2024-2025学年高中物理 第四章 能量守恒与热力学定律 1 能量守恒定律的发现教案 教科版选修3-3

2024-2025学年高中物理第四章能量守恒与热力学定律1能量守恒定律的发现教案教科版选修3-3学校授课教师课时授课班级授课地点教具教学内容本节课的教学内容来自于教科版选修3-3《能量守恒与热力学定律》第四章。本章主要内容是能量守恒定律的发现和理解。具体内容包括：

1.能量守恒定律的表述：能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体。在转化或转移的过程中，能量的总值保持不变。

2.能量守恒定律的证明：通过实验和观察，证明了能量在各种物理过程中的守恒。

3.能量守恒定律的应用：说明了能量守恒定律在解释自然现象和解决实际问题中的重要性。

本节课将围绕这些内容展开，通过讲解、实验和练习，使学生理解并掌握能量守恒定律的基本概念和应用。核心素养目标本节课的核心素养目标为：

1.科学思维：通过学习能量守恒定律，培养学生的逻辑思维能力、实验探究能力和科学推理能力。

2.科学探究：通过实验和观察，培养学生主动探索、发现问题、解决问题的能力。

3.科学态度与科学伦理：培养学生尊重科学事实、勇于质疑、坚持真理的科学态度，以及严谨治学的科学伦理。

4.科学应用：培养学生将能量守恒定律应用于解释自然现象和解决实际问题的能力。学情分析本节课的授课对象为高中物理选修3-3的学生，他们已经掌握了能量的基本概念，如功、能、热等，并了解了物理量测量和数据处理的基本方法。此外，他们通过之前的物理学习，已经具备了一定的逻辑思维能力和科学探究能力。

在学习本章内容之前，学生对于能量守恒定律可能存在以下几个方面的认知：

1.对于能量守恒的概念，学生可能存在一定的模糊认识，如将能量守恒与物质守恒混淆，或对能量转化和转移的理解不够深入。

2.学生可能对于能量守恒定律的证明方法和实验有一定的了解，但可能缺乏系统性和深入的理解。

3.学生可能对于能量守恒定律在实际问题中的应用有一定的认识，但在解决复杂问题时可能存在困难。

针对以上学情分析，本节课的教学设计和教学方法将注重以下几个方面：

1.通过讲解和举例，帮助学生澄清能量守恒定律的概念，明确能量守恒与物质守恒的区别，深化对能量转化和转移的理解。

2.通过实验和观察，引导学生亲身体验能量守恒的过程，增强对能量守恒定律证明的理解和记忆。

3.通过练习和案例分析，培养学生在解决实际问题时应用能量守恒定律的能力，提高学生的科学应用能力。

4.通过提问和讨论，激发学生的思考和探究兴趣，引导学生积极主动地参与课堂讨论和思考，培养学生的科学思维和科学探究能力。

同时，在教学过程中，我将关注学生的个体差异，根据学生的不同需求和学习情况，进行差异化教学，提供适当的辅导和指导，帮助每个学生达到本节课的学习目标。教学方法与策略1.选择适合教学目标和学习者特点的教学方法

针对本节课的教学目标和学生的学情特点，我选择以下教学方法：

讲授法：在课堂上，我将运用讲授法，系统地、逻辑地、清晰地阐述能量守恒定律的概念、证明方法和应用实例。通过讲授，帮助学生建立完整的知识体系，深化对能量守恒定律的理解。

