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

7．10 能量守恒定律与能源

【教材分析】

1．本节课是对本章知识内容的总结和扩展，是力学中的一个重要内容，它从能量的观点来分析物质的运动规律，学生学习到这里，已经可以从机械能转化和守恒扩展到自然界各种能量的转化和守恒了。

2．教材是通过永动机的不可能制成以及科学家们发现的各种形式能量之间的转化和转移过程中的联系这两个重要事实确立了能量守恒定律的内容；从能量耗散及能源的枯竭讲述了节约能源的重要性；在化石能源的使用中带来的环境污染和温室效应阐述了保护环境和开发新能源的重要性；把德育教育穿插到物理教学中。

【学生分析】

经过将近一年的高中物理的学习，学生的逻辑思维已经有了一定的提高，已经比较熟悉由牛顿运动定律判断物体的运动规律，再通过学习功的知识，加深了知识的联系性，知道分析一个物体的运动规律还可以通过做功来实现能量的转化，即由能量观点来分析运动规律。但在能量守恒定律的应用中还是存在一定的困难，把握不了有哪些能量发生转化。

【教学目标】

1．知识与技能

（1）了解各种形式的能，知道确立能量守恒定律的两类重要形式。

（2）理解能量守恒定律的内容，会用能量守恒的观点分析、解释一些实际问题。

（3）了解能量耗散，认识提高能量利用效率的重要性。

（4）知道能源短缺和环境恶化是关系到人类社会能否持续发展的大问题，增强节约能源和环境保护的意识。

2．过程与方法：

（1）通过收集信息、阅读教材和资料、相互交流，感受物理规律得出的历程，体会哲学和自然科学长期发展和进步历程。

（2）通过能量守恒定律事例分析，提高分析问题和理论联系实际的能力。从可持续发展角度分析能源、资源及日常诸多现象，提出自己的观点及其可行的做法。

3．情感态度价值观：

（1）学习科学家不畏艰辛的探索精神、体验科学的和谐美，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对环境的影响，认识科技对人类社会发展的负面影响，提高节

能意识和环保意识，并在个人所能及的范围内对社会的可持续发展有所贡献。

【教学重点】能量守恒定律，节约能源的意义。

【教学难点】用能量守恒定律分析具体问题。

【教学方法】教师启发、引导；学生自主阅读、思考、讨论、展示交流。

【教学准备】幻灯片，多媒体教学设备，影片。

【教学过程】

一、知识链接

从前面的学习中我们已经知道做功的过程实际上是能量的转化过程，例如：重力做了多少功，_______________就改变了多少；弹簧的弹力做了多少功，_____________就改变了多少；合力做了多少功，_______________就改变了多少；所以功是能量转化的__________。二、新课导入

老师：上节课我们验证机械能守恒定律实验中，计算结果是：重锤下落减小的重力势能总是略大于增加的动能，为什么出现这种现象？滑滑梯时减小的重力势能转化为什么能？学生：因为重锤下落时克服阻力做功，减小的重力势能有少部分转化为内能；滑滑梯时减小的重力势能转化为动能和内能。

老师：除了动能、势能和内能之外，你还知道哪些形式的能？各种形式的能之间有何联系？学生：化学能、太阳能、光能、电能、风能、核能、生物能等等，各种形式的能相互转化。

多媒体播放能量转化的资料（内燃机车、水力发电站、火力发电站、塔式太阳能热电站、水力发电站、微波炉、电风扇、光合作用、手握冰块等），请同学们说说有哪些能量发生了转化？

三、新课教学

探究一：能量守恒定律

（1）能量的概念是人类在对物质运动规律进行长期探索中建立的，请你说说人类在建立起能量守恒定律的过程中经历了哪些主要事件？哪些科学家作出了卓越的贡献？

（学生回答，老师小结。）

老师：从科学家对物质运动规律的长期探究发现各种能量之间的转化规律，我们要学习科学家的探索精神，只有付出艰辛的努力才有收获。

（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？（视频介绍永动机？）

（师生共同分析永动机不能制成的原因）

从探究一得出结论：

板书1．导致能量守恒定律最后确立的重要事实：确认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和转化。

