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高中物理《能量守恒定律》“翻转课堂”教学分析
【摘要】将“翻转课堂”的优势运用到物理课堂上，能够解决高中物理教学课时不够、学生理解原理不够透彻、学生记忆欠持久等诸多问题，它为提高学生的创新意识提供了可能。
【关键词】翻转课堂 物理
学生课前在业余空闲时间观看小视频，对视频实物或者直观的图像产生印象、直觉，这些视频是教师针对学生设计的有趣的视频，或者是和学生生活息息相关的能引起学生兴趣的视频，它能吸引学生的注意力。学生大脑对这些形象、印象会自动产生思考，形成初步认识。观看完视频后，学生要回答针对视频的提问就得进行积极的思考，经过学生思考后形成学生的初步结论。教师在课堂上组织学生自由讨论，然后教师基于学生的初步结论以及学生迷惑不解的地方进行启发，一步一步引导学生，直至学生自己得出正确的结论。——这就是我们对中学物理课程的“翻转课堂”教学法[1]。
但“翻转课堂”只适用于部分物理课程的教学内容，而并非所有章节的内容都适合“翻转课堂”教学法。我们根据高中物理课程标准设计了如下《能量守恒定律》“翻转课堂”[2]，分别自2008年至2015年在昆明市第十中学、昆明市高新技术产业开发区第二中学实施。
一、教学过程
课前作业(视频)：
1.在一个封闭房间里，开亮一盏LED灯，其照明过程中产生光能，其产生的热能可以忽略不计。
问：在灯开亮期间，房间的温度会产生什么样的变化?
A.升高 B.不变 C.下降
2.在一个密闭房间里，放置冰箱一台，冰箱处于制冷工作状态，
问：2小时以后，房间的温度会产生什么样的变化?
A.升高 B.不变 C.下降
3.在一个封闭房间里，放置新冰箱一台，冰箱之前从未制冷工作过，有人进入房间后，将冰箱插上电源，进行制冷，并将冰箱门敞开。
问：1小时候，房间的温度会产生什么样的变化?
A.升高 B.不变 C.下降
课堂(简化教师课堂灌输性详讲)：
1.老师抽查课前作业(5分钟)。
2.同学自由讨论(10分钟)。
3.教师组织学生站起来辩论，相互驳斥对方。此过程中教师巡视、指导，进行个别的点拨，发挥引导作用，学生充分体现其主体作用(10分钟)。
4.教师给回答正确的同学加分，计入平时成绩(2分钟)。
5.老师一步一步引入能量守恒定律(5分钟)。
6.教师详讲能量守恒定律内容难点、重点知识点(15分钟)。
7.教师简单讲解能量守恒定律其他内容(5分钟)。
8.老师布置课堂作业，全部为客观性试题，学生当堂完成课堂作业(18分钟)。
二、结果
对比同一年级相同任课教师不同班级学生课堂作业得分，采用SPSS 18.0统计软件进行两独立样本t检验结果如下：
三、讨论
“翻转课堂”教学效果与传统教学方法相比P < 0.05， “翻转课堂”教学效果优于传统教学方法。我们的调查问卷结果显示，家长反映学生课外作业减少了，但家长反对学生上网，同时家长担忧观看视频会影响学生视力。学生赞成“翻转课堂”教学方法。
“翻转课堂”教学效果显著的原因在于，一是防止学生产生厌学情绪，学生在休闲时间寓教于乐，自觉学习、杜绝教师将知识强加于人。二是在学习的过程中，饶有兴趣的小视频能激起学生的兴趣，学生是主动学习，学生会积极思考，发挥其主观能动性，发挥学生的创造力、想象力[3]。三是只有经过积极思考过的东西，才会记忆深刻、持久。想通、弄明白了的东西，才容易记住。所以，“翻转课堂”减轻了学生的思想负担。
我们安排学生在 “翻转课堂”上完成课后作业，减轻学生课外负担，同时在教学方法上力争做到——原理是学生自己想出来的，而不是教师强塞进学生脑子里的。这样一来减轻了学生课堂精神负担[4]。
三、结论
本“翻转课堂”教学方法可防止、杜绝学生厌学、逃学，它减轻了学生课外作业。让学生自己选择时间段完成小视频观看，寓教于乐，减轻学生负担。“翻转课堂”激发学生兴趣，发挥学生主观能动性，使学生积极思考，体现“以人为本”的教育思想。它锻炼了学生的思维，发挥他们的想象力，自然而然地引发出学生的创造力。但“翻转课堂”毕竟是新事物，而我们中国的学生早已经习惯了传统教学方式，习惯了墨守成规。所以要打破这一局面，还得结合其他教学方法以及新的教育技术。
参考文献：
[1]Improved learning in a large-enrollment physics class， Deslauriers L， Schelew E， Wieman C. 2011， 332(6031)《Science》
[2]张向红.基于“翻转课堂”的高职物理《机械能守恒定律》教学设计，2015年26期《课程教育研究》
[3]刘瑾，自春华.基于TEAL和BYOD构建大学基础物理互动型课堂，2015年第1卷第14期《西部素质教育》
[4]张廷，洪正平.论两种教学模式下物理教学的区别——传统课堂与翻转课堂比较，2015年12期《物理通报》
作者简介：
杨煦程(1985-)，男，汉族，云南昆明人，云南师范大学硕士在读，中学二级教师，研究方向为教学设计。
作者：杨煦程
摘 要：在高中学习过程中，物理是相对较难的科目之一，它涵盖了牛顿定律、力学以及能量守恒定律等较多章节的学习内容。其中，能量守恒定律是高考物理的重点之一，它几乎覆盖在物理知识的整个体系中，我们经常用能量守恒定律来进行高中物理问题的分析，熟练掌握能量守恒定律重要且必要。本文简单的介绍了能量守恒定律的内容，并通过一些例题的列举，对如何使用能量守恒定律来解答高中物理问题进行了分析与探讨。
关键词：能量守恒定律;物理问题;思考
在我们赖以生存的自然界中，普遍存在能量的转化与守恒。能量守恒定律并不单独出现，它存在于力学、光学、电学等各个学说的领域当中。能量守恒定律是我們在学习高中物理时，必须掌握的知识点。学好能量守恒定律，有利于我们更好的解决在学习中所遇见的物理问题，使我们的物理素养得到不断的提高。
1.能量守恒定律的内容
能量守恒定律的表述是多种多样的，它可以有很多表述形式。通常来说，能量守恒定律指在系统中所具备的总能量是保持不变。由于在高中物理的学习中，一般只对物体的动能与势能作出探讨，所以我们常说系统的总能量就是指动能与势能之和。但其实不然，严格意义来讲，它是指系统的固有的能量、动能以及势能三者相加的总和。在进行高中物理的学习过程时，首先要对这些基本的知识点理解并掌握，只有先弄清基础知识点，才能由浅入深，展开对更深层次物理问题的探讨。
在对力学章节学习中，通常会遇见各种能量守恒定律的问题。当一个物体受到重力或弹力时，就会出现内部能量的转化，即重力势能或弹性势能转化为动能，但最终机械能的总量不会发生改变，这就是力学中机械能的守恒与转化。通过对能量守恒定律的学习，可以帮助我们快速解决在力学方面所遇见的物理问题。
在对电学章节学习中，也会出现对能量守恒定律的使用。当带电物体受到电场力的冲击时，就会使电能与其他形式的能进行相互转化。除此之外，电磁感应以及欧姆定律等也都属于能量守恒知识点的一部分。通过不断的学习，发现电学与能量守恒定律之间的联系，这将更有利于解决高中物理学习中遇到的电学问题。在取得高分的同时，也能够提高我们对物理学科的兴趣，增强我们学习的主动性与积极性。
在对光学章节学习中，主要需要掌握它的光学效应，光学效应也是能量守恒定律的一种表现形式。虽然光学的理论知识相对而言较为抽象，但通过能量守恒定律，能够让我们更好的理解与掌握光学的知识。运用能量守恒定律对光学问题进行分析，可以在一定程度上减少在光学学习中所遇见的困难，更有利于学习光学章节的知识点。
2.能量守恒定律在分析高中物理问题的应用
在进行物体问题的解答的过程中，需要掌握一定的物理知识以及解题方法，以下是一些高中物理问题中关于能量守恒定律的例题。
(1)溜溜球是一种特别的玩具，它的出现赢得了广大学生的欢迎。其形状像一个“滚摆”，有两个对称的轮子，通过一个固定轴将两轮链接在一起。在这个轴上有一个圆筒，这个圆筒可以自由转动。儿童在玩耍的过程中，将手掌中的线放出，用力投掷溜溜球，此时溜溜球就会运动到最低点，之后通过向上拉扯那根线使溜溜球重新回到手中。分析溜溜球的运动过程。
通过阅读题干，可以知道，这是一道关于能量守恒定律的应用题。当溜溜球在做向下运动时，它发生了能量转化，即重力势能转化为动能。当溜溜球转速加快，它的动能也会不断的增加。在溜溜球达到最低点时，其重力势能为最小值，动能达到最大值;在溜溜球达到最高点时，其重力势能达到最大值，动能为最小值。但是在实际操作过程中，受空气阻力影响，溜溜球运动时会消耗部分机械能。
(2)在一个升降机的底板上放一重物，重物的质量为200kg。此时，重物随着升降机的运动而运动。当其竖直向上移动6m的时候，它的速度达到了5m/s。求升降机对物体所做的功以及物体的重力势能增加量。
这是一道关于能量守恒定律的计算题，根据动能定理可以列出相关的方程式，通过计算，便可以求出升降机对物体所做的功。在本题中，物体的重力势能不断的增加。根据公式F=mgh就可以求出物体的重力势能增加的具体值。
(3)有一个盛满水的水袋，小孩从水袋的侧面进行不断的挤压，从而导致水袋变形。叙述此时水的势能的变化情况。
这是一道关于能量守恒定律的较为简单的题目，题干简短，对能量守恒定律的基本知识点进行了考查。由于小孩的推压使水袋发生了变形，这就说明人对水袋做了功。根据能量守恒定律的相关知识可知，水的势能在不断增加。
3.结束语
通过对能量守恒定律在高中物理问题的分析与探究，足以认识到学好能量守恒定律的重要性。可以毫不夸张的说，能量守恒定律贯穿于物理课本的各个角落，几乎每一道题都会或多或少的涉及能量守恒定律，这就要求我们必须高度重视这一知识点的学习。只有通过不断的学习，发现自己的短板之处，找到自身的不足。通过对错题的总结，巩固已学的知识点，不断夯实自己的基础知识。牢牢掌握每一道题，并学会举一反三，灵活运用能量守恒定律解决物理问题。同时，我们在做题的过程中，也要认真的阅读题干，将其进行分类。总结出哪些题是关于力学的、哪些题是关于电学的、哪些题是关于光学的。构建清晰的物理知识结构体系将更有利于我们对高中物理知识的全面的理解与掌握，从而使我们在物理学习方面不断的取得进步。增强自身信心，避免出现“厌学”、“弃学”的现象，最终促使我们在高考中取得优异的成绩。
参考文献
[1]赵砚田.功能关系与能量守恒类问题解题策略[J].新高考：物理化学生物，2011.(10).
