高中物理第四章机械能和能源6能源的开发与利用教案教科版必修

第6节能源的开发与利用一、目标分析知识目标：理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散。能力目标：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。情感目标：通过本课的学习，树立节能意识。二、教学思想运用生活中的事例，创设问题情境，通过生生之间、师生之间的合作、交流，使他们了解彼此的见解，把自己的经验，非正式、不规范的知识转变为规范的、有内在联系的系统知识并用之解决一些社会问题，并将/科学、技术与社会0(STS)的思想融入到课堂教学之中。本课充分重视情景、问题、体验、合作、交流等教学元素，力图实现现代信息技术与课堂教学的整合。三、教学过程1、感知能量教师先让学生分组讨论生活中他们所感知的能量形式，再通过一段视频，引导学生到美丽的“大自然”中去感知身边的能量形式。2、感悟能量的转化第一，思考问题：自然界中的能量是否以固定不变的形式存在?第二，请学生试举出能量转化的实例(讨论)。第三，教师在黑板的副板书位置罗列学生讨论的结果：冬天里搓手取暖；太阳能热水器；；电动自行车；燃烧等。第四，演示以下实验，观察实现现象并分析其中的能量转化。粉笔下落；点燃随身携带的打火机；打开教室里的电灯；手摇式发电机发电。第五，教师将针对演示实现现象一一引导学生分析并将能量转化过程写在黑板上。如搓手取暖：机械能——内能，克服摩擦力做功；粉笔下落：势能——动能，重力做功；电动机：电能——机械能，电流做功；手摇式发电机发电：机械能——电能，人做功等。最后得出结论：做功实现了能的相互转化。3、追寻能量转化的规律思考：既然能量之间可以转化，那么我们能否制造出源源不断对外做功而不消耗能量的机器?这相当于/既要马儿跑得快，又要马儿不吃草，可能吗?用PPT展示永动机模型，告诉学生前人曾经尝试过，但都失败了。由此可知，能量是不可能被创造出来的！再思考：开水暴露在空气中，逐渐变冷，能量到哪里去了?汽车刹车，汽车滑行了一段距离停下来，动能到哪里去了?能量会无缘无故地消失吗?学生分组讨论总结：能量从一种形式转化为了另一种形式。老师：那么能量之间的转化是否是100%的呢?能量的转化到底有什么规律?总结：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。这就是能量守恒定律，只要有能量的转化，定律就成立，大到天体的演变，小到原子内部运动。泡利研究粒子衰变，中微子带走能量的故事再次证实了定律的准确性。思考与讨论：既然能量是守恒的，不可能消灭，为什么还要节约能源?请谈谈个人的看法(教师暂时不引开，主要从节省费用角度让学生谈)。4、领悟节能的意义，了解新能源的开发和利用(1)常规能源我们生活中最常用的能源有哪些?在使用常规能源的过程中有什么弊端?在能源使用过程中，释放出去的能量能否自动聚集起来供人类重新利用?为什么?给学生足够的时间讨论，最后由教师总结。小结：虽然能量守恒，但常规能源有限，还会带来环境问题；能量使用过程中存在耗散问题；节约能源，仅能延缓目前的情况，不能根本解决能源短缺问题。思考：如何根本解决能源短缺问题?你在平时生活中涉及过什么新能源?(2)新能源的开发和利用通过视频介绍目前世界上新能源的开发和利用。教师设问：新能源的优点有哪些?人类可开发和利用的新能源主要有几种?用PPT展示我国利用新能源的图片和目前的技术问题，适当进行爱国教育，并鼓励学生努力学习，争取早日成材，为祖国做贡献！5、作业(1)在目前情况下，人们还在积极探索新能源的开发和利用，还处在初级阶段，新能源还没有能够大量使用，节能对我们具有十分重要的意义，为了节约能源，从个人的角度讲，你能做些什么?从社会的角度讲，你能为决策者提出什么建议?(提示：合理科学使用常规能源；改变现有的生活方式)(2)通过查找资料或登录网站等形式了解新能源。课堂反馈【例1】已知货物的质量为m，在某段时间内起重机将货物以a的加速度加速升高h，则在这段时间内叙述正确的是(重力加速度为g)()mah－mghmahmahmah＋mgh【拓展1】滑块以速率v1靠惯性沿固定斜面由底端向上运动，当它回到出发点时速率变为v2，且v2<v1.若滑块向上运动的位移中点为A，取斜面底端重力势能为零，则()A.上升时机械能减少，下降时机械能增加B.上升时机械能减少，下降时机械能也减少A点上方A点下方【例2】质量为M的长木板放在光滑的水平面上，一质量为m的滑块以某一速度沿木板表面从A点滑到B点，在板上前进了L，而木板前进了l，如图所示，若滑块与木板间的动摩擦因数为μ，求：(1)摩擦力对滑块和木板做的功；(2)系统产生的焦耳热；(3)系统损失的动量和动能.【拓展2】电动机带动水平传送带以速度v匀速转动，一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上，若小木块与传送带之间的动摩擦因数为μ，传送带足够长，如图所示，当小木块与传送带相对静止时，求：(1)摩擦过程中产生的摩擦热；(2)电动机因放上小木块带动传送带匀速转动时多输出的总能量.