板书2．能量守恒定律内容：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别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。

表达式：E初＝E终ΔE增＝ΔE减

[课堂训练]

1．判断下列关于能量转化的说法是否正确

A．举重运动员把重物举起来，体内的一部分化学能转化为重物的重力势能

B．电流通过电炉子后电炉丝变热，电能转化为内能

C．做功过程是能量转化过程，某过程中做了10 J的功，一定有10 J的能量发生了转化D．石子从空中落下，最后惨止在地面上，说明机械能消失了

E．风吹动帆船前进是风能转化为机械能

F．用毛巾反复擦背，感觉后背热了，是机械能转化为热能。

G．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生

2．质量为m、速度为v0的子弹水平匀速飞行，击中前方悬挂于绳长为L的绳下端的木块（质量为M），子弹未能穿出木块,使悬绳偏离竖直方向的最大偏角为θ，则子弹击中木块后产生的内能为多少？

（由学生展示，再发现问题解决问题）

老师：解题过程重视细节，细节决定成败。

老师：既然能量是守恒的，不可能消失，为什么我们还要节约能源？

探究二：能源和能量耗散

（1）能源是人类社会的物质基础，人类利用能源大致经历了哪几个过程？现在人类消耗的能源主要有哪些？

（学生回答）

（2）什么是能量耗散？

（老师分析燃烧能源散发的热量被周围环境吸收后不能再回收使用，给学生理解能量耗散。）

板书3．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．

（3）请大家查阅资料，了解人类社会生活依赖的主要能源的储藏量，以及化石能源的利用带来的环境污染。谈谈节约能源和保护环境的重要性。（播放有关能源利用带来的各种环境污染和温室效应的图片）

（学生讨论回答）

老师：能源的危机及利用能源造成了环境污染和温室效应，所以我们要节约能源，加强保护环境的意识，在向地球所取的同时也要回报地球，保护环境，与大自然和谐相处；同时要懂得感恩，长大后回报父母，回报国家，为国家的兴旺和富强贡献自己的力量。

板书4．节约能源的意义：使人类得到持续发展。

（4）根据我国实际情况谈谈如何开发新能源？

（学生讨论回答）

（5）能源的短缺和环境的恶化是当今社会存在的重大问题，为了节约能源和保护环境，谈谈你将怎么做？

（学生讨论回答）

[课堂训练]

3．“能源危机”是当今世界各国共同面临的问题。对此，以下措施可行的是（）

A．人人都要自觉做到节约用水、节约用电，不浪费和人为毁坏物品

B．关闭现有的火力发电站

C．各地都要新建水力和风力发电站

D．停止使用石油资源，而以核能和太阳能取代

4．关于能量耗散，下列说法中正确的是（）

A．能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了

B．能量耗散表明，能量守恒定律具有一定的局限性

C．能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了

D．能量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

课堂小结：这节课我们学习了哪些内容？

一、能量守恒定律

1．能量守恒定律的内容

2．能量守恒定律的表达式： E初＝E终；ΔE增＝ΔE减

二、能源和能量耗散

1．能量耗散(能量转化的方向性）

2．节约能源的意义

课后练习：

1．自由摆动的秋千摆动的幅度越来越小,下列说法中正确的是 ( ) A．机械能守恒

B．能量正在消失

C．只有动能和重力势能的相互转化

D．减少的机械能转化为内能，但总能量守恒。

2．运动员把原来静止的足球踢出去,使足球获得了100 J的动能,则在运动员踢球的过程中,运动员消耗的体能 ( )

A．等于100 J B．大于100 J C．小于100 J D．无法确定

3．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．手摇发电机发电使灯泡发光是机械能转化为电能再转化为光能和热能

4．下列说法正确的是 ( )

A．某种形式的能减少，一定存在其他形式能的增加

B．因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能的

C．能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了

D．能源的利用受能量耗散的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的

5．设质量为m的子弹以初速度v0射向静止在光滑水平面上的质量为M的木块，并留在木块中不再射出，子弹钻入木块深度为d，木块前进的距离为L，子弹和木块相互摩擦力恒为f。

求：

（1）子弹和木块组成的系统损失的机械能；

（2）因摩擦产生的热量；