[2]杨世玲，杨通锦.解读高中物理教材能量观[J].凯里学报，2010.(3).
[3]罗媛媛.弹簧中的能量守恒分析[J].高中数理化，2010.(12).
[4]郑会林.用能量守恒分析高中物理问题[J].新课程(中学)，2014(4)：194-195.
[5]贾学明.如何用能量守恒分析高中物理问题[J].高中数理化，2017(4)：29-29.
作者：林湘睿
摘 要：高中物理的学习具有抽象性、复杂性等，学习的难度较初中物理也有较大的提升，对同学们的学习能力要求更高。能量守恒定律是高中物理知识中非常重要的内容，能量守恒定律的学习包含了力学知识和能量学知识，学习过程具有一定的困难度，首先要认识到高中物理能量守恒定律学习的重要性，并从认识能量守恒定律的成立条件、认识能量守恒定律的本质、建立自身的知识体系以及解题思路和完善学习方法和提高学习效率4个方面探讨了高中物理能量守恒定律学习技巧。
关键词：高中物理 能量守恒定律 学习技巧
物理课程是同学们学习生活中非常重要的课程，高中物理是在初中物理的基础上进行了更深层次的学习，学习深度以及广度都有较大提升，对同学们的学习能力要求有较高要求。能量守恒定律是高中物理中非常重要的内容，要求每个同学必须掌握并能熟练利用，但是能量守恒定律知识内容抽象、枯燥以及复杂，许多同学对能量守恒定律的学习存在着很多问题，没有能够抓住能量守恒定律的本质，对能量守恒定律的学习存在着盲目性，没有构建自己的学习方式，学习效率低，针对同学们在学习能量守恒定律中出现的问题，本文探讨了高中物理能量守恒定律学习技巧。
1 高中物理能量守恒定律学习的重要性
能量守恒定律是高中物理学习中必须要理解的伟大定律之一，对整个物理知识的学习有着非常重要的作用，是学好后续物理知识的基础保障，必须要理解和掌握了能量守恒定律并能够解决题目中的各种问题。能量守恒定律的知识包含了受力分析和能量学知识，综合性强、综合难度大，对同学们的学习能力以及学习技巧有很高的要求。在学习能量守恒定律时，可以从力学方面和能量学方面这两处入手，弄清楚物体运动过程中力学知识和能量守恒定律间的相互关系，找准学习能量守恒定律的切入点。有一部分同学在学习能量守恒定律时，对定律的本质不能彻底理解，往往采取死记硬背的方式，实际解题过程中不能活学活用，很难取得好的成绩，不利于对能量守恒定律的学习和掌握，另外，这也会降低了同学们对物理的学习兴趣，产生抵抗情绪，严重阻挠了物理知识的学习。
2 高中物理能量守恒定律学习技巧探讨
高中物理能量守恒定律的核心要素是要认识到总动能和总势能在进行能量转换时，两项的总能量是保持不变的。在日常学习能量守恒定律时可以从以下方面提升学习技巧，学习技巧的提升对学习物理其他知识也有着指引作用。
2.1 认识能量守恒定律的成立条件
在学习高中物理能量守恒定律时，应到明确能量守恒定律使用的条件限制，加深对能量守恒定律的理解和应用。在对能量守恒定律知识点的学习中，要重点关注能量在转换过程中是否受到外界的力或者能量是否有损耗，在整个机械运行过程动能和势能的总和是否保持不变。能量守恒定律成立的条件是整个机械运动中仅受到重力或者内部力的作用，忽略空气阻力以及摩擦力的作用，这种状态下可以认为整个系统的总能量是守恒的。
2.2 认识能量守恒定律的本质
在进行能量守恒定律学习时，要学会用能量守恒定律解决物理解题中的各种问题，并且要树立正确的学习技巧以及解题思路，促进对能量守恒定律的认识更加深刻。各种试卷中关于能量守恒定律的题目形式多样，在进行解答题目时对能量守恒定律的方式也是多种多样，但是要抓住能量守恒定律的本质，即在整个运动系统中动能和势能加起来的总能量是恒定不变的，只有牢牢抓住其本质，才能在解题中以不变应万变。能量守恒定律的应用范围是十分广泛的，大到宇宙天体，小到原子核内部，都可以应用能量守恒定律。
2.3 建立自身的知识体系以及解题思路
在进行物理课程教学时，老师传授同学们新知识并引导同学们的学习方向，在同学们吸收新知识的过程中起到了非常大的作用。但是要想学好物理知识仅仅依靠老师的上课讲解以及上课时的习题练习是远远不行的，还需要在课下针对课堂疑点和难点进行重点学习并攻克，同时结合自身对物理知识的掌握情况进行合理的学习安排，做到不放过每一个知识点，加强对薄弱环节的重点训练，进而熟练掌握能量守恒定律并将其灵活的运用在题目解答中。在日常学习受力分析知识时，要重点掌握整体法和局部法两种受力分析方式，对这两种方式要彻底理解并能够灵活转换，做到在解题时不遗漏任何一个受力情况。当整个机械运动中仅受到重力或者内部力作用时，空气阻力以及摩擦力非常小对运动结果不产生影响，则视为满足能量守恒定律。另外，在学习了能量守恒定律基本理论知识后，要学会举一反三，灵活运用能量守恒定律，并针对主要难点和疑点做重点训练，拓展自身的知识面和解题思路。
2.4 完善学习方法和提高学习效率
高中物理知识不同于初中物理，所學习的内容在深度以及广度上都要远远超越后者，对同学们的学习能力要求更高。同学们在学习能量守恒定律时要改变原先的学习思路，不能因为初中物理基础扎实而麻痹大意，高中物理知识需要花费更多的精力去消化，要想学好能量守恒定律必须要培养对物理课程的兴趣，才能够主动求学，达到事半功倍的效果。为了让能量守恒定律更容易理解，可以通过制造实验将抽象的知识形象化，切实感受到机械运动过程中的能量转换，做到从本质上理解能量守恒定律。
高中物理知识的学习枯燥并且任务繁重，这就要求同学们提升物理知识的学习效率，最直接有效的方法就是对能量守恒定律的知识进行提前预习，在预习中能够发现新知识中的难点和不懂的地方，课堂听课时针对预习的问题重点学习，同时避免了课堂听课的盲目性和无重点性，对学习效率效率的提升也有很大的帮助，最后在课后要对难点进行复习和重点巩固，加强能量守恒定律的理解。老师在课堂最后会对课堂内容做最后总结和延伸，同学们应当认真学习总结的内容并自己学会总结，形成良好的学习习惯，在遇到自己不能攻克的问题时，应及向老师求助或者向同学们请教学习，争取将问题点及时理解掌握，以免影响后续的学习。
3 结语
能量守恒定律是高中物理知识中非常重要的内容，在学习能量守恒定律时要把握住定律的本质，即在整个运动系统中，空气阻力以及摩擦力非常小对运动结果不产生影响，此时动能和势能加起来的总能量是恒定不变的。在用能量守恒定律解决物理问题时，要对定律灵活运用解决各种问题，学习时要建立自己的知识体系和解题思路，充分认识能量守恒定律并能灵活运用，对今后物理知识的学习有着极大的帮助。
参考文献
[1] 徐金玲.在任意中找寻特殊状态来理解守恒量的核心内涵——以动量守恒定律和能量守恒定律的应用为例[J].湖南中学物理，2018，33(7)：77-78，80.
