3.3 能量守恒定律（教学设计）-【上好课】高中物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第三册）

第3节 能量守恒定律 教学设计 备课人 学科 物理 课题 3.3能量守恒定律 教学内容分析 本节是对热力学知识内容的总结和扩展。能量就是从千差万别的各种自然现象中抽象出来的概念。学生学习到这里，已经可以从内转化和守恒扩展到自然界各种能量的转化和守恒了。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。学习本节使学生建立起能量的观点，学会用能量的观点看问题。 学情分析 对的是高中年级的学生，他们已经具备了抽象逻辑思维，认知方式上与成人差别不大。并且在生活当中已经接触过各种各样的能量转化问题，有了一定的认知基础，学生在前面已经学习过功与内能的关系、热与内能的关系。因此我会充分利用学生已有的知识经验展开教学，多给学生举一些生活当中通俗易懂的例子来降低学生学习的难度。 教学目标 物理观念：知道能量守恒定律及永动机不可能制成。 科学思维：能根据能量守恒定律解释永动机不可能制成的原因。 科学探究：通过能量守恒定律的应用，养成与他人合作探究的习惯，体验科学家探究规律的艰辛与执着。 科学态度与责任：学习科学家执着探索的科学精神，实事求是的严谨的科学态度，培养探究科学的兴趣。 教学重难点 重点 1.学会用能量转化和守恒的观点分析物理现象。 2.综合运用学过的知识，用能量守恒定律进行有关计算，分析、解决有关问题。 难点 如何用能量转化和守恒的观点分析物理现象，如何综合运用学过的知识，用能量守恒定律进行有关计算，分析、解决有关问题。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 新课导入 让“饮水小鸭”“喝” 完一口水后，直立起来。直立一会儿，又会慢慢俯下身去，再“喝”一口，然后又会直立起来。如此循环往复.... 这种“饮水小鸭”玩具是一架永动机吗? PPT课件展示。 观察“饮水小鸭”玩具的应用。 观察“饮水小鸭”玩具的应用。 讲授新课 一、探索能量守恒的足迹 一、探索能量守恒的足迹 人类对能量的认识 能量的概念是人类在对物质运动规律进行长期探索中建立起来的。所有自然现象都涉及能量，人类的任何活动都离不开能量。 内能 机械能 光能 1 能量具有不同的形式 描述热运动的内能 描述机械运动的机械能 描述电现象的电能 描述光辐射的光能 不同形式的运动都可以用能量来描述 可以用能量的观念把热、电、光、磁等都统一起来描述 2 各种形式的能量之间可以相互转化 机械能的各种形式之间可以相互转化 电和磁可以相互转化 热和电也可以相互转化 在认识自然的进程中，科学家慢慢知道了要用联系的观点去观察自然。 机械能转化 电磁转化 热电转化 3 能量转化的研究成果 机械能转化为内能 电场能转化为磁场能 磁场能转化为电能 内能转化为电能 2、能量守恒观念的形成 俄国化学家盖斯：任何一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，放出的总热量相同。 表明一个系统（即参加化学反应的几种物质）存在着一个与热量相关的物理量，在一个确定的化学反应中这个量是不变的。 德国医生迈尔通过比对不同地区人血颜色的差异，认识到食物中化学能与内能的等效性，即生物体内能量的输入和输出是平衡的。另外，他还通过海水在暴风雨中较热的现象，猜想热与机械运动的等效性。他在1841年和1842年连续写出“论‘自然力’（指能量）守恒”的论文，并推算了多少热与多少功相当。因此，迈尔是公认的第一个提出能量守恒思想的人。 人类对能量的认识过程，体现了科学前辈们对“守恒”这一科学思想的追寻。 焦耳的实验精确地测量了做功与传热之间的等价关系，从而为能量守恒定律奠定了牢固的实验基础，也为能量守恒的定量描述迈出了重要的一步。 德国科学家亥姆霍兹在不了解迈尔和焦耳研究的情况下，从永动机不可能制成这一事实出发，考察了自然界不同的“力”（指能量）之间的相互关系，提出了“张力”（即势能）与“活力”（即动能）的转化。他还分析了在电磁现象和生物机体中能量的守恒问题。 能量守恒观念的形成 盖斯 焦耳 迈尔 亥姆霍兹 能量守恒不是由某一个人通过某一项的研究而得到的。 二、能量守恒定律 1、内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 例如： 自由落体运动