参考答案：1、答案D选项内容指向、联系分析结论A动能定理，货物动能的增加量等于货物合外力做的功mah错误B功能关系，货物机械能的增量等于除重力以外的力做的功而等于合外力做的功错误C功能关系，重力势能的增量对应货物重力做的负功大小mgh错误D功能关系，货物机械能的增量为起重机拉力做的功m(g＋a)h正确拓展1：答案BC由v2<v1H，Ek＝Ep时的高度为h，则Ek＋Ep＝2Ep＝2mgh>mgH即h>在A点上方，故C正确.2、(1)摩擦力对滑块做功W1＝－μmg(L＋l)摩擦力对木板做功W2＝μmgl(2)系统产生的焦耳热应等于系统损失的总动能，也等于滑动摩擦力与相对位移的乘积，Q＝μmgL(3)对于M和m两物体组成的系统，水平方向只有内力(一对摩擦力)而无外力，所以，系统动量守恒，系统动量未损失，但m动量减少，MEk＝μmgL拓展2、(1)小木块放在传送带上，受到滑动摩擦力的作用做匀加速直线运动，直到与传送带同速，此过程：μmg＝ma，v＝at，得出t＝eq\f(v,μg)μmg·l相＝eq\f(1,2)mv2(2)由能量的转化和守恒定律得：电动机因放上小木块多输出的能量转化为小木块的动能与摩擦热，所以E总＝Ek＋Q＝mv2课后测评1．如图所示，物体A的质量为m，置于水平地面上，A的上端连一轻弹簧，原长为L，劲度系数为k，现将弹簧上端B缓慢地竖直向上提起，使B点上移距离为L，此时物体A也已经离开地面，则下列论述中正确的是()A．提弹簧的力对系统做功为mgLB．物体A的重力势能增加mgLC．系统增加的机械能小于mgLD．以上说法都不正确2．如图8所示，质量为m的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以速度v匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为μ，物体过一会儿能保持与传送带相对静止，对于物块从静止释放到相对静止这一过程，下列说法正确的是()A．电动机做的功为eq\f(1,2)mv2B．摩擦力对物体做的功为mv2C．传送带克服摩擦力做的功为eq\f(1,2)mv2D．电动机增加的功率为μmgv3．轻质弹簧吊着小球静止在如图所示的A位置，现用水平外力F将小球缓慢拉到B位置，此时弹簧与竖直方向的夹角为θ，在这一过程中，对于整个系统，下列说法正确的是()A．系统的弹性势能不变B．系统的弹性势能增加C．系统的机械能不变D．系统的机械能增加4．如图所示，一小球从光滑圆弧轨道顶端由静止开始下滑，进入光滑水平面又压缩弹簧．在此过程中，小球重力势能和动能的最大值分别为Ep和Ek，弹簧弹性势能的最大值为Ep′，则它们之间的关系为()A．Ep＝Ek＝Ep′ B．Ep>Ek>Ep′C．Ep＝Ek＋Ep′ D．Ep＋Ek＝Ep′5．节日燃放礼花弹时，要先将礼花弹放入一个竖直的炮筒中，然后点燃礼花弹的发射部分，通过火药剧烈燃烧产生的高压燃气，将礼花弹由炮筒底部射向空中．若礼花弹在由炮筒底部出发至炮筒口的过程中，克服重力做功W1，克服炮筒阻力及空气阻力做功W2，高压燃气对礼花弹做功W3，则礼花弹在炮筒内运动的过程中(设礼花弹发射过程中质量不变)()A．礼花弹的动能变化量为W3＋W2＋W1B．礼花弹的动能变化量为W3－W2－W1C．礼花弹的机械能变化量为W3－W2D．礼花弹的机械能变化量为W3－W1参考答案：1、答案：C解析：由于将弹簧上端B缓慢地竖直向上提起，可知提弹簧的力是不断增大的，最后等于A物体的重力，因此提弹簧的力对系统做功应小于mgL，A选项错误．系统增加的机械能等于提弹簧的力对系统做的功，C选项正确．由于弹簧的伸长，物体升高的高度小于L，所以B选项错误．2、答案：D解析：由能量守恒，电动机做的功等于物体获得的动能和由于摩擦而产生的热量，故A错；对物体受力分析，知仅有摩擦力对物体做功，由动能定理，知B错；传送带克服摩擦力做功等于摩擦力与传送带对地位移的乘积，而易知这个位移是木块对地位移的两倍，即W＝mv2，故C错；由功率公式易知传送带增加的功率为μmgv，故D对．3、答案：BD解析：根据三力平衡条件可得F＝mgtanθ，弹簧弹力大小为F弹＝eq\f(mg,cosθ)，B位置比A位置弹力大，弹簧伸长量大，所以由A位置到B位置的过程中，系统的弹性势能增加，又由于重力势能增加，动能不变，所以系统的机械能增加．4．答案选A解析：当小球处于最高点时，重力势能最大；当小球刚滚到水平面时重力势能全部转化为动能，此时动能最大；当小球压缩弹簧到最短时动能全部转化为弹性势能，弹性势能最大．由机械能守恒定律可知Ep＝Ek＝Ep′。5．答案：BC解析：由动能定理，动能变化量等于合外力做的功，即W3－W2－W1，B正确．除重力之外的力的功对应机械能的变化，即W3－W2，C正确．板书设计：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