[2] 刘小兰，冯兰，倪震祥.基于移动终端环境下的活动教学法在高中物理教学中的运用——以《能量守恒定律与能源》为例[J].物理教学探讨，2017，35(9)：67-72.
[3] 徐展，唐黎和.以能量守恒定律为知识载体实施归纳与演绎的方法教育——显性方法教育教学设计《能量守恒定律》[J].湖南中学物理，2016，31(8)：57-59，33.
[4] 姚建欣，大卫·哈德尼克，郭玉英，等.“守恒还是不守恒?”：问题驱动的实验观察与分析引导初中生建构对能量守恒的认识[J].物理教师，2015，36(9)：33-36.
[5] 高嵩，廖伯琴.科学理论的历史演进对科学教学的启示——以能量守恒定律为例[J].物理教学，2015，37(4)：74-78.
作者：刘傲直
(一)教学目的
1.知道各种形式的能是可以相互转化的。
2.知道能量在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。 (二)教学过程 1.复习
通过这两章的学习，我们初步认识了能量的概念，知道了机械能和内能这两种形式的能量。(通过提问复习能量、机械能和内能的概念)
2.引入新课
我们知道物体的动能和热能，是由物体的机械能运动情况决定的能量，内能跟物体内部分子的热运动和分子间的相互作用情况有关。物体内部分子的热运动，物体的机械运动都是物质运动的形式，由于运动形式不同，与之相联系的能量也不相同。
3.进行新课
(1)自然界存在着多种形式的能量。尽管各种能量我们还没有系统地学习，但在日常生活中我们也有所了解，如跟电现象相联系的电能，跟光现象有关的光能，跟原子核的变化有关的核能，跟化学反应有关的化学能等。
(2)在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化和转移(列举学生所熟悉的事例，说明各种形式的能的转化和转移)。在热传递过程中，高温物体的内能转移到低温物体。运动的甲钢球碰击静止的乙钢球，甲球的机械能转移到乙球。在这种转移的过程中能量形式没有变。
在自然界中能量的转化也是普遍存在的。小朋友滑滑梯，由于摩擦而使机械能转化为内能;在气体膨胀做功的现象中，内能转化为机械能;在水力发电中，水的机械能转化为电能;在火力发电厂，燃料燃烧释放的化学能，转化成电能;在核电站，核能转化为电能;电流通过电热器时，电能转化为内能;电流通过电动机，电能转化为机械能。有关能量转化的事例同学们一定能举出许多，课本图2-17中画出了一些农常用的生活、生产设备。请同学分析在使用图中设备时能量的转化。
(3)在能量转化和转移的过程中，能的总量保持不变。大量事实证明，在普遍存在的能量的转化和转移过程中，消耗多少某种形式的能量，就得到多少其他形式的能量。如在热传递过程中，高温物体放出多少热量(减少多少内能)，低温物体就吸收多少热量(增加多少内能);克服摩擦力做了多少功，就有多少机械能转化为能量，但能量的总量不变。就是说某体损失的能量等于几个物体得到几个物体得到的能量的总和。例如，把烧热的金属块，投到冷水中，冷水，盛水的容器以及周围的空气等，都要吸收热量，它们所吸收的热量总和跟金属块放出的热量相等。再如水电站里，水从高处流下，损失了机械能，一方面由于推动发电机转动而转化为电能，一方面水跟水轮机、管道摩擦而转化为内能。那么水的机械能的损失等于产生的电能和内能的总和。
以上规律是人类经过长期的实践探索，直到19世纪，才确立了这个自然界最普遍的定律——能量的转化守恒定律。通常把它表述为：
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，而在转化和转移的过程中，能量的总保持不变。
4.小结
能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之一。
(1)能量守恒定律普遍适用。在形形色色的自然现象中，只要有能量的转化，就一定服从能量守恒规律。从物理的、化学的现象到地质的、生物的现象，大到宇宙天体的演变，小到原子核内部粒子的运动，都服从能量守恒的规律。
(2)能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系。自然界的各种现象都不是孤立的，而是相互联系的。电灯发光跟电流有联系，电能转化为光能反映了这种联系。植物生长更不是孤立的，要靠阳光进行光合作用才能生长，光能转化为化学能反映了这种联系。
(3)能量守恒定律是人类认识自然的重要依据。人类认识自然，就要根据种种自然现象，总结规律，能量守恒定律就是人类总结出的规律之一，而且人类认识的其他规律也必定符合能量守恒定律。1933年意大利科学家费米，在研究β衰变的过程中发现，能量不守恒。于是他根据能量守恒定律大胆预言了还有一种未发现的粒子，这就是现在已被科学界公认的中微子。这一事例说明了能明守恒定律，已成为人类认识自然的重要依据。
(4)能量守恒定律是人类利用自然的重要武器。纵观人类科学技术进步的历史，也是一部认识能量、利用能量、实现能量转化的历史。从原始人钻木取火，到水能利用;从蒸汽机发明，到电能的利用;从太阳能，到核能的利用。人类总是在认识、利用能源，逐步实现能量的转化。
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10 能量守恒定律与能源
整体设计
本节从能量守恒定律入手，从机械能守恒定律向普遍的能量守恒定律拓展，阐述了能量守恒定律推出的艰辛历程，让学生感受物理规律得出的历程，使学生体会科学家不畏艰辛的探索精神.并且指出能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃，是哲学和自然科学长期发展和进步的结果,展示了科学的和谐美.教材第二部分，能源和能量耗散，从生活实际出发，让学生了解自然界中热传导过程和能量转化、转移是有一定方向的，让学生了解能源对人类文明的意义和由能源带来的环境问题，引入可持续发展的概念.让学生认识节约能源，开发新能源与可持续发展的关系，可以让学生通过查阅相关材料，提出自己的见解.思考怎样探索和使用未来的理想能源,使学生体会物理学与技术发展的互动关系.
建议本节采取开放式的教学形式，让学生通过预习查找资料，谈谈自己对能量的认识.特别应该对教材中“思考与讨论”栏目中所说的“既然能量是守恒的，不可消灭，为什么我们还要节约能源?”的话题进行讨论.在讨论中逐渐使学生认识到，能量从更深的层次上反映了物质运动和相互作用的本质.能量守恒定律是人们认识自然的重要工具.能源关系到人们的衣食住行，关系到国家的兴旺发达,能源的开发和利用，是关系人类生存和发展的一个重大的社会问题.这一节教学目标的落脚点应放在使学生树立科学的世界观、形成可持续发展的意识上.本节课为物理规律与实际生活的结合课程，重点为物理规律与实际问题的辩证关系，课堂教学要大量引用其他相关学科的知识，比如地理、历史等. 教学重点
能量守恒定律的内容. 教学难点
理解能量守恒定律的确切含义，知道既然能量守恒为什么还要节约能源. 课时安排
1课时 三维目标 知识与技能
1.了解什么是常规能源，什么是新型能源. 2.知道能量转化和转移的方向性以及第二类永动机不可能实现. 3.通过能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性. 4.了解能源与人类生存和社会发展的关系，使学生认识能源的合理利用与环境保护对可持续发展的重要意义. 过程与方法
1.通过指导学生分析事例，培养学生分析问题和理论联系实际的能力. 2.通过指导学生阅读教材，培养学生的自学能力. 情感态度与价值观
1.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，树立节能意识.
