下：

误区警示

功与能是两个不同的概念，功是力在空间上的积累，做功需要一个过程，能反映了物体对外做功的本领．二者有本质的区别，且功与能不能相互转化，但物体的能量转化是通过做功来实现的．

例：如图所示，质量为m的小铁块A以水平速度v0从左侧冲上质量为M、长为l置于光滑水平面C上的木板B，刚好不从木板上掉下，已知A、B间的动摩擦因数为μ，此时木板对地位移为x，求这一过程中：

（1）木板增加的动能；

（2）小铁块减少的动能；

（3）系统机械能的减少量．

【审题指导】 求解本题应注意以下三点：

（1）木板增加的动能等于它受到的合力做的功．

（2）铁块减少的动能等于它克服合外力做的功．

（3）系统机械能的减少量等于系统克服摩擦力做的总功．

【答案】 (1)μmgx (2)μmg(x＋l) (3)μmgl

规律总结

两个相互作用的物体有相对运动时，例如一个物体在另一个物体上滑动，子弹打木块等．此时两物体所受的作用力大小相等，方向相反，求解功时应分别对应相应的位移．系统产生的内能，等于摩擦力与相对位移的乘积．

四、对能量守恒定律的理解

【问题导思】

1．能量守恒定律有条件吗？

2．能量守恒定律有什么重要意义？

3．应用能量守恒定律分析问题的一般步骤是什么？

1．能量守恒定律的重要意义

（1）能量守恒定律是普遍适用的，对宏观世界与微观世界、高速运动与低速运动等都成立．

（2）能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系，对人类认识自然、改造自然起着重要的指导作用．

能量守恒定律与能源教案(二)
能量守恒定律与能源教案

能量守恒定律与能源教案(三)
高中物理新课标人教版必修2优秀教案：能量守恒定律与能源

10 能量守恒定律与能源

整体设计

本节从能量守恒定律入手，从机械能守恒定律向普遍的能量守恒定律拓展，阐述了能量守恒定律推出的艰辛历程，让学生感受物理规律得出的历程，使学生体会科学家不畏艰辛的探索精神.并且指出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,展示了科学的和谐美.教材第二部分，能源和能量耗散，从生活实际出发，让学生了解自然界中热传导过程和能量转化、转移是有一定方向的，让学生了解能源对人类文明的意义和由能源带来的环境问题，引入可持续发展的概念.让学生认识节约能源，开发新能源与可持续发展的关系，可以让学生通过查阅相关材料，提出自己的见解.思考怎样探索和使用未来的理想能源,使学生体会物理学与技术发展的互动关系.

建议本节采取开放式的教学形式，让学生通过预习查找资料，谈谈自己对能量的认识.特别应该对教材中“思考与讨论”栏目中所说的“既然能量是守恒的，不可消灭，为什么我们还要节约能源？”的话题进行讨论.在讨论中逐渐使学生认识到，能量从更深的层次上反映了物质运动和相互作用的本质.能量守恒定律是人们认识自然的重要工具.能源关系到人们的衣食住行，关系到国家的兴旺发达,能源的开发和利用，是关系人类生存和发展的一个重大的社会问题.这一节教学目标的落脚点应放在使学生树立科学的世界观、形成可持续发展的意识上.本节课为物理规律与实际生活的结合课程，重点为物理规律与实际问题的辩证关系，课堂教学要大量引用其他相关学科的知识，比如地理、历史等.

教学重点

能量守恒定律的内容.

教学难点

理解能量守恒定律的确切含义，知道既然能量守恒为什么还要节约能源.

课时安排

1课时

三维目标

知识与技能

1.了解什么是常规能源，什么是新型能源.

2.知道能量转化和转移的方向性以及第二类永动机不可能实现.

3.通过能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性.

4.了解能源与人类生存和社会发展的关系，使学生认识能源的合理利用与环境保护对可持续发展的重要意义.

过程与方法

1.通过指导学生分析事例，培养学生分析问题和理论联系实际的能力.

2.通过指导学生阅读教材，培养学生的自学能力.

情感态度与价值观

1.了解大量的能源消耗带来的全球性环境问题,树立环保意识.

2.感知我们周围能源的耗散，树立节能意识.