实验法：组织学生进行能量守恒定律的实验，让学生亲身体验能量守恒的过程，增强对能量守恒定律证明的理解和记忆。

案例分析法：提供一些与生活实际相关的能量守恒案例，让学生运用能量守恒定律进行分析和解释，提高学生的科学应用能力。

讨论法：组织学生进行小组讨论，分享彼此对能量守恒定律的理解和应用经验，激发学生的思考和探究兴趣，培养学生的科学思维和科学探究能力。

2.设计具体的教学活动

为激发学生的学习兴趣和参与度，我设计以下教学活动：

（1）导入：以一个生活中的能量守恒现象为切入点，如热力学第二定律，引出本节课的主题——能量守恒定律。

（2）新课讲解：在讲解能量守恒定律的概念时，结合生动的例子，如水力发电、太阳能热水器的原理等，帮助学生形象地理解能量守恒定律。

（3）实验环节：安排学生进行能量守恒定律的实验，如滚摆实验、热传递实验等，让学生亲身体验能量守恒的过程。

（4）案例分析：提供一些与生活实际相关的能量守恒案例，如节能减排、太阳能电池等，让学生运用能量守恒定律进行分析和解释。

（5）小组讨论：组织学生进行小组讨论，让学生分享彼此对能量守恒定律的理解和应用经验，激发学生的思考和探究兴趣。

（6）课堂小结：对本节课的主要内容进行总结，强调能量守恒定律的重要性和应用范围。

3.确定教学媒体和资源的使用

为支持教学活动的开展，我将使用以下教学媒体和资源：

PPT：制作内容丰富、结构清晰的PPT，展示能量守恒定律的相关概念、证明方法和应用实例。

实验器材：准备滚摆、太阳能热水器等实验器材，让学生进行实验操作。

视频资源：播放与能量守恒定律相关的视频，如滚摆实验视频、太阳能电池工作原理视频等，帮助学生更好地理解能量守恒的过程。

在线工具：利用在线工具，如科学计算器、在线实验模拟软件等，辅助学生进行数据处理和实验分析。教学流程一、导入新课（用时5分钟）

同学们，今天我们将要学习的是《能量守恒定律》这一章节。在开始之前，我想先问大家一个问题：“你们在日常生活中是否遇到过能量转化或转移的情况？”（举例说明）这个问题与我们将要学习的内容密切相关。通过这个问题，我希望能够引起大家的兴趣和好奇心，让我们一同探索能量守恒定律的奥秘。

二、新课讲授（用时10分钟）

1.理论介绍：首先，我们要了解能量守恒定律的基本概念。能量守恒定律是自然界中一个非常重要的基本定律，它表述为能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体。在转化或转移的过程中，能量的总值保持不变。

2.案例分析：接下来，我们来看一个具体的案例。这个案例展示了能量守恒定律在实际中的应用，以及它如何帮助我们解决问题。

3.重点难点解析：在讲授过程中，我会特别强调能量守恒定律的表述和证明方法这两个重点。对于难点部分，我会通过举例和比较来帮助大家理解。

三、实践活动（用时10分钟）

1.分组讨论：学生们将分成若干小组，每组讨论一个与能量守恒定律相关的实际问题。

2.实验操作：为了加深理解，我们将进行一个简单的实验操作。这个操作将演示能量守恒定律的基本原理。

3.成果展示：每个小组将向全班展示他们的讨论成果和实验操作的结果。

四、学生小组讨论（用时10分钟）

1.讨论主题：学生将围绕“能量守恒定律在实际生活中的应用”这一主题展开讨论。他们将被鼓励提出自己的观点和想法，并与其他小组成员进行交流。

2.引导与启发：在讨论过程中，我将作为一个引导者，帮助学生发现问题、分析问题并解决问题。我会提出一些开放性的问题来启发他们的思考。

3.成果分享：每个小组将选择一名代表来分享他们的讨论成果。这些成果将被记录在黑板上或投影仪上，以便全班都能看到。

五、总结回顾（用时5分钟）

今天的学习，我们了解了能量守恒定律的基本概念、重要性和应用。同时，我们也通过实践活动和小组讨论加深了对能量守恒定律的理解。我希望大家能够掌握这些知识点，并在日常生活中灵活运用。最后，如果有任何疑问或不明白的地方，请随时向我提问。教学资源拓展1.拓展资源：