教学过程
新课导入 情景导入
在20世纪的最后几分钟里，一项新的多米诺骨牌吉尼斯世界纪录，在北京颐和园体育健康城综合馆和网球馆诞生.中国、日本和韩国的62名青年学生成功推倒340多万张骨牌，一举打破了此前由荷兰人保持的297万张的世界纪录.这就是“多米诺骨牌效应”，该效应产生的能量是十分巨大的.大不列颠哥伦比亚大学物理学家A.怀特海德曾经制作了一组骨牌，
中鸿智业信息技术有限公司
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共13张，第1张最小，长9.53 mm，宽4.76 mm，厚1.19 mm，还不如小手指甲大.以后每张体积扩大1.5倍，这个数据是按照一张骨牌倒下的时候能推倒一张1.5倍体积的骨牌而选定的.最大的第13张长61 mm，宽30.5 mm，厚7.6 mm，把这套骨牌按适当间距排好，轻轻推倒第1张，必然会波及到第13张，第13张骨牌倒下时释放的能量比第1张牌倒下时整整要扩大20多亿倍.而按同样比例制作的第32张骨牌倒下时释放的能量将高达1.24×1015J，又扩大了20多亿倍.不过，A.怀特海德毕竟未能制作第32张骨牌，因为它将高达415 m，两倍于纽约帝国大厦.如果真有人制作了这样一套骨牌，那摩天大厦就会在一指之力下被轰然推倒!
这种巨大的能量从何而来?能量之间又是如何转化的?
故事导入
在2004年，某杂志报道，一位家住“河南郑州二七区齐扎阎乡”，自称是“新加坡籍华人”“博士、院士、专家委员”名为“梁星人”的一个人，成了当时的网上名人，其原因是他声称建成了“宇宙引力能永动机”，并获得了中国专利(实际上只是申请了专利，还未获得批准)，而且还有一家“海南星人永动机发电厂有限公司”正在生产改永动机装备的车辆，你分析一下制造这种永动机的可行性. 问题导入
我国人均能源占有量只有世界平均值的1/4，解决我国的能源问题的基本方针是：能源开发与节约并重.但有人认为“能量是守恒的”,不需要节约，谈一下你对此的看法，并观察周围可利用的能源哪些是“绿色的”. 新闻导入
2003年12月8日国内某媒体报道了下面的这则消息：这个冬天，对于湖南长沙市的150多万市民来说，将格外漫长，因为从今年11月30日起，可能一直要持续到明年三月份，这里的市民，将分区分片“享受”每连续供电三天后，停电24小时的“待遇”.《某某晚报》11月27日的报道中，已经赫然出现了商店秉烛营业的景观.
长沙并不是唯一的例子，从今年春天就开始逐渐浮出水面的电力危机，在盛夏季节达到一个短暂的高峰，至今这个阴影仍然挥之不去，影响范围先后涉及到全国几乎三分之二的省份，有人戏称，中国电力市场又退回到了20世纪80年代.
仅仅是电力吗?似乎没有这么简单，入秋之后，柴油的紧张状况，从珠江三角洲到长江三角洲，从福建到浙江，已经形成了一种新的“流行病”，即使在北京地区，限量供应的情况也再次出现，就差没有“凭票供应”了.
同学们思考，为什么会出现能源危机?如何应对? 推进新课
一、能量守恒定律
问题：在验证机械能守恒定律的实验中，重物带着纸带下落时，计算结果发现，减少的重力势能的值大于增加的动能的值，即机械能的总量在减少.原因就是纸带和打点计时器之间的摩擦力和空气的阻力等.是不是考虑了各种摩擦和阻力后这部分能量就消失了呢?
学生根据所学知识总结归纳：没有，它转化成为除机械能外的其他的能量了. 教师引导：它转化成了机械能外的其他形式的能量，除重力、弹力之类的力外，其他任何力对物体做功使物体的机械能增加或减少的过程，实质上都是其他形式的能与机械能相互转化的过程，在转化的过程中，能的总量是不变的.这是大自然的一条普遍的规律，而机械能守恒定律只是这一条普遍规律的一种特殊情况. 问题：验证机械能守恒定律中，减少的机械能转化为内能.生活中还有很多这样能量转化或转移的例子，同学们能否举出几例，并说明其中的能量转化或转移过程? 参考案例：
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空气的机械能转移到柳枝上. 1.风吹动柳枝摆动内能由火炉转移到冰. 2.放在火炉旁的冰融化变热电能转化为光能. 3.电流通过灯泡，灯泡发光光能转化为化学能. 4.植物进行光合作用思维拓展
课件展示各种图片，让学生认真观察，并说明各种装置能量的转化情况.通过图片展示，让学生更加形象地感受能量的转化或转移过程,为能量守恒定律的提出作准备.
学生通过认真观察图片并回顾相关知识，归纳总结：
图1：太阳能电站：太阳能转化为电能
图2：内燃机车：内能转化为机械能 图3：水电站：机械能转化为电能
图4：水果电池：化学能转化为电能
从上面的例子我们可以看出，能量之间是可以相互转化或转移的.
引导学生阅读教材，说出能量守恒定律的内容，并引用教材上的话，说明能量守恒定律的建立有何重大意义. 师生总结：
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，能量的总量保持不变. 2.定律的表达式：E初=E终
ΔE增=ΔE减
3.发现能量守恒定律的意义：能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃，是哲学和自然科学长期发展和进步的结果，它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式. 重点说明：该定律是贯穿整个物理学的基本规律之一，是学习物理学的一条主线.在应用中,要分清系统中有多少种形式的能，发生了哪些转化和转移. 例
一小滑块放在凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿斜面运动了一段距离.若已知在这过程中，拉力F所做的功的大小(绝对值)为A，斜面对滑块的作用力所做的功的大小为B，重力做功的大小为C，空气阻力做功的大小为D,当用这些量表达时，小滑块的动能的改变(指末态动能减去初态动能)等于多少?滑块的重力势能的改变等于多少?滑块机械能(指动能与重力势能之和)的改变等于多少?
解答：根据动能定理，动能的改变等于外力做功的代数和，其中做负功的有空气阻力、斜面对滑块的作用力的功(因弹力不做功，实际上为摩擦阻力的功)，因此ΔEk=A-B+C-D; 根据重力做功与重力势能的关系，重力势能的减少等于重力做的功，因此ΔEp=-C; 滑块机械能的改变等于重力之外的其他力做的功，因此ΔE=A-B-D.
二、能源和能量耗散
问题：既然能量是守恒的，不可能消灭，为什么我们还要节约能源?
情景引导：有些事可以倒过来进行，但有些事情却是不可能倒过来进行的.你可以向前走路，也可以倒退着走路,但是，打碎的镜子不可能自动复原成原来完好的样子,冒起的煤烟和散开
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的炭灰不可能重新组合成一堆煤炭.类似的，自然界中自发的能量的转化和转移也具有某种方向性. 问题：根据上面的提示，能否举出生活中关于这种方向性的例子，并说明其中能量的变化? 参考案例：
1.草地上滚动的足球，逐渐慢下来，最后静止,足球不能主动从静止开始运动. 足球的机械能减少，转化成内能,内能不能自发地转化为机械能. 2.同学们围着火炉取暖，热量从高温的火炉转移到同学们身上,同学们却不能利用比自身温度低的物体取暖.
热能够自动地从高温的火炉向人体传输却不能从低温物体自发地向高温物体传输. 师生总结：与热现象有关的能量转化过程是具有方向性的.例如：摩擦力做功的过程，要损耗机械能而生热，产生的热不可能全部转化为机械能.在其他的宏观过程中也是如此，例如：两种气体放到一个容器内，总会均匀地混合到一起，但不会再自发地分离开来.通过实例说明，在能量的转化和转移过程中，能的量是守恒的，但能量的品质却降低了，可被人直接利用的能在逐渐减少，这是能量耗散现象.所以，能量虽然守恒，但我们还要节约能源.
阅读课本，举例说明自然界能量转化过程的方向性,如:冰箱制冷、瀑布中水的机械能转化、喷出的香水、松弛后的发条等. 学生交流：自然现象的变化也具有类似的不可逆性，例如沙漠化的土地不会自发地再变为绿洲.因此人类不仅要珍惜能源和资源，还要自觉地保护自然. 总结：能量耗散
1.能量耗散：流散的内能无法重新收集起来加以利用的现象叫做能量耗散. 2.能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性. 例2 下列判断正确的是(
) A.电流的能不可能全部变为内能
B.在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能 C.热机中，燃气内能不可能全部变为机械能
D.在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体
解析：凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，电流的能可全部变为内能(由电流热效应中的焦耳定律可知)，而内能不可能全部变成电流的能.机械能可全部变为内能，而内能不可能全部变成机械能.在热传导中，热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，而不能自发地从低温物体传递给高温物体，所以选项B、C、D正确. 答案：BCD 阅读材料：课件展示阅读材料，让学生了解能源和环境是两个全球所关注的问题，能源是现代社会生活的重要物质基础，而常规能源的有限储藏量与人类的需求存在矛盾，同时大量消耗常规能源带来了环境问题，正确地协调和解决这一矛盾和问题是生活在地球上每一个人的职责.
