3.3 能量守恒定律（教学设计）高中物理（人教版2019选择性必修第三册）.docx

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

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

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

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

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

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

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