教学过程

新课导入

情景导入

在20世纪的最后几分钟里，一项新的多米诺骨牌吉尼斯世界纪录，在北京颐和园体育健康城综合馆和网球馆诞生.中国、日本和韩国的62名青年学生成功推倒340多万张骨牌，一举打破了此前由荷兰人保持的297万张的世界纪录.这就是“多米诺骨牌效应”，该效应产生的能量是十分巨大的.大不列颠哥伦比亚大学物理学家A.怀特海德曾经制作了一组骨牌，共13张，

第1张最小，长9.53 mm，宽4.76 mm，厚1.19 mm，还不如小手指甲大.以后每张体积扩大1.5倍，这个数据是按照一张骨牌倒下的时候能推倒一张1.5倍体积的骨牌而选定的.最大的第13张长61 mm，宽30.5 mm，厚7.6 mm，把这套骨牌按适当间距排好，轻轻推倒第1张，必然会波及到第13张，第13张骨牌倒下时释放的能量比第1张牌倒下时整整要扩大20多亿倍.而按同样比例制作的第32张骨牌倒下时释放的能量将高达1.24×1015J，又扩大了20多亿倍.不过，A.怀特海德毕竟未能制作第32张骨牌，因为它将高达415 m，两倍于纽约帝国大厦.如果真有人制作了这样一套骨牌，那摩天大厦就会在一指之力下被轰然推倒!

这种巨大的能量从何而来？能量之间又是如何转化的？

故事导入

在2004年，某杂志报道，一位家住“河南郑州二七区齐扎阎乡”，自称是“新加坡籍华人”“博士、院士、专家委员”名为“梁星人”的一个人，成了当时的网上名人，其原因是他声称建成了“宇宙引力能永动机”，并获得了中国专利（实际上只是申请了专利，还未获得批准），而且还有一家“海南星人永动机发电厂有限公司”正在生产改永动机装备的车辆，你分析一下制造这种永动机的可行性.

问题导入

我国人均能源占有量只有世界平均值的1/4，解决我国的能源问题的基本方针是：能源开发与节约并重.但有人认为“能量是守恒的”,不需要节约，谈一下你对此的看法，并观察周围可利用的能源哪些是“绿色的”.

新闻导入

2003年12月8日国内某媒体报道了下面的这则消息：这个冬天，对于湖南长沙市的150多万市民来说，将格外漫长，因为从今年11月30日起，可能一直要持续到明年三月份，这里的市民，将分区分片“享受”每连续供电三天后，停电24小时的“待遇”.《某某晚报》11月27日的报道中，已经赫然出现了商店秉烛营业的景观.

长沙并不是唯一的例子，从今年春天就开始逐渐浮出水面的电力危机，在盛夏季节达到一个短暂的高峰，至今这个阴影仍然挥之不去，影响范围先后涉及到全国几乎三分之二的省份，有人戏称，中国电力市场又退回到了20世纪80年代.

仅仅是电力吗？似乎没有这么简单，入秋之后，柴油的紧张状况，从珠江三角洲到长江三角洲，从福建到浙江，已经形成了一种新的“流行病”，即使在北京地区，限量供应的情况也再次出现，就差没有“凭票供应”了.

同学们思考，为什么会出现能源危机？如何应对？

推进新课

一、能量守恒定律

问题：在验证机械能守恒定律的实验中，重物带着纸带下落时，计算结果发现，减少的重力势能的值大于增加的动能的值，即机械能的总量在减少.原因就是纸带和打点计时器之间的摩擦力和空气的阻力等.是不是考虑了各种摩擦和阻力后这部分能量就消失了呢？

学生根据所学知识总结归纳：没有，它转化成为除机械能外的其他的能量了.

教师引导：它转化成了机械能外的其他形式的能量，除重力、弹力之类的力外，其他任何力对物体做功使物体的机械能增加或减少的过程，实质上都是其他形式的能与机械能相互转化的过程，在转化的过程中，能的总量是不变的.这是大自然的一条普遍的规律，而机械能守恒定律只是这一条普遍规律的一种特殊情况.

问题：验证机械能守恒定律中，减少的机械能转化为内能.生活中还有很多这样能量转化或转移的例子，同学们能否举出几例，并说明其中的能量转化或转移过程?