(一)常规能源
1.能源：凡是能够提供可利用能量的物质统称为能源. 2.常规能源：人们把煤、石油、天然气叫做常规能源，人类消耗的能量主要是常规能源. 3.常规能源的储藏是有限的. 4.常规能源的大量消耗带来了环境问题. (1)温室效应：温室效应是由于大气里温室气体(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的.石油和煤炭燃烧时产生二氧化碳. (2)酸雨：大气中酸性污染物质，如二氧化硫、二氧化碳、氢氧化物等，在降水过程中溶入雨水，使其成为酸雨.煤炭中含有较多的硫，燃烧时产生二氧化硫等物质.
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(3)光化学烟雾：氮氧化合物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈的紫外线照射后产生的二次污染物质——光化学烟雾，主要成分是臭氧.
另外常规能源燃烧时产生的浮尘也是一种污染.
常规能源的大量消耗所带来的环境污染既损害人体健康，又影响动植物的生长，损坏建筑物及文物古迹，严重时可改变大气的性质,使生态受到破坏.
(二)绿色能源的开发和利用
常规能源的短缺和利用常规能源带来的环境污染，使得新能源的开发成为当务之急.
绿色能源：在释放能量或能量转化过程中对环境不造成污染的能源叫绿色能源.人类可开发和利用的绿色能源主要有下列几种： 1.风能. 2.水流(河流、潮汐)能.风能和水流能是可再生能源.而石油、煤炭是不可再生能源. 3.太阳能. 4.氢能源. 5.反物质能.
大自然赐给人类的绿色能源储量丰富，只要我们科学开发、合理利用，必将对人类作出前所未有的贡献. 课堂小结
新课程更多地与社会实际相联系，鼓励学生提出问题.本节“思考与讨论”对能源问题做了讨论，这是一个质疑的范例，它引导我们考虑能量转化和转移的方向性.从物理学的角度研究宏观过程的方向性，在现阶段只需用一些简单的实例，让学生初步地体会一下就可以了.例如：摩擦力做功的过程，要损耗机械能而生热，产生的热不可能全部转化为机械功.在其他的宏观过程中也是如此，例如：两种气体放到一个容器内，总会均匀地混合到一起，但不会再自发地分离开来.通过实例说明，在能量的转化和转移过程中，能量是守恒的，但能量的品质却降低了，可被人直接利用的能在逐渐减少，这是能量耗散现象.所以，能量虽然守恒，但我们还要节约能源. 布置作业
1.教材“问题与练习”第
1、2题. 2.设想有一间房间，与外界没有热量交换，完全绝热.房间里有一台电冰箱在工作，如果电冰箱的门是开着的，那么，房间里的温度会变化吗?认真讨论一下，形成书面材料，与同学们交流.
板书设计
10 能量守恒定律与能源
1.内容
一、能量守恒定律2.建立过程
二、能量耗散1.能量耗散自然界中的宏观过程具2.有方向性
1.常规能源
三、能源2.绿色能源的开发和利用
活动与探究
课题：永动机
目的：通过具体的能量转化的分析，说明永动机不能制造的理由.
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内容：有人设计了这样一台“永动机”：距地面一定高度架设一个水槽，水从槽底的管中流出，冲击一个水轮机，水轮机的轴上安装一个抽水机和一个砂轮.他指望抽水机把地面水槽里的水抽上去，这样循环不已，机器不停地转动，就可以永久地用砂轮磨制工件做功了.分析这种装置的能量转化过程并判断能否制造.
习题详解
1.解答：家用电饭锅是把电能转化为内能;洗衣机是把电能转化为动能，等等. 2.解答：(1)依题意可知，三峡水库第二期蓄水后，用于发电的水流量为： 1.35×104m3/s-3 500 m3/s=10 000 m3/s， 每秒钟转化为电能的是：mgh×20%=ρVgh×20%=1.0×103×1.0×104×10×135×20% J/s =2.7×109J/s 发电功率最大是2.7×109 W=2.7×106 kW. (2)设三口之家每户的家庭生活用电功率为1 kW，考虑到不是每家同时用1 kW的电，我们平均每家同时用电0.5 kW，则三峡发电站能供给
2.9100.56=5.4×106户用电，人口数为3×5.4×106=16.2×106人，即可供16个百万人口城市的生活用电.
设计点评
本节重点是让学生体会能量守恒定律的发现过程与能源危机，培养学生节约能源、保护环境的环保意识.教学中通过大量的实例，采取开放式的教学形式，让学生通过预习查找资料，发表自己对能量的认识.在能源和能量耗散方面，本教学设计从生活实际出发，让学生了解了自然界中热传导过程和能量转化、转移具有方向性，让学生了解了能源对人类文明的意义和由能源带来的环境问题，引入了可持续发展的概念.让学生了解了可持续发展的含义和意义，能够从自己做起，节约资源，保护环境.
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能量守恒定律
本节课的设计，教材继续沿用了前几节的课程模式，先由生活中的实例引出研究问题，然后用实验加以证实，让学生接受这个物理事实.接着再从理论上推导、证明，从而得出结论. 这节课教材是从生活中骑自行车上坡的实例入手，引出动能和重力势能在此过程中是在相互转化的.接着通过实验来证实这个转化过程中的守恒结论.最后提出了自然界中最普遍、最基本的规律之一能量转化和守恒定律. 机械能守恒定律是能量守恒定律的一个特例，要使学生对定律的得出、含义、适用条件有一个明确的认识，这是能够用该定律解决力学问题的基础. 各种不同形式的能相互转化和守恒的规律，贯穿在整个物理学中，是物理学的基本规律之一.能量守恒定律是学习各种不同形式的能量转化规律的起点，也是运动学和动力学知识的进一步综合和展开的重要基础.所以这一节知识是本章重要的一节. 机械能守恒定律是本章教学的重点内容，本节教学的重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条件;能够正确分析物体系统所具有的机械能. 分析物体系统所具有的机械能，尤其是分析、判断物体所具有的重力势能，是本节学习的难点之一.在教学中应让学生认识到，物体重力势能大小与所选取的参考平面(零势面)有关;而重力势能的变化量是与所选取的参考平面无关的.在讨论物体系统的机械能时，应先确定参考平面. 教学重点1.理解机械能守恒定律的内容;
2.在具体的问题中能判定机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式; 3.理解能量转化和守恒定律. 教学难点1.从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件; 2.能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒. 教具准备自制投影片、CAI课件、重物、电磁打点计时器以及纸带、复写纸片、低压电源及两根导线、铁架台和铁夹、刻度尺、小夹子. 课时安排1课时
三维目标
一、知识与技能
1.知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化; 2.理解机械能守恒定律的内容;
3.在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式; 4.理解能量守恒定律，能列举、分析生活中能量转化和守恒的例子.
二、过程与方法
1.初步学会从能量转化和守恒的观点解释现象、分析问题;
2.通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法.
三、情感态度与价值观
1.通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题;
2.通过实验验证，体会学习的快乐，激发学习的兴趣;通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观.培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度.
教学过程
导入新课 [实验演示]
- 15.测量下落高度时，某同学认为都必须从起始点算起，不能弄错.他的看法正确吗?为了减小测量 h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些好，还是近些好?
学生活动：思考老师的问题，讨论、交流，选出代表发表见解. 1.因为打点计时器每隔0.02 s打点一次，在最初的0.02 s内物体下落距离应为0.002 m，所以应从几条纸带中选择第
一、二两点间距离接近2 mm的纸带进行测量;二是在纸带上所选的点就是连续相邻的点，每相邻两点时间间隔t=0.02 s. 2.因为不需要知道物体在某点动能和势能的具体数值，所以不必测量物体的质量 m，而只需验证12vnghn就行了. 23.打点计时器要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，以尽量减少重物带着纸带下落时所受到的阻力作用. 4.必须先接通电源，让打点计时器正常工作后才能松开纸带让重物下落. 5.这个同学的看法是正确的.为了减小测量 h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些好. 教师活动：听取学生汇报，点评，帮助学生解决困难. 学生活动：学生进行分组实验. 数据处理：
明确本实验中要解决的问题即研究动能与重力势能的转化与守恒.
