第五章機(jī)械能及其守恒定理第十節(jié)能量守恒定理與能源山東省啟東學(xué)校了解自然界中存在多種方式的能量。曉得能量守恒定理是最基本最普遍的自然規(guī)律之一。通過能量守恒以及能量轉(zhuǎn)化的方向性，認(rèn)識節(jié)省能源的重要性。了解能源與人類生存和社會(huì)發(fā)展的關(guān)系，曉得可持續(xù)發(fā)展的重大意義。讓中學(xué)生經(jīng)歷探究過程，認(rèn)識科學(xué)探究的的意義，嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方式研究化學(xué)問題，驗(yàn)證數(shù)學(xué)規(guī)律。讓中學(xué)生嘗試運(yùn)用數(shù)學(xué)原理和研究方式解決一些與生產(chǎn)和生活相關(guān)的實(shí)際問題。剖析、解決問題的能力。讓中學(xué)生嘗試經(jīng)過思索發(fā)表自己的看法，通過小組討論，培養(yǎng)中學(xué)生交流、合作能力。3、情感心態(tài)和價(jià)值觀（1）通過能量守恒定理的教學(xué)，讓中學(xué)生展現(xiàn)數(shù)學(xué)規(guī)律的和諧美和簡約美，發(fā)展對科學(xué)的好奇心與求知欲。（2）培養(yǎng)中學(xué)生參與科技活動(dòng)的熱情，敢于探求與日常生活有關(guān)的數(shù)學(xué)問題。通過能源和環(huán)境的教學(xué)，培養(yǎng)中學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的意識和為社會(huì)服務(wù)的責(zé)任感。二、設(shè)計(jì)思路：通過演示滑塊下降實(shí)驗(yàn)闡明的機(jī)械能不守恒引出課題，給中學(xué)生提供影視資料，讓中學(xué)生在生活中探求能量轉(zhuǎn)化的過程。通過對自身能量的轉(zhuǎn)化的探求培養(yǎng)中學(xué)生用全面的觀點(diǎn)看問題，進(jìn)一步迸發(fā)中學(xué)生的探究熱情，同時(shí)使中學(xué)生對能量守恒形成直觀的覺得。對能量守恒定理這一知識點(diǎn)的教學(xué)，應(yīng)用先推測、后用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的方式，讓中學(xué)生親歷科學(xué)探究的過程，感受科學(xué)研究的方式，調(diào)動(dòng)中學(xué)生的智能，對學(xué)過的知識重新編排和整合，創(chuàng)造性地應(yīng)用于新的數(shù)學(xué)情境之中，解決數(shù)學(xué)問題。
通過中微子發(fā)覺這一歷史風(fēng)波培養(yǎng)中學(xué)生科學(xué)的世界觀和技巧論。同時(shí)從能量守恒的教學(xué)中嘗試讓中學(xué)生品位科學(xué)美。對能量耗散的教學(xué)，先舉例幫助中學(xué)生構(gòu)建自然界的宏觀過程具有方向性的概念，之后通過探究生活中的例子構(gòu)建能量耗散的概念。用專題的方式幫助中學(xué)生構(gòu)建能量和環(huán)境的關(guān)系，和節(jié)省能源、保護(hù)環(huán)境的急迫感，使中學(xué)生認(rèn)識到可持續(xù)發(fā)展的重要意義，培養(yǎng)中學(xué)生對社會(huì)的責(zé)任感。對設(shè)計(jì)的問題情境，先讓中學(xué)生獨(dú)立思索，完成不了的，再小組討論，組內(nèi)交流，組與組之間交流，培養(yǎng)中學(xué)生的合作意識。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：能量守恒定理的理解和應(yīng)用；用能量轉(zhuǎn)化和守恒定理解決生產(chǎn)和生活中的問題。能源借助和環(huán)境的關(guān)系。教學(xué)難點(diǎn)：能量耗散的概念，用實(shí)驗(yàn)探究和檢驗(yàn)?zāi)芰渴睾愣ɡ怼＝虒W(xué)資源班主任演示器材：多媒體。中學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)器材：低壓電源、電阻絲、電流表、電壓表、秒表、溫度計(jì)、導(dǎo)線等。五、教學(xué)設(shè)計(jì)班主任活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)點(diǎn)評引入新課｛演示｝讓鐵塊沿鈄面滑下觀察實(shí)驗(yàn)，思索，備考舊知識,引起中學(xué)生認(rèn)知沖突，喚起探究興趣。班主任活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)點(diǎn)評提問1、下滑過程系統(tǒng)機(jī)械能是否守不僅機(jī)械能和內(nèi)能外，你還曉得什么能量？二、各種方式的能量之間的互相轉(zhuǎn)化（投影影視資料）資料一、流星過大氣層，發(fā)出明亮的光資料二、火箭拖著長長的火舌升空資料三、稻田里，電動(dòng)機(jī)推動(dòng)氣泵抽水。