参考案例：

空气的机械能转移到柳枝上. 1.风吹动柳枝摆动

2.放在火炉旁的冰融化变热内能由火炉转移到冰.

3.电流通过灯泡，灯泡发光电能转化为光能.

4.植物进行光合作用光能转化为化学能.

思维拓展

课件展示各种图片，让学生认真观察，并说明各种装置能量的转化情况.通过图片展示，让学生更加形象地感受能量的转化或转移过程,为能量守恒定律的提出作准备

.

学生通过认真观察图片并回顾相关知识，归纳总结：

图1：太阳能电站：太阳能转化为电能 图2：内燃机车：内能转化为机械能

图3：水电站：机械能转化为电能 图4：水果电池：化学能转化为电能

从上面的例子我们可以看出，能量之间是可以相互转化或转移的.

引导学生阅读教材，说出能量守恒定律的内容，并引用教材上的话，说明能量守恒定律的建立有何重大意义.

师生总结：

1.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，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变.

2.定律的表达式：E初=E终 ΔE增=ΔE减

3.发现能量守恒定律的意义：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.

重点说明：该定律是贯穿整个物理学的基本规律之一，是学习物理学的一条主线.在应用中,要分清系统中有多少种形式的能，发生了哪些转化和转移.

例 一小滑块放在凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿斜面运动了一段距离.若已知在这过程中，拉力F所做的功的大小（绝对值）为A，斜面对滑块的作用力所做的功的大小为B，重力做功的大小为C，空气阻力做功的大小为D,当用这些量表达时，小滑块的动能的改变（指末态动能减去初态动能）等于多少？滑块的重力势能的改变等于多少？滑块机械能（指动能与重力势能之和）的改变等于多少？

解答：根据动能定理，动能的改变等于外力做功的代数和，其中做负功的有空气阻力、斜面对滑块的作用力的功（因弹力不做功，实际上为摩擦阻力的功），因此ΔEk=A-B+C-D； 根据重力做功与重力势能的关系，重力势能的减少等于重力做的功，因此ΔEp=-C；

滑块机械能的改变等于重力之外的其他力做的功，因此ΔE=A-B-D.

二、能源和能量耗散

问题：既然能量是守恒的，不可能消灭，为什么我们还要节约能源？

情景引导：有些事可以倒过来进行，但有些事情却是不可能倒过来进行的.你可以向前走路，也可以倒退着走路,但是，打碎的镜子不可能自动复原成原来完好的样子,冒起的煤烟和散开的炭灰不可能重新组合成一堆煤炭.类似的，自然界中自发的能量的转化和转移也具有某种方向性.

问题：根据上面的提示，能否举出生活中关于这种方向性的例子，并说明其中能量的变化? 参考案例：

1.草地上滚动的足球，逐渐慢下来，最后静止,足球不能主动从静止开始运动.

足球的机械能减少，转化成内能,内能不能自发地转化为机械能.

2.同学们围着火炉取暖，热量从高温的火炉转移到同学们身上,同学们却不能利用比自身温度低的物体取暖.

热能够自动地从高温的火炉向人体传输却不能从低温物体自发地向高温物体传输.

师生总结：与热现象有关的能量转化过程是具有方向性的.例如：摩擦力做功的过程，要损耗机械能而生热，产生的热不可能全部转化为机械能.在其他的宏观过程中也是如此，例如：两种气体放到一个容器内，总会均匀地混合到一起，但不会再自发地分离开来.通过实例说明，在能量的转化和转移过程中，能的量是守恒的，但能量的品质却降低了，可被人直接利用的能在逐渐减少，这是能量耗散现象.所以，能量虽然守恒，但我们还要节约能源.

阅读课本，举例说明自然界能量转化过程的方向性,如:冰箱制冷、瀑布中水的机械能转化、喷出的香水、松弛后的发条等.

学生交流：自然现象的变化也具有类似的不可逆性，例如沙漠化的土地不会自发地再变为绿洲.因此人类不仅要珍惜能源和资源，还要自觉地保护自然.

总结：能量耗散

1.能量耗散：流散的内能无法重新收集起来加以利用的现象叫做能量耗散.

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.