在右图中，质量为m的物体从O点自由下落，以地面作零势能面，下落过程中任意两点A和B的机械能分别为：
EA1122mvAmghA, EBmvBmghB 22如果忽略空气阻力，物体下落过程中如果动能的改变量等于势能的改变量，于是有
1122mvAmghAmvBmghB 221122上式亦可写成mvBmvAmghAmghB
22Ea=Eb,即该式左边表示物体由A到B过程中动能的增加，右边表示物体由A到B过程中重力势能的减少. 如果实验证明等式成立,说明物体重力势能的减少等于动能的增加.为了方便，可以直接从开始下落的O点至任意一点(上图中A点)来进行研究，这时应有：
12mvAmhg.式中2h是物体从O点下落至A点的高度，vA是物体在A点的瞬时速度. 1.如何求出A点的瞬时速度vA?
根据做匀加速运动的物体在某一段时间t内的平均速度等于该时间中间时刻的瞬时速度可求出A点的瞬时速度vA.
右图是竖直纸带由下而上实际打点后的情况.从O点开始依次取点
1、
2、3„„图中s
1、s
2、s3„„分别为0～2点，1～3点，2～4点„„各段间的距离.根据公式vs，t=2×0.02 s(纸带上任意两个相邻的t点间所表示的时间都是0.02 s)，可求出各段的平均速度.这些平均速度就等于
1、
2、3„„各点相对应的瞬时速度v
1、v
2、v3„„例如：
- 3不仅重力势能和动能可以相互转化，弹性势能和动能也可以相互转化.放开被压缩的弹簧，可以把跟它接触的小球弹出去，这时弹簧的弹力做功，弹簧的弹性势能转化为小球的动能.在弹性势能和动能的相互转化中，如果只有弹力做功，动能和弹性势能之和保持不变，即机械能守恒. 【方法引导】
解决某些力学问题，从能量的观点来分析，应用机械能守恒定律求解，往往比较方便.应用机械能守恒定律解决力学问题，要分析物体的受力情况.在动能和重力势能的相互转化中，如果只有重力做功，就可以应用机械能守恒定律求解. 【例题剖析】
(一)机械能守恒条件的判断
[例1]下列关于机械能是否守恒的叙述正确的是(
) A.做匀速直线运动的物体机械能一定守恒 B.做匀变速直线运动的物体的机械能可能守恒 C.合外力对物体做功为零时，机械能一定守恒 D.只有重力对物体做功，物体机械能一定守恒 解析：
A.做匀速直线运动的物体，除了重力做功外，可能还有其他力做功，如降落伞在空中匀速下降时，除了重力做功外，空气阻力也对降落伞做功，所以机械能不守恒，不选. B.做匀变速直线运动的物体可能只受重力且只有重力做功，如自由落体运动，物体机械能守恒，应选. C.如降落伞在空中匀速下降时合外力为零，合外力对物体做功为零，除重力做功外，空气阻力也做功，所以机械能不守恒，不选. D.符合机械能守恒的条件，应选. 可见，对物体进行受力分析，确定各力做功情况是判定机械能是否守恒的一般程序. [例2]如图所示，斜面体置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物体由静止沿斜面下滑，在物体下滑过程中，下列说法正确的是(
)
A.物体的重力势能减少，动能增大
B.物体的重力势能完全转化为物体的动能 C.物体的机械能减少
D.物体和斜面体组成的系统机械能守恒
解析：由于斜面体放在光滑斜面上，当物体沿斜面下滑时，物体实际位移方向和物体所受支持力的方向不垂直，所以支持力对物体做了功(负功)，物体的机械能不守恒，物体的机械能减少了，物体对斜面体的压力对斜面体做了功(正功)，斜面体的机械能增加了，斜面体的机械能也不守恒. 对物体和斜面体组成的系统，斜面体和物体之间的弹力是内力，对系统做功的代数和为零，即不消耗机械能.在物体和斜面体的运动过程中只有重力做功，所以系统的机械能守恒. 物体在下滑过程中重力势能减少，一部分转化为物体的动能，另一部分则转化为斜面体的动能. 所以本题选ACD.
(二)机械能守恒定律的应用
- 56断物体的机械能是否守恒，所以应透彻理解机械能守恒定律成立的条件，从而正确应用机械能守恒定律解题.
布置作业
课本P37作业
4、
5、6.
板书设计
活动与探究
有人设计了这样一台“永动机”：距地面一定高度架设一个水槽，水从槽底的管中流出，冲击一个水轮机，水轮机的轴上安装一个抽水机和一个砂轮.他指望抽水机把地面水槽里的水抽上去，这样循环不已.机器不停地转动，就可以永久地用砂轮磨制工件做功了(右图)
. 请你分析一下，高处水槽中水的势能共转变成哪几种形式的能，说明这个机器是否能够永远运动下去.
热力学第二定律
教学目标
①、了解热力学第二定律的发展简史，
②、了解什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可以制成。 ③、了解热传导的方向性，
④、了解热力学第二定律的两种表述方法，以及这两种表述的物理实质， ⑤、了解什么是能量耗散 教学重点
热力学第二定律及所反映出的热现象的宏观过程的方向性。 教学难点
热力学第二定律中所描述的 "不发生其他变化" 教学方法
多媒体辅助教学，分析讨论讲解相结合 教学器材
多媒体演示系统、自制电脑教学软件 教学过程
一、引入新课
1、复习提问
①热力学第一定律的内容是什么? ②第一类永动机为什么没有制成? ③能量守恒定律是怎样表述的?
2、引入新课
教师说明：在能量守恒定律中，存在着能量的 "转移"和 "转化"，具体到热力学第二定律，内能和内能之间存在着"转移"以及内能和机械能之间也存在着"转化"的过程，引入课题：热力学第二定律。
二、新课教学
(一)内能的转移
内能转移实质就是热传递。 举例：
1 冰箱中的冰激凌在停电时的融化过程，引导学生分析融化的原因。 (热量可以从高温物体传递给低温物体)
2 冰箱里的冰激凌在冰箱正常工作时并没有融化。
进一步引导学生思考热量只能从高温物体传递给低温物体这种说法是否妥当。如果不妥当应该怎样说。从而得出所谓的热量从高温物体向低温物体传递是一个自发的过程，热量从低温物体向高温物体转移需要其他的物理过程参与。以模拟动画说明内能转移过程的方向性)得出热力学第二定律克劳修斯表述：不可能使热量从低温物体传递到高温物体而不产生其他变化。
内能转移过程的方向性
说明: 不产生其他变化是指没有其他物理过程参与
(二)内能和机械能之间的转化
瓦特蒸汽机的发明说明人们开始了热机理论的研究，("热机"就是一种把内能转化为机械能的机械)
1824年，卡诺在《论火的动力》中指出 "凡是有温度差的地方就能够发生动力" 1834年，克拉珀龙把卡诺这一思想几何化为"卡诺循环" 热机从高温热源吸收热量Q，其中一部分对外做功W，另一部分被释放给低温热源，根据能量守恒定律
Q1 = Q2 + W η=W/ Q1 = (Q1- Q2) /Q1 =1 - Q2/ Q1
可以知道Q2 越少，η越高
于是人们就考虑能否让Q2不存在，这样就可以产生一个η=100%的热机，就可以产生另一种永动机，可以看到这种机械并不违反能量守恒定律，这一类永动机叫第二类永动机。 第二类永动机：能从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化的机械。
如果这一类永动机能够制成，它就可以从外界诸如空气、海洋、土壤等单一热源中不断地吸取能量，而对外做功。众所周知在空气和海洋中内能是取之不尽的，这样的话飞机不用带油箱，轮船不用带燃料。人们为此做出了许多努力，做了大量的尝试，但是第二类永动机始终还是没能制成。伴随着一次次的失败，终于认识到第二类永动机是不可能制成的。 这个结论是开尔文首先提出来的。
开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他变化。即:第二类永动机是不可能制成的。
说明热力学第二定律两种表述形式实质是一样的，只是侧重角度不同：
1、克劳修斯表述体现热传导的方向性
2、开尔文表述体现机械能和内能之间转化的方向性 能量耗散
引导学生阅读46页能量耗散的内容并归纳出自然界中的能量有的便于利用而有的不便于利用，内能作为能量发展的最终形式是没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用。