問題：上述現(xiàn)象中能量分別發(fā)生了如何的轉(zhuǎn)化？問題：大致談?wù)勀銖脑缟虾人较挛缥缢娜熘校阕鳛槟芰康摹稗D(zhuǎn)換器”，能量是怎樣在你的身體里發(fā)生轉(zhuǎn)化的？假如你常年吸收食物的能量小于你消耗的能量，會(huì)出現(xiàn)哪些情況？從能量的角度來看，怎么合理安排飲食？三、能量守恒定律問題：推測一下，在上述各類實(shí)例中，能量在轉(zhuǎn)化過程中，能量的變化在數(shù)目上有哪些關(guān)系？是降低了？降低了？還是總數(shù)不變？設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)?zāi)愕耐茰y是否正確。充分調(diào)動(dòng)中學(xué)生對原有知識的整理和編排，用于新的數(shù)學(xué)情境中。這對中學(xué)生是一個(gè)創(chuàng)新的過程。班主任參與中學(xué)生討論，指學(xué)案生實(shí)驗(yàn)。剖析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出推論，產(chǎn)生共識：能量既不能剿滅，也不能創(chuàng)生，它只能從一種方式轉(zhuǎn)化到其他方式，或則從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移給另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化過程中，能量的總數(shù)保持不變。指定中學(xué)生回答。中學(xué)生先獨(dú)立思索，之后分六人一組其他同事補(bǔ)充。中學(xué)生先獨(dú)立思索，后小組討論。指定中學(xué)生回答問題。定一組派代表發(fā)言，其他組派代表補(bǔ)充中學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，然小組共推一個(gè)方案，與其他組交流，比較，評價(jià)。中學(xué)生的設(shè)計(jì)方案有許多可能，可以通過比較，找出著力可行方案。之后全班統(tǒng)一分組實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前要求中學(xué)生用列表的方式都進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。
中學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)，果討論、評價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，剖析實(shí)驗(yàn)偏差。產(chǎn)生知識遷移用圖片方式提供材料激起中學(xué)生心里相關(guān)記憶，引導(dǎo)中學(xué)生發(fā)覺問題。通過探究自己身體，迸發(fā)探究動(dòng)機(jī)，培養(yǎng)中學(xué)生用聯(lián)系的觀點(diǎn)看問題讓中學(xué)生作科學(xué)猜測，并通過實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)自己的猜測是否正確，讓中學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究方式，培養(yǎng)中學(xué)生實(shí)事求是的思想品質(zhì)。通過中學(xué)生之間的交流，培養(yǎng)中學(xué)生批判性思維.班主任活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)點(diǎn)評四、對能量守恒定理的理解》幻燈投影］提問1、你覺得宇宙中的總能量守恒提問2、設(shè)想有一間屋子，與外界沒有熱量交換，完全絕熱。屋子里有一臺(tái)電冰柜在工作，假若電冰柜的門是開著的能量守恒定律與能源，這么，屋子里的氣溫會(huì)變化嗎？提問3、在歷史上，常年以來，有許多人夢想有這樣一種機(jī)器，它既不消耗任何能量，又能源源不斷地對外做功。這些機(jī)器稱為永動(dòng)機(jī)。