例2 下列判断正确的是（ ）

A.电流的能不可能全部变为内能

B.在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能

C.热机中，燃气内能不可能全部变为机械能

D.在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体

解析：凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，电流的能可全部变为内能（由电流热效应中的焦耳定律可知），而内能不可能全部变成电流的能.机械能可全部变为内能，而内能不可能全部变成机械能.在热传导中，热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，而不能自发地从低温物体传递给高温物体，所以选项B、C、D正确.

答案：BCD

阅读材料：课件展示阅读材料，让学生了解能源和环境是两个全球所关注的问题，能源是现代社会生活的重要物质基础，而常规能源的有限储藏量与人类的需求存在矛盾，同时大量消耗常规能源带来了环境问题，正确地协调和解决这一矛盾和问题是生活在地球上每一个人的职责.

（一）常规能源

1.能源：凡是能够提供可利用能量的物质统称为能源.

2.常规能源：人们把煤、石油、天然气叫做常规能源，人类消耗的能量主要是常规能源.

3.常规能源的储藏是有限的.

4.常规能源的大量消耗带来了环境问题.

（1）温室效应：温室效应是由于大气里温室气体（二氧化碳、甲烷等）含量增大而形成的.石油和煤炭燃烧时产生二氧化碳.

（2）酸雨：大气中酸性污染物质，如二氧化硫、二氧化碳、氢氧化物等，在降水过程中溶入雨水，使其成为酸雨.煤炭中含有较多的硫，燃烧时产生二氧化硫等物质.

（3）光化学烟雾：氮氧化合物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈的紫外线照射后产生的二次污染物质——光化学烟雾，主要成分是臭氧.

另外常规能源燃烧时产生的浮尘也是一种污染.

常规能源的大量消耗所带来的环境污染既损害人体健康，又影响动植物的生长，损坏建筑物及文物古迹，严重时可改变大气的性质,使生态受到破坏.

（二）绿色能源的开发和利用

常规能源的短缺和利用常规能源带来的环境污染，使得新能源的开发成为当务之急.

绿色能源：在释放能量或能量转化过程中对环境不造成污染的能源叫绿色能源.人类可开发和利用的绿色能源主要有下列几种：

1.风能.

2.水流（河流、潮汐）能.风能和水流能是可再生能源.而石油、煤炭是不可再生能源.

3.太阳能.

4.氢能源.

5.反物质能.

大自然赐给人类的绿色能源储量丰富，只要我们科学开发、合理利用，必将对人类作出前所未有的贡献.

课堂小结

新课程更多地与社会实际相联系，鼓励学生提出问题.本节“思考与讨论”对能源问题做了讨论，这是一个质疑的范例，它引导我们考虑能量转化和转移的方向性.从物理学的角度研究宏观过程的方向性，在现阶段只需用一些简单的实例，让学生初步地体会一下就可以了.例如：摩擦力做功的过程，要损耗机械能而生热，产生的热不可能全部转化为机械功.在其他的宏观过程中也是如此，例如：两种气体放到一个容器内，总会均匀地混合到一起，但不会再自发地分离开来.通过实例说明，在能量的转化和转移过程中，能量是守恒的，但能量的品质却降低了，可被人直接利用的能在逐渐减少，这是能量耗散现象.所以，能量虽然守恒，但我们还要节约能源.

布置作业

1.教材“问题与练习”第1、2题.

2.设想有一间房间，与外界没有热量交换，完全绝热.房间里有一台电冰箱在工作，如果电冰箱的门是开着的，那么，房间里的温度会变化吗？认真讨论一下，形成书面材料，与同学们交流.

板书设计【能量守恒定律与能源教案】

10 能量守恒定律与能源

一、能量守恒定律1.内容

2.建立过程

二、能量耗散1.能量耗散

自然界中的宏观过程具有方向性2.

活动与探究 三、能源1.常规能源2.绿色能源的开发和利用

课题：永动机

目的：通过具体的能量转化的分析，说明永动机不能制造的理由.

能量守恒定律与能源教案(四)
能量守恒定律与能源教案

《能量守恒定律与能源》教案

教 学 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．用能量的观点分析问题应该深入学生的心中，因为这是最本质的分析方法．

2．感知我们周围能源的耗散，树立节能意识．

教学重点、难点 教学重点

1．能量守恒定律的内容．

2．应用能量守恒定律解决问题．

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 探究、讲授、讨论、练习

教 学 手 段 教具准备

投影仪、教学录像或课件、玻璃容器、沙子、小铁球、水、小木块．

教 学 活 动

[新课导入]

师：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．我们还知道不同量之间是可以相互转化的，请举几个能量转化的例子．

生1：电灯能够发光是因为电能转化为了光能．

师：当电灯发光的同时．还能感觉到电灯是热的，说明什么问题呢?