举例：电能转化为光能再转化为内能：烤火时高温物体的内能变为低温物体的内能都是无法将散失的内能重新再利用能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有的方向性。说明能量耗散不是能量损失，只是可便于利用的能量减少了。 第四环节：强调"方向性"进行小结，使课堂难点、重点突出。
总结扩展：热力学第二定律提示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，使得它成为独立于热力学第一定律的一个重要自然规律。
说明：不仅仅在物理上存在这种"方向性"，在其他领域也都存在。比如：化学中的不可逆反应;生物中的进化过程的不可逆都说明了这一点。
第五环节：思考练习：以简答的形式来巩固"方向性"和对热力学第二定律内容的理解。
§11~7 能源&环境
【教学目的】
1、了解什么是能源，什么是常规能源，知道常规能源的储量和人类需求的矛盾
2、了解常规能源的使用和环境污染方面的关系
3、了解哪些是清洁能源，哪些是可再生能源 【教学重点】
1、能源、常规能源、可再生能源的教学
2、能源和环境之间的关系 【教学难点】
能源和环境之间的关系 【教具】
投影仪 【教学过程】
○、引入
热力学第二定律告诉我们，很多与热现象有关的物理过程都是不可逆的。涉及内能的能量转化过程具有方向性，这在上一节已经提到过了。在本节，我们讨论这种方向性的现实意义。
一、能源
一段木料燃烧后化为灰烬，能够释放给我们所需要的能量。然而，灰烬却不能立即被合成而成为一段木料。但是，我们至少可以将灰烬作为肥料施在一颗小树苗上，促成它长成一段未来的木料，以供人类(可能是种树、施肥者的子孙，也可能是别人的子孙)再次燃烧。
在这一人与资源的交互行为中，我们会发现，首先，能量转化的方向性并没有被破坏，也就是说，热力学第二定律仍被得到尊重。其次，这将形成了一个循环，因为只要时间足够，让树苗成长成为木料的数目大于我们燃烧木料的数目，它就不会破坏需求与资源的动态平衡关系。其三，在这个循环中，必须要有第三者参与——如果没有太阳的光合作用，循环就终止了——所以人与资源(树木)之间并不是“今天你给我，明天我还给你”的关系(我们与其说在燃烧树木，还不如说是在利用储存的太阳能)。其四，这种循环还有一种隐忧，那就是：灰烬“成为”树木的速度要远远小于树木变成灰烬的速度，表面的平衡是以内部数量上的不平衡为代价的。
以上的四点中，第三点事实上已经决定了循环“返回”过程的速度(不能由人类操控)，第二点和第四点则意味着人类的行为、世界观对“平衡”能否被破坏有着直接的关系。
在工业化时代到来之前，人们过着田园牧歌式的生活，没有电器、没有汽车、没有空调，人类使用大自然的资源只是为了满足最基本的生活需求，因此，这种“平衡”没有被破坏。
随着工业化时代的到来，这种状况立即显现出危机，循环就要被终止了。于是，人们想到了地底下的资源：煤和石油。他们提供的能量很有用，燃烧的速度和效能和木材相差无几。但是，形成煤和石油的速度比长成树木的速度，就不能同日而语了!可以这样说，人们自从使用煤的第一天起，就没有想到一个可能形成循环的问题，更不用说什么平衡了。所以，煤和石油事实上是一种坐吃山空的资源：我们今天用得越多，我们的子孙将来可以使用的就越少。
在不久的将来，人们用完了所有的煤和石油，会怎么办?这是一个令社会学家睡不安枕的问题。 然而，经济学家们却不这样看。经济学教授给学生们讲课，出了这样一个题目：地底下现有石
油储量X吨，近五年的开采量是Y吨/年，请预测石油将在多少年后被开采完?有的学生开始用计算器摁键：X/Y = ? „这样的学生被认为是经济学的盲者。教授的观点是：永远也开采不完。因为，随着石油储量的减少，开采的成本会加大，成本大于销售价格时，市场规律决定了人们在也不会去开采石油了。此时石油存在事实已经失去了利用价值，任它在地底下沉睡多少年也和我们没有关系了。
那么人们会使用什么能源呢?巨大的市场潜力和利润空间将驱使人们去研究一种石油的替代品。因此，能源的危机也就解决了。
是社会学家们悲天悯人，还是经济学家们盲目乐观?这需要我们冷静地去判断。至少，以下的一些事实可以显示，这两派观点都有一定的道理——
世界上石油储量最大的中东地区一直是发达国家关注的焦点，外交、军事莫不围绕着这片从地表上看毫无魅力的区域打转。世界警察(美国)和他的随从们最愿意去管中东的事情：两次海湾战争、伊拉克战争等等„说明能量消耗巨大的富国们对石油的心痛程度。
令以一方面，“替代品”——新能源的研发、形式层出不穷。
1、水能：水作为能量的载体，被太阳能驱动地球上三栖(水、陆、空)循环。地表水的流动时，在落差大、流量大的地区，形成可利用的水能资源。目前世界上水力发电还处于起步阶段。
2、海洋能：由于地球受月球和太阳引力的周期性不均衡，海水发生非气候性的涨潮和落潮现象，形成潮汐。潮汐蕴含着巨大能量，既可以用来推动机械装置，又可以用来发电。
此外，由于海水表层和深层间的存在很大的温差，利用这种温差也可以发电(*因为水的沸点与气压有关，如果建造一个装置，用抽真空的方法使表层的海水在20摄氏度时汽化，并推动汽轮机，再将深层的冷水提上来使蒸汽冷却，如此周而复始，就可以发电了。除这种方法外，还可以用低沸点的流体如丙烷和氨来作为热机的工作介质)。法国已经建成了世界上第一座温差发电站，发电容量为14,000kW。
3、风能：利用风的机械能发电，风能是一种重要的自然能源。据有关专家估算，在全球边界层内的总能量为1.3×1015瓦，一年中约为1.4×1016千瓦时电力的能量，相当于目前全世界 每年所燃烧能量的3000倍。其中1/10为可取用的极限量。
风能的优点是：总能量巨大，利用简单、无污染、可再生。缺点是：能量密度低(当流速同为3米/秒时，风力的能量密度仅为水力的1/1000)、不稳定性大，连续性、可靠性差，时空分布不均匀。
4、生物质能：利用厌氧微生物在密闭条件下分解(废弃)有机物，产生沼气，沼气具有很高的热值，燃烧后生成二氧化碳和水，不污染空气，不危害农作物和人畜健康。生成沼气的原料本身就是各种废弃物，生产过程可以减少(有机物)垃圾的数量。
在农村到处可以看到许多生物质的废弃物，如人畜粪便、秸秆、杂草和不能食用的果蔬，等等。将这些废弃物收集起来，经过细菌发酵可以产生沼气，用沼气做燃料和照明，也可以发电。
5、太阳能：太阳能是一种可广泛利用的清洁能源。我们目前的利用方式主要是两种—— 一是将阳光聚焦，将光能转化为热能(传说阿基米德就曾经利用聚光镜反射阳光，烧毁了来犯的敌舰)。在日照充分的地方，人们在生产和生活中已大量使用太阳灶、干燥器和太阳能热水器(太阳能热水器的构造要简单的多。因为不需要它产生太高的温度。在大多数情况下，可以将太阳能热水器的集热器制成箱式、蛇型管式、直管式、平板式或枕式，通过管道与水源和储水箱相连。太阳能热水器在我国北方比较常见)。
二是将太阳能转化为化学能，再用化学能发电。比较常见的光电池是硅电池(它能将13%-20%的日光能转化为电能)。许多电子计算器和其他小型电子仪器现在已经采用太阳能电池供电，人造卫星和宇宙飞船更是主要依靠太阳能电池来提供电力。
但是阳光在达到地面以前要经过大气的反射、散射和吸收，能量损失较大，加上阴天、昼夜变化和雨雪等降水过程的影响，目前地面上利用日光发电受到一定限制。
无论是生物质能、风能，还是水力、温差和潮汐能，归根结底都是太阳能的转化形式。即使矿物燃料，也是通过生物的化石形式保存下来的亿万年以前的太阳能。
6、地热能：用地热采暖、将地热用于农业、水产养殖业、工业生产等，在全世界范围内受到关注。(从直接利用地热的规模来说，最常用的是地热水淋浴，占总利用量的1/3以上，其次是地热水养殖和种植约占20%，地热采暖约占13%，地热能工业利用约占2%)。
利用地热能，占地很少，无废渣、粉尘污染，用后的弃(尾)水既可综合利用，又可回注到地下储层，达到增加压力、保护储层、保护地热资源的双重目的。*据美国地热资源委员会(GRC) 1990年的调查，世界上18个国家有地热发电，总装机容量5827.55兆瓦，装机容量在100兆瓦以上的国家有美国、菲律宾、墨西哥、意大利、新西兰、日本和印尼。我国的地热资
源也很丰富，但开发利用程度很低。主要分布在云南、西藏、河北等省区。除以上利用外，从热水中还可提取盐类、有益化学组分和硫磺等。