（1）科普书籍：《自然科学的奇妙》、《能量的世界》等，这些书籍以生动有趣的方式介绍了能量守恒定律的相关知识，有助于学生加深对概念的理解。

（2）科普文章：如《能量守恒定律在现代科技中的应用》、《能量守恒与可持续发展》等，这些文章可以帮助学生了解能量守恒定律在实际生活中的应用和意义。

（3）网络资源：如百度百科“能量守恒定律”词条、果壳网关于能量守恒的讨论等，这些资源可以为学生提供更多的学习资料和不同观点。

（4）视频资源：如Bilibili上关于能量守恒定律的动画讲解、实验演示等，这些视频资源可以为学生提供直观的学习体验。

2.拓展建议：

（1）让学生阅读科普书籍，撰写读后感，分享自己的学习心得和感悟。

（2）鼓励学生查阅科普文章，进行分组讨论，探讨能量守恒定律在现代科技中的应用和意义。

（3）指导学生利用网络资源进行自主学习，鼓励他们提出问题、分析问题、解决问题。

（4）组织学生观看视频资源，要求他们撰写观后感，分析视频中的知识点和演示过程。

（5）建议学生在课后进行家庭小实验，如制作太阳能小车、探究家用电器的能量转化等，将所学知识应用于实际生活中。

（6）鼓励学生参加有关能量守恒定律的科学竞赛、讲座等活动，拓宽视野，提高科学素养。板书设计①本文重点知识点：

1.能量守恒定律的概念与表述

2.能量守恒定律的证明方法

3.能量守恒定律在实际中的应用

②艺术性与趣味性：

1.使用图形、符号、颜色等元素，设计美观、简洁的板书，吸引学生的注意力。

2.通过有趣的事例、动画或漫画，将抽象的能量守恒定律形象化，提高学生的学习兴趣。

③条理清楚、重点突出、简洁明了：

1.以能量守恒定律为核心，分板块展示相关知识点，让学生一目了然。

2.用不同颜色或字体加粗重点词汇，如“能量守恒定律”、“转化”、“转移”等，帮助学生抓住重点。

3.设计简洁明了的示意图或模型，如能量转化图、能量守恒过程图等，便于学生理解和记忆。课后作业1.简述能量守恒定律的概念，并举例说明其在生活中的应用。

2.解释能量守恒定律的证明方法，并结合实际例子进行说明。

3.分析能量守恒定律在解决实际问题中的作用，并举例说明。

4.讨论能量守恒定律与可持续发展之间的关系，并提出自己的观点。

5.设计一个简单的实验来验证能量守恒定律，并说明实验原理和步骤。

答案：

1.能量守恒定律的概念：能量守恒定律是自然界中一个非常重要的基本定律，它表述为能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体。在转化或转移的过程中，能量的总值保持不变。例如，在燃烧过程中，化学能转化为热能和光能，但能量的总值保持不变。

2.能量守恒定律的证明方法：能量守恒定律可以通过实验和观察来证明。例如，在一个封闭系统中，我们可以观察到能量的转化和转移，但系统的总能量保持不变。这表明能量守恒定律在实际中是成立的。

3.能量守恒定律在解决实际问题中的作用：能量守恒定律在解决实际问题中非常重要。例如，在设计节能建筑时，我们利用能量守恒定律来优化建筑的能源利用，减少能量的浪费。通过应用能量守恒定律，我们可以提高能源效率，减少对环境的负面影响。

4.能量守恒定律与可持续发展之间的关系：能量守恒定律与可持续发展紧密相关。可持续发展要求我们在使用能源时遵循能量守恒定律，即在能源的转化和转移过程中保持能量的总值不变。这意味着我们需要合理利用能源，减少能源浪费，以实现可持续发展的目标。

5.设计一个简单的实验来验证能量守恒定律：实验原理：设计一个简单的滚摆实验来验证能量守恒定律。滚摆是一个可以在水平面上自由滚动的物体，其动能转化为重力势能，然后又转化为动能。实验步骤：1.将滚摆放在水平面上，记录初始位置和速度。2.释放滚摆，观察其滚动过程。3.记录滚摆的最终位置和速度。4.比较初始和最终的位置和速度，验证能量守恒定律。教学反思与总结今天这节《能量守恒定律》的教学让我有很多收获，但也有一些不足之处。首先，在教学方法上，我采用了讲授、实验、讨论等多种方法，让学生从理论到实践全面地理解能量守恒定律。通过实验，学生能直观地看到能量的转化和转移，加深了对概念的理解。同时，通过小组讨论，学生能主动思考、积极表达自己的观点，培养了他们的科学思维和团队协作能力。但在实验过程中，我发现有些学生对实验操作不够熟练，影响了实验效果。

其次，在教学内容上，我注重了能量守恒定律的基本概念和证明方法，并通过实例让学生了解其在实际生活中的应用。但在讲解难点时，我发现有些学生对能量守恒定律的表述和证明方法还是有些困惑。这部分内容需要我在今后教学中更加深入地讲解，并通过具体的例子来帮助学生理解。

最后，在教学管理上，我尽力营造了一个积极、和谐的学习氛围，鼓励学生提问、发表自己的观点。但仍有部分学生参与度不高，可能是因为我对他们的关注和鼓励还不够。在今后的教学中，我需要更加关注每个学生的学习情况和需求，及时给予他们鼓励和支持。

总体来说，这节课的教学效果还是不错的，学生在知识、技能、情感态度等方面都有所收获。但仍有部分学生对能量守恒定律的表述和证明方法存在困惑，需要我在今后的教学中更加深入地讲解。同时，我也会更加关注学生的学习情况和需求，及时给予他们鼓励和支持。作业布置与反馈1.作业布置：

（1）请学生根据所学内容，总结能量守恒定律的基本概念、证明方法和应用实例。

（2）要求学生结合生活实际，举例说明能量守恒定律在日常生活中的应用。

（3）布置一道思考题，要求学生分析能量守恒定律在解决实际问题中的作用和意义。

（4）鼓励学生进行家庭小实验，如制作太阳能小车、探究家用电器的能量转化等，将所学知识应用于实际生活中。

2.作业反馈：

（1）对学生总结的能量守恒定律的基本概念、证明方法和应用实例进行批改，指出存在的问题并提供改进建议。

（2）对学生结合生活实际举例说明能量守恒定律的应用进行评价，鼓励他们继续关注生活中的科学现象。

（3）对学生的思考题答案进行批改，指出分析过程中存在的问题，并提供更深入的思考方向。

（4）对学生进行的家庭小实验进行评价，