生1：说明在电能转化为光能的同时还产生了热能．

生2：我举一个例子，当两个物体相互摩擦的时候，它们的温度会升高，这个过程中机械能转化为内能．

生3：在火箭发射的时候，推进剂燃烧产生的化学能转化为火箭的机械能． 生4：汽车在行驶过程中，汽车内燃机产生的化学能转化为汽车的机械能．

师：刚才同学们分析得都很好，看起来自然界除了我们在上几节学过的机械能之外，还有各种各样的能量，机械能守恒定律成立的条件是什么?

生：机械能守恒定律成立的条件是只有重力或弹力做功．

师：我们看一下下面几种情况下物体所处的系统机械能是否守恒．

[新课教学]【能量守恒定律与能源教案】

一、能量守恒定律

(演示实验1：在一个玻璃容器内放人沙子，拿一个小铁球分别从某一高度释放，使其落到沙子中)

师：大家看这样一个问题：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．

生：小球在运动过程中机械能不守恒，根据机械能守恒定律成立的条件是只有重力或弹力做功，在小球下落的过程中，除了受到的重力做功之外，还有沙子对它做功，沙子对铁球做负功，铁球在下落过程中机械能是减少的．

师：从这个问题中我们可以得到什么结论?

生：外力(除了重力和弹力之外的力)对系统做负功，系统的机械能减少．

[演示实验2：用手提一个物体匀速上升，让学生分析机械能的变化情况(物体可以是身边的物体，例如黑板擦、课本等等)]

师：这个物体在运动过程中机械能是否守恒，如果不守恒，原因是什么，机械能是怎样变化的?

生：这个物体在运动过程中机械能不守恒，原因是不符合机械能守恒定律成立的条件，有外力对物体做了功，这个力是人对物体向上的拉力．在运动过程中，物体动能没有发生变化，而物体的重力势能增加了，所以系统的机械能是增加的．

师：我们可以得出什么结论?

生：当外力(除了重力或弹力以外的力)对物体做正功，物体的机械能增加，物体机械能的增加量等于外力对物体做的功．

师：从这两个例子中我们能够得出什么结论?

生：物体所处的系统机械能守恒是有条件的，当外力对物体做功时，系统的机械能不守恒，此时外力对系统做的功等于系统机械能的变化．

师：这里的外力是指的什么?

生：这里的外力是指的除了物体本身重力和弹力之外的力．

师：这个结论叫做功能原理．从这两个例子中我们可以看到，机械能守恒定律并不是自然界中最基本的守恒定律，当涉及到多个能量之间的相互转化时，我们应该怎样研究这些能量之间的关系呢?

师：下面大家阅读28页中有关能量守恒定律建立的过程，回答相应的问题．

(学生阅读课本，总结能量守恒定律的表达方式)

师：导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是什么?

生：导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是确立了永动机的不可能性和发现了各种自然现象之间的相互联系与转化．

师：能量守恒定律的内容是什么?

生：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外一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总和保持不变．

师：能量守恒定律是一个人发现的吗?

生：能量守恒定律不是一个人发现的，到了19世纪40年代前后．科学界已经形成一种思想氛围，即用联系的观点去观察自然，各种不同能量可以相互转化，这预示着，到了把分立环节

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，不同国家、不同领域的十几位科学家，以不同的方式，各自独立提出了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外一个物体．而在转化和转移的过程中．能量的总和保持不变．

师：看起来能量守恒定律是人类进步的一个必然的结果，那么对能量守恒定律作出贡献比较大的科学家是谁呢?