7、核能：铀在自然界中有三种放射性同位素：U2
35、U2
38、U234 ，在衰变过程中放出热量。在军事上铀主要用来制造核武器和核动力燃料。铀的和平用途十分广泛，其中最主要的是用作核电反应堆的燃料。
由于核电具有发电成本低、对环境污染小和安全等优点，世界各国，尤其是工业发达的国家和地区都大力发展核电，估计到2000年核电将达到世界总发电量的25%左右。我国已建成秦山、大亚湾核电站，目前还有多处正在筹建。
铀裂变时产生的同位素及其射线，在工农业生产和科学技术领域中有广泛的用途。例如，在工业上利用射线实现生产自动控制，无损伤检查等;在农业上利用射线培育良种，防止病虫害等;在医学上用于灭菌消毒，临床诊断及治疗;在地质勘探工作中用来找矿等等。
从种种迹象看来，能源危机的解决也许并不是难事。但这是不是就意味着人类可以高枕无忧呢?答案是否定的——
二、环境
可以说，自打人类寻找到木材的替代品——煤和石油开始，就已经意识到了“替代”绝不就是“等同”。我们前面说过，木料的灰烬能够作为肥料施在小树下，这样就促进了循环的完整与良性发展，而煤渣并不能做到这一点。也许学过化学的我们会说，煤和石油的衍生物也可以制成肥料，但是，请大家不要忘了，木料的灰烬可以被大自然“照单全收”地降解、燃烧的二氧化碳也是植物(新树苗)呼吸作用的必须，可煤燃烧的废渣、石油的衍生物(塑料等)却不能或很难被降解，他们燃烧的废气(二氧化硫等)是天怨人怒的有害物质(石油燃烧的废气还是城市人们致癌的罪魁祸首)。所以说，垃圾问题、大气问题，共同构成了——环境问题。
在新的能源中，环境问题是不是彻底解决了呢?从前面介绍的1~6种能源中，人们确实充分考虑了这个问题，理论上是不会有环境问题的。但是，不知大家注意到了没有，它们都会受自然条件和资源条件的制约(没有风，风车能转吗?太阳能需要面积，你能把热效应管架在别人的房子上去吗?潮汐能需要海岸线的长度，你去侵略别人的海域吗?)。随着人们需求的增长，可以说，
这前6能源的供应量必然不能满足要求，所以第7种能源成为人们关注的焦点：核能(因为它有一个突出的优点，那就是能量巨大)。在发达国家，核能的使用量日益增多„但是，核能的直接或潜藏的环境问题比煤合石油的要严重得多„
人类要在以上问题中寻求一种协调与和谐，在调整需求意识、珍惜资源、科研开发等多个方面都有工作要做。无论今后大家会致力于哪一方面的工作，今天的意识形成都会大有必要。
三、小结
本节我们介绍了能源于环境的问题，通过介绍，希望大家能够了解：
1、能量和能源是两回事;
2、非再生能源和可再生能源是两回事;
3、人类不能打破与环境的和谐，破坏环境等于摧毁自己的生存家园。
四、作业布置
阅读教材;
《优化设计》P68“同步练习”部分，做在书上。 【板书设计】
注意“教学过程”的灰色部分，即是板书计划。 【教后感】
纯讲座式的课很难控制速度，第一堂只“说”了23分钟，第二堂加了一点板书，把网页内容机械的复述了一下，差不多35分钟。是太激动了吗?语言的润色和激情的控制看来要动脑筋。
几种“新能源”的准备不够充分，没有化为自己的语言，说来就很别扭。刚才化时间改了一下。 调动学生的效果好象不是太好，有一种吃亏不讨好的感觉。距自己的期望值有不小的距离。
《能量的转化和守恒》说课稿
各位老师好：
我叫王子清，是青海大学09级的在校学生。我今天说课的课题是《能量的转化和守恒》，《能量的转化和守恒》是人教版九年级物理第十六章第五节的内容，是对本章及以前所学知识从能量的角度进行的一次综合，教材通过小实验讨论自然界各种现象的内在联系，体会各种形式能量的相互转化，通过想想议议得出能量守恒定律。符合学生认知规律，能够体现从生活走向物理，注重科学探究的新课程理念。由于新课标对这部分内容在知识上降低了要求，但在过程与方法上增加了体验性目标层次，因此我会应尽可能的让学生多动手、多经历、多体验、多感受，在感受中进步与快乐成长。
通过本节学习我计划达到这样的目标，让学生知道各种形式的能可以相互转化;知道能量守恒定律。并通过探究各种形式能的相互转化，学会用普遍联系的观点看待事物。探究与合作学习中培养学生热爱科学、勇于创新的精神!本节的重点是：体会能量之间的相互转化及能量守恒定律;难点是：能量守恒定律的理解学生已具有初步的探究能力、分析问题和解决问题的能力，为这节的学习打下了基础，因此我准备大胆放手，开展自主的、探究性的学习，充分发挥学生的主动性和创造性，自主完成学习任务，实现自我发展，我做学生学习的组织者、引导者、参与者、分享者，但学生抽象思维还不成熟，我应多为学生创设情景、增强学生的形象力，实现由感性到理性的飞跃， 1
从而达到多种教学方法的优化组合。
下面为大家展示具体的教学过程，历史上曾有不少人都想设计一种这样的机器，它不需要消耗任何能量和燃料，却能源源不断地对外做功。这种机器被称为“永动机”请猜想人类最终能否发明、创造出这种一劳永逸的永动机?事实证明，所有试图发明永动机的，无一例外的都以失败而告终，你知道他们为什么会失败吗?就让我们带着这个问题开始今天的学习。引入了新课，创设了情景、让学生产生疑问和猜想，以触发思维的兴奋点，引发探究的欲望和动机、打开探究之门。
各种形式的能可以相互转化是本节的重点，由于新课标注重学生经历探究的过程，因此初中物理就应该给学生一个丰富多彩的、充满设想与实践的探究世界，所以我先请学生完成以下小实验，1摩擦双手，
2、闭合开关灯泡发光，3手电筒对着太阳能电池板照射、
4、摩擦起电，然后学生分析发生了哪些能量的转化?体会自然界各种现象的内在联系。为了避免学生分析的盲目性，我引导学生一起分析第一个小实验，来回迅速摩擦双手、提问：手的温度如何变化?内能又如何变化?增加的内能从何而来?机械能是力现象，内能是热现象，机械能转化为内能说明了什么?以下的由学生自己完成，我会深入学生之中，积极的看、积极地听，感受学生的所作、所为、所思、所想，根据需要给学生适时、适当的指导。与学生交流。得出结论
1、 在一定的条件下，各种形式的能都可以 相互的转化。
2、 自然界的各种现象都不是孤立的，而是普遍联系的。在此过程中，无论是成功
与快乐、还是失败与烦恼都有助学生身心健康的发展。突出了重点。
能量的转化和守恒定律是本节的重点与难点。我是这样设计的：利用生活中的现象进行分析、引导学生思考、总结。蒸汽推动瓶塞做功，上升的瓶塞具有什么能?它从何而来?是凭空产生的吗?。得出能量不会凭空产生，可以从一种形式转化为另一种形式;流动的空气推动风车，风车具有什么能?它是凭空产生的吗?它从何而来?由空气转移而来。得出能量不会凭空产生，可以从一个物体转移给另一个物体。观看掉在地上的小球，提问你看到了什么现象?它的机械能如何变化?它到哪儿去了凭空消失了吗?引导学生回答得出克服摩擦做功转化为内能了。得出能量也不能凭空消失。综上得出能量不会凭空产生，也不会凭空消失了，那么它的总量不变，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。这就是我们的能量守恒定律。学生结合课本说一说你是如何理解能量守恒定律的。学生积极思考，大胆发言，张扬了个性，增进了师生情感交流，从而达到学生知识的增益、能力的拓展、思想和情感的升华，也突破了这一重点和难点。分析思考永动机为何不能成功?你有什么启示?和引入相互呼应。
知识拓展、阅读科学世界说一说对地热能的了解，拓宽学生知识面，感受科技的巨大应用价值，培养学科情感。及时的巩固与练习加深知识的理解，提高学生分析问题解决问题的能力。
引导学生对本节课进行小结。通过该环节为学生提供自由表达思 3
想、观点，实现思维飞跃的舞台，同时也帮助学生养成反思的好习惯。
这些都是课前的设计，而教学过程是富有变化、动态生成的过程，在师生互动中会产生许多的信息和创新的火花，教师要机智的根据学生的学习实际，将有价值的信息和问题作为教学的焦点来重新组织教学。巧妙地在学生不知不觉中做出相应的变化，保护创新火花、激发奇思妙想，实现教学的有效性。
教与学的过程也是我丰富自身知识、实现自我发展的过程，我会在此过程中不断的学习，充实自己，最终实现教学相长、学生奋发的目标。
谢谢大家!
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