對這些機(jī)器的設(shè)計(jì)，有許多奇思妙想，你覺得永動(dòng)機(jī)能造下來嗎？五、對能量守恒定理深信不疑機(jī)械能守恒定理的條件是只有重力或彈力做功；而能量守恒定理是自然界的最基本最普遍的規(guī)律，具有普適性，經(jīng)過了無數(shù)實(shí)踐的檢驗(yàn)的一條真理。｛投影｝1933年化學(xué)學(xué)家泡利發(fā)覺在個(gè)別核反應(yīng)中有能量損失，當(dāng)時(shí)有足夠的理由懷疑能量守恒定理的正確性能量守恒定律與能源，泡利則覺得核反應(yīng)過程中能量是守恒的，損失的能量一定是在這種反應(yīng)中形成了一種仍未被發(fā)覺的微小粒子（被費(fèi)米命名為“中微子”），這些粒子，不引人注意地帶走了一些能量。
化學(xué)學(xué)家相信中微子理論有二十多年之久，盡管當(dāng)時(shí)沒有任何方法可以測量出中微子的存在。最后，在1956年，借助核反應(yīng)堆，通過復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，中微子被測下來了。說說你對這段材料的理解。假如有人對能量守恒定理有懷疑，你怎么回答他？六、“品味”能量守恒定理材料（投影）美國物理家和哲學(xué)家龐加萊在1903在他的專著《科學(xué)與假定》中寫道：“。。。。。。簡單講來，能量守恒的原理就是意味著有個(gè)別東西是保持不變的。中學(xué)生先獨(dú)立思索，后在小組交流。中學(xué)生先獨(dú)立思索，之后分組交流，互相補(bǔ)充。再派代表發(fā)言。中學(xué)生先獨(dú)立思索，再在組內(nèi)討論。指定中學(xué)生回答：加深對定理的理解。擴(kuò)寬中學(xué)生的認(rèn)知空間。讓中學(xué)生理解理論和實(shí)踐的關(guān)系，堅(jiān)持實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的惟一標(biāo)準(zhǔn)。班主任活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)點(diǎn)評的確，不論未來的經(jīng)驗(yàn)向我們提供有關(guān)世界的哪些樣的新概念，我們都可以事先肯定將有某種東西保持不變，而這些東西我們可以稱這為能量。”談?wù)勀銓@段文字的理解，能量守恒定理彰顯了哪些樣的美學(xué)特點(diǎn)？試舉一、二例說明科學(xué)規(guī)律的簡約美和和諧美。班主任作必要的啟發(fā)。七、能量耗散1、自然界中宏觀過程有方向性：舉例1、熱能從低溫物體自發(fā)地傳給高溫物體，但不能由高溫物體自發(fā)地傳給低溫物體。
舉例2、如圖示，一個(gè)密封容器被隔成兩部份，一邊是二氧化碳，一邊是真空，打開擱板，二氧化碳能自發(fā)地向真空部分散，相反的過程則不能自發(fā)進(jìn)行。舉例3、機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。2、能量耗散問題1、：如果你家里的照明用電是來自一燃煤的火力發(fā)電廠，試剖析從電站燃煤到家里電燈照明的各個(gè)環(huán)節(jié)能量的轉(zhuǎn)化和散失情況。問題2、這些充溢在環(huán)境中的內(nèi)能能夠搜集上去重新借助？這些現(xiàn)象叫能量耗散。｛投影｝海洋中和大氣中的內(nèi)能是十分巨大的，倘若讓豐富的海水水溫增加0.1C所釋放的能量用于生產(chǎn)，它相當(dāng)于1800萬個(gè)功率為100萬千瓦的電廠一年的發(fā)電量，這是一件既經(jīng)濟(jì)又不污染環(huán)境的小事情。試考慮有哪些機(jī)器能只靠這些能源去做機(jī)械功？（比如，一只船吸收海水的熱能而排出冰塊，用從水底中學(xué)生回答。中學(xué)生思索，討論。耗散的理解。班主任活動(dòng)中學(xué)生活動(dòng)點(diǎn)評取得的熱能去引領(lǐng)船前進(jìn)？）八、能源和環(huán)境閱讀材料一、當(dāng)今世界的主要能源是煤,石油,天然氣等物理燃料.這種燃料在月球上的蘊(yùn)涵量是有限的,但是又都是經(jīng)過億萬年才能產(chǎn)生的非再生能源,用一點(diǎn)少一點(diǎn),最終會(huì)枯竭.如全球有開采價(jià)值的石油總儲(chǔ)量為955億噸,按每年28億噸的開采速率計(jì),只須34年便用盡.煤也只能開200年左右.因而研究性能源迫在眉睫,從近日和遠(yuǎn)景看,主要新能源是核能閱讀材料二、石油和煤焦燃燒時(shí)形成的氣體增加了大氣中氧氣的濃度，由此形成了溫室效應(yīng)，促使地面的溫度上升，兩極的冰雪融化，海平面上升，吞沒沿海城市，海水向支流倒灌、耕地水澇化