第五章機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，認識節(jié)省能源的重要性。了解能源與人類生存和社會發(fā)展的關(guān)系，曉得可持續(xù)發(fā)展的重大意義。讓中學生經(jīng)歷探究過程，認識科學探究的的意義，嘗試應(yīng)用科學探究的方式研究化學問題，驗證數(shù)學規(guī)律。讓中學生嘗試運用數(shù)學原理和研究方式解決一些與生產(chǎn)和生活相關(guān)的實際問題。剖析、解決問題的能力。讓中學生嘗試經(jīng)過思索發(fā)表自己的看法，通過小組討論，培養(yǎng)中學生交流、合作能力。3、情感心態(tài)和價值觀（1）通過能量守恒定理的教學，讓中學生展現(xiàn)數(shù)學規(guī)律的和諧美和簡約美，發(fā)展對科學的好奇心與求知欲。（2）培養(yǎng)中學生參與科技活動的熱情，敢于探求與日常生活有關(guān)的數(shù)學問題。通過能源和環(huán)境的教學，培養(yǎng)中學生可持續(xù)發(fā)展的意識和為社會服務(wù)的責任感。二、設(shè)計思路：通過演示滑塊下降實驗闡明的機械能不守恒引出課題，給中學生提供影視資料，讓中學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)中學生用全面的觀點看問題，進一步迸發(fā)中學生的探究熱情，同時使中學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的教學，應(yīng)用先推測、后用實驗檢驗的方式，讓中學生親歷科學探究的過程，感受科學研究的方式，調(diào)動中學生的智能，對學過的知識重新編排和整合，創(chuàng)造性地應(yīng)用于新的數(shù)學情境之中，解決數(shù)學問題。
通過中微子發(fā)覺這一歷史風波培養(yǎng)中學生科學的世界觀和技巧論。同時從能量守恒的教學中嘗試讓中學生品位科學美。對能量耗散的教學，先舉例幫助中學生構(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生構(gòu)建能量和環(huán)境的關(guān)系，和節(jié)省能源、保護環(huán)境的急迫感，使中學生認識到可持續(xù)發(fā)展的重要意義，培養(yǎng)中學生對社會的責任感。對設(shè)計的問題情境，先讓中學生獨立思索，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)中學生的合作意識。教學重點和難點：教學重點：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。教學難點：能量耗散的概念，用實驗探究和檢驗?zāi)芰渴睾愣ɡ怼＝虒W資源班主任演示器材：多媒體。中學生分組實驗器材：低壓電源、電阻絲、電流表、電壓表、秒表、溫度計、導線等。五、教學設(shè)計班主任活動學生活動點評引入新課｛演示｝讓鐵塊沿鈄面滑下觀察實驗，思索，備考舊知識,引起中學生認知沖突，喚起探究興趣。班主任活動學生活動點評提問1、下滑過程系統(tǒng)機械能是否守不僅機械能和內(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，電動機推動氣泵抽水。
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)計一個實驗來檢驗?zāi)愕耐茰y是否正確。充分調(diào)動中學生對原有知識的整理和編排，用于新的數(shù)學情境中。這對中學生是一個創(chuàng)新的過程。班主任參與中學生討論，指學案生實驗。剖析實驗結(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，或則從一個物體轉(zhuǎn)移給另一個物體，而在轉(zhuǎn)化過程中，能量的總數(shù)保持不變。指定中學生回答。中學生先獨立思索，之后分六人一組其他同事補充。中學生先獨立思索，后小組討論。指定中學生回答問題。定一組派代表發(fā)言，其他組派代表補充中學生自行設(shè)計實驗方案，然小組共推一個方案，與其他組交流，比較，評價。中學生的設(shè)計方案有許多可能，可以通過比較，找出著力可行方案。之后全班統(tǒng)一分組實驗。實驗前要求中學生用列表的方式都進行數(shù)據(jù)記錄。
中學生分組實驗，匯報實驗結(jié)，果討論、評價實驗結(jié)果，剖析實驗偏差。產(chǎn)生知識遷移用圖片方式提供材料激起中學生心里相關(guān)記憶，引導中學生發(fā)覺問題。通過探究自己身體，迸發(fā)探究動機，培養(yǎng)中學生用聯(lián)系的觀點看問題讓中學生作科學猜測，并通過實驗來檢驗自己的猜測是否正確，讓中學生體驗科學研究方式，培養(yǎng)中學生實事求是的思想品質(zhì)。通過中學生之間的交流，培養(yǎng)中學生批判性思維.班主任活動學生活動點評四、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器，它既不消耗任何能量，又能源源不斷地對外做功。這些機器稱為永動機。對這些機器的設(shè)計，有許多奇思妙想，你覺得永動機能造下來嗎？五、對能量守恒定理深信不疑機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)實踐的檢驗的一條真理。｛投影｝1933年化學學家泡利發(fā)覺在個別核反應(yīng)中有能量損失，當時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。
化學學家相信中微子理論有二十多年之久，盡管當時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，通過復雜的實驗，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）美國物理家和哲學家龐加萊在1903在他的專著《科學與假定》中寫道：“。。。。。。簡單講來，能量守恒的原理就是意味著有個別東西是保持不變的。中學生先獨立思索，后在小組交流。中學生先獨立思索，之后分組交流，互相補充。再派代表發(fā)言。中學生先獨立思索，再在組內(nèi)討論。指定中學生回答：加深對定理的理解。擴寬中學生的認知空間。讓中學生理解理論和實踐的關(guān)系，堅持實踐是檢驗真理的惟一標準。班主任活動學生活動點評的確，不論未來的經(jīng)驗向我們提供有關(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特點？試舉一、二例說明科學規(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)進行。舉例3、機械能可以全部轉(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)，它相當于1800萬個功率為100萬千瓦的電廠一年的發(fā)電量，這是一件既經(jīng)濟又不污染環(huán)境的小事情。試考慮有哪些機器能只靠這些能源去做機械功？（比如，一只船吸收海水的熱能而排出冰塊，用從水底中學生回答。中學生思索，討論。耗散的理解。班主任活動中學生活動點評取得的熱能去引領(lǐng)船前進？）八、能源和環(huán)境閱讀材料一、當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,用一點少一點,最終會枯竭.如全球有開采價值的石油總儲量為955億噸,按每年28億噸的開采速率計,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,從近日和遠景看,主要新能源是核能閱讀材料二、石油和煤焦燃燒時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