生：对能量守恒定律贡献比较大的科学家有：德国物理学家和医生迈尔，英国物理学家焦耳，德国物理和生理学家女姆霍兹等人．

师：现在看一个科教片：能量守恒定律的建立过程．

(多媒体播放能量守恒定律的建立过程)(参考案例)

能量守恒定律是建立在自然科学发展的基础上的，从16世纪到18世纪．经过伽利略、牛顿，惠更斯、莱布尼茨以及伯努利等许多物理学家的认真研究，使动力学得到了较大的发展，机械能的转化和守恒的初步思想，在这一时期已经萌发．18世纪末和19世纪初，各种

自然现象之间联系相继被发现．伦福德和戴维的摩擦生热实验否定了热质说．把物体内能的变化与机械运动联系起来．1800年发明伏打电池之后不久，又发现了电流的热效应、磁效应和其他的一些电磁现象．这一时期，电流的化学效应也被发现，并被用来进行电镀．在生物学界，证明了动物维持体温和进行机械活动的能量跟它所摄取的食物的化学能有关，自然科学的这些成就，为建立能量守恒定律作了必要的准备．能量守恒定律的最后确定，是在19世纪中叶由迈尔、焦耳和亥姆霍兹等人完成．德国医生迈尔是从生理学的角度开始对能量进行研究的．1842年，他从“无不生有，有不变无”的哲学观念出发．表达了对能量转化和守恒思想，他分析了25种能量的转化和守恒现象，成为世界上最先阐述能量守恒思想的人．英国物理学家焦耳1840年到1878年将近40年的时间里．研究了电流的热效应，压缩空气的温度升高以及电、化学和机械作用之间的联系，做了400多次实验，用各种方法测定了热和功间的当量关系，为能量守恒定律的发现奠定了坚实的实验基础．在1847年，当焦耳宜布他的能量观点的时候，德国学者亥姆霍兹在柏林也宜读了同样课题的论文．在这篇论文里，他分析了化学能、机械能、电磁能、光能等不同形式的能的转化和守恒，并且把结果跟永动机不可能制造成功联系起采，他认为不可能无中生有地创造一个永久的推动力，机器只能转化能量，不能创造和消灭能量．亥姆霍兹在论文里对能量守恒定律作了一个清晰、全面而且概括的论述，使这一定律为人们广泛接受．在19世纪中叶，还有一些人也致力于能量守恒地研究．他们从不同的角度出发，彼此独立地研究，却几乎同时发现了这一伟大的定律．因此，能量守恒定律的发现是科学发展的必然结果．此时，能量转化和守恒定律得到了科学界的普遍承认．这一原理指出：自然界的一切物质都具有能量，对应于不同的运动形式，能量也有不同的形式，如机械运动的动能和势能，热运动的内能．电磁运动的电磁能，化学运动的化学能等，他们分别以各种运动形式特定的状态参量来表示。当运动形式发生变化或运动量发生转移时，能量也从一种形式转化为另一种形式，从一个系统传递给另一个系统：在转化和传递中总能量始终不变．恩格斯曾经把能量转化和守恒定律称为“伟大的运动基本规律”，认为它的发现是19世纪自然科学的三大发现之一．(另两个发现是细胞学说，达尔文的生物进化论)

师：通过学习能量守恒定律，你受到了什么启示?

生：能量守恒定律的建立过程，是人类认识自然的一次重大的飞跃，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．

师：这位同学总结得很好，美是无处不在的，物理学中更是处处存在着美，希望同学们在学习中注意发现，注意体会，这样我们的学习将会更加的丰富多彩．

[课堂训练]

下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是……( )

A。某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加

B。某个物体的能减少．必然有其他物体的能增加

C。不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的

D。石子从空中落下，最后地面，说明机械能消失了

解析；能量守恒定律是指能量的总量不变，但更重要的是指转化和转移过程中的守恒．在不同形式的能量间发生转化，在不同的物体间发生转移．不需要任何外界动力而持续对外做功的机器是违背能量守恒定律的，是永远不可能制成的．机械能转化成了其他形式的能量而不能消失，能量是不会消失的．

A选项是指不同形式的能量间在转化，转化过程中是守恒的．B选项是指能量在不同的物体间发生转移，转移过程中是守恒的．这正好是能量守恒定律的两个方面——转化与转移．任何永动机都是不可能制成的，它违背了能量守恒定律，所以ABC正确．D选项中石子的机械

能在变化，比如受空气阻力作用，机械能可能要减少，但机械能并没有消失，能量守恒定律表明能量既不能创生，也不能消失．故D是错的．

说明：此题考查能量守恒定律的理解，以及对水动机的认识，凡是违背能量守恒定律的永动机是永远不能制成的．

二、能源和能量耗散

师：大家下面思考这样一个问题：既然能量是守恒的，我们为什么还要节约能源．带着这个问题．大家阅读课本第28页到29页有关能量和能量耗散的内容，回答相关问题． (学生阅读教材，了解人类应用能源的历程，能源对人类社会发展所起的作用；人类在利用能源的同时也对环境造成了严重污染)

师：什么是能量耗散?

生：然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后变为周围环境的内能，我们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． 师：能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解?

生：能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明，在能源利用的过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并没有减少．但是可利用的品质上降低了，从便于利用变为不便于利用了．

师：这说明什么问题?

生：这说明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． 师：我们为什么要节约能源呢?

生：正是因为能量转化的方向性，能量的利用受这种方向性的制约，所以能量的利用是有条件的，也是有代价的．

生：节约能源同时开发可再生能源．

师：通过下面材料的阅读。加深你对能源的理解．

(多媒体播放世界能源的解决途径)(参考案例)

世界能源问题的解决途径是什么?能源，是人类赖以生存和进行生产的不可缺少的资源．近年来，随着生产力的发展和能源消费的增长．能源问题已被列为世界上研究的重大问题之一．解决世界能源问题的根本途径，主要有两个方面：其一是广泛开源，其二是认真节流．所谓开源，就是积极开发和利用各种能源．在继续加紧石油勘探和寻找新的石油产地的同时，积极开发丰富的煤炭资源，还要大力开发水能，生物能等常规能源，加强核能、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，从而不断扩大人类的能源资源的种类和来源．所谓节流，就是要大力提倡节约能源．节能是世界上许多国家关心和研究的重要课题，甚至有人把节能称为世界的“第五大能源”，与煤、石油和天然气、水能、核能等并列．在节能方面，在有计划地控制人口增长的同时，重点要发挥先进科学技术的优势，提高各国的能源利用效率．如果世界各国家和各地区都能改进各种用能设备，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使用，就能使能源更加有效地用于生产和生活之中，从而解决人类面临的能源问题．

[小结]

新课程更多地与社会实际相联系，鼓励学生提出问题．本节“思考与讨论”对能源问题做了讨论，这是一个质疑的范例．它引导我们考虑能量转化和转移的方向性．从物理学的角度研究宏观过程的方向性，在现阶段只需用一些简单的实例，让学生初步地体会一下就可以了．例如：摩擦力做功的过程，要损耗机械能而生热，产生的热不可能全部转化为机械功．在其他的宏观过程中也是如此，例如：两种气体放到一个容器内，总会均匀地混合到一起，但不会再自发地分离开来．通过实例说明．在能量的转化和转移过程中，能量是守恒的，但能量的

品质却降低了，可被人直接利用的能在逐渐减少，这是能量耗散现象．所以，能量虽然守恒，但我们还要节约能源．

对功能关系的理解

［例1］一小滑块放在如图所示的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿 斜面运动了一段距离。若已知在这过程中，拉力F所做的功的大小（绝对值）为A，斜面对滑块的作用力所做的功的大小为B，重力做功的大小为G，空气阻力做功的大小为D。当用这些量表达时，小滑块的动能的改变（指末态动能减去初态动能）等于多少？，滑块的重力势能的改变等于多少？滑块机械能（指动能与重力势能之和）的改变等于多少？

解析：根据动能定理，动能的改变等于外力做功的代数和，其中做负功的有空气阻力，斜面对滑块的作用力的功（因弹力不做功，实际上为摩擦阻力的功），因此ΔEk=A - B+C - D；根据重力做功与重力势能的关系，重力势能的减少等于重力做的功，因此ΔEp= - C；滑块机械能的改变等于重力之外的其他力做的功，因此ΔE = A – B – D 学 生 活 动

作 业 [布置作业]

教材第30页问题与练习，1，2．

板 书 设 计 10．能量守恒定律与能源

一、能量守恒定律

1．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外一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总和保持不变．

2．建立过程．

二、能源和能量耗散

1．内容：能量转化具有方向性．

2．节约能源的重要意义．

教学后记

记 思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。

能量守恒定律与能源教案(五)
能量守恒定律与能源教学设计

《能量守恒定律与能源》教学设计

衣龙强

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