第6節能源的開發與利用一、目標分析知識目標：理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散。能力目標：通過對生活中能量轉化的實例分析，理解能量守恒定律的確切含義。情感目標：通過本課的學習，樹立節能意識。二、教學思想運用生活中的事例，創設問題情境，通過生生之間、師生之間的合作、交流，使他們了解彼此的見解，把自己的經驗，非正式、不規范的知識轉變為規范的、有內在聯系的系統知識并用之解決一些社會問題，并將/科學、技術與社會0(STS)的思想融入到課堂教學之中。本課充分重視情景、問題、體驗、合作、交流等教學元素，力圖實現現代信息技術與課堂教學的整合。三、教學過程1、感知能量教師先讓學生分組討論生活中他們所感知的能量形式，再通過一段視頻，引導學生到美麗的“大自然”中去感知身邊的能量形式。2、感悟能量的轉化第一，思考問題：自然界中的能量是否以固定不變的形式存在?第二，請學生試舉出能量轉化的實例(討論)。第三，教師在黑板的副板書位置羅列學生討論的結果：冬天里搓手取暖；太陽能熱水器；；電動自行車；燃燒等。第四，演示以下實驗，觀察實現現象并分析其中的能量轉化。粉筆下落；點燃隨身攜帶的打火機；打開教室里的電燈；手搖式發電機發電。第五，教師將針對演示實現現象一一引導學生分析并將能量轉化過程寫在黑板上。如搓手取暖：機械能——內能，克服摩擦力做功；粉筆下落：勢能——動能，重力做功；電動機：電能——機械能，電流做功；手搖式發電機發電：機械能——電能，人做功等。最后得出結論：做功實現了能的相互轉化。3、追尋能量轉化的規律思考：既然能量之間可以轉化，那么我們能否制造出源源不斷對外做功而不消耗能量的機器?這相當于/既要馬兒跑得快，又要馬兒不吃草，可能嗎?用PPT展示永動機模型，告訴學生前人曾經嘗試過，但都失敗了。由此可知，能量是不可能被創造出來的！再思考：開水暴露在空氣中，逐漸變冷，能量到哪里去了?汽車剎車，汽車滑行了一段距離停下來，動能到哪里去了?能量會無緣無故地消失嗎?學生分組討論總結：能量從一種形式轉化為了另一種形式。老師：那么能量之間的轉化是否是100%的呢?能量的轉化到底有什么規律?總結：能量既不會消滅，也不會創生，它只會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，而在轉化和轉移過程中，能量的總量保持不變。這就是能量守恒定律，只要有能量的轉化，定律就成立，大到天體的演變，小到原子內部運動。泡利研究粒子衰變，中微子帶走能量的故事再次證實了定律的準確性。思考與討論：既然能量是守恒的，不可能消滅，為什么還要節約能源?請談談個人的看法(教師暫時不引開，主要從節省費用角度讓學生談)。4、領悟節能的意義，了解新能源的開發和利用(1)常規能源我們生活中最常用的能源有哪些?在使用常規能源的過程中有什么弊端?在能源使用過程中，釋放出去的能量能否自動聚集起來供人類重新利用?為什么?給學生足夠的時間討論，最后由教師總結。小結：雖然能量守恒，但常規能源有限，還會帶來環境問題；能量使用過程中存在耗散問題；節約能源，僅能延緩目前的情況，不能根本解決能源短缺問題。思考：如何根本解決能源短缺問題?你在平時生活中涉及過什么新能源?(2)新能源的開發和利用通過視頻介紹目前世界上新能源的開發和利用。教師設問：新能源的優點有哪些?人類可開發和利用的新能源主要有幾種?用PPT展示我國利用新能源的圖片和目前的技術問題，適當進行愛國教育，并鼓勵學生努力學習，爭取早日成材，為祖國做貢獻！5、作業(1)在目前情況下，人們還在積極探索新能源的開發和利用，還處在初級階段，新能源還沒有能夠大量使用，節能對我們具有十分重要的意義，為了節約能源，從個人的角度講，你能做些什么?從社會的角度講，你能為決策者提出什么建議?(提示：合理科學使用常規能源；改變現有的生活方式)(2)通過查找資料或登錄網站等形式了解新能源。課堂反饋【例1】已知貨物的質量為m，在某段時間內起重機將貨物以a的加速度加速升高h，則在這段時間內敘述正確的是(重力加速度為g)()mah－mghmahmahmah＋mgh【拓展1】滑塊以速率v1靠慣性沿固定斜面由底端向上運動，當它回到出發點時速率變為v2，且v2<v1.若滑塊向上運動的位移中點為A，取斜面底端重力勢能為零，則()A.上升時機械能減少，下降時機械能增加B.上升時機械能減少，下降時機械能也減少A點上方A點下方【例2】質量為M的長木板放在光滑的水平面上，一質量為m的滑塊以某一速度沿木板表面從A點滑到B點，在板上前進了L，而木板前進了l，如圖所示，若滑塊與木板間的動摩擦因數為μ，求：(1)摩擦力對滑塊和木板做的功；(2)系統產生的焦耳熱；(3)系統損失的動量和動能.【拓展2】電動機帶動水平傳送帶以速度v勻速轉動，一質量為m的小木塊由靜止輕放在傳送帶上，若小木塊與傳送帶之間的動摩擦因數為μ，傳送帶足夠長，如圖所示，當小木塊與傳送帶相對靜止時，求：(1)摩擦過程中產生的摩擦熱；(2)電動機因放上小木塊帶動傳送帶勻速轉動時多輸出的總能量.參考答案：1、答案D選項內容指向、聯系分析結論A動能定理，貨物動能的增加量等于貨物合外力做的功mah錯誤B功能關系，貨物機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錯誤C功能關系，重力勢能的增量對應貨物重力做的負功大小mgh錯誤D功能關系，貨物機械能的增量為起重機拉力做的功m(g＋a)h正確拓展1：答案BC由v2<v1H，Ek＝Ep時的高度為h，則Ek＋Ep＝2Ep＝2mgh>mgH即h>在A點上方，故C正確.2、(1)摩擦力對滑塊做功W1＝－μmg(L＋l)摩擦力對木板做功W2＝μmgl(2)系統產生的焦耳熱應等于系統損失的總動能，也等于滑動摩擦力與相對位移的乘積，Q＝μmgL(3)對于M和m兩物體組成的系統，水平方向只有內力(一對摩擦力)而無外力，所以，系統動量守恒，系統動量未損失，但m動量減少，MEk＝μmgL拓展2、(1)小木塊放在傳送帶上，受到滑動摩擦力的作用做勻加速直線運動，直到與傳送帶同速，此過程：μmg＝ma，v＝at，得出t＝eq\f(v,μg)μmg·l相＝eq\f(1,2)mv2(2)由能量的轉化和守恒定律得：電動機因放上小木塊多輸出的能量轉化為小木塊的動能與摩擦熱，所以E總＝Ek＋Q＝mv2課后測評1．如圖所示，物體A的質量為m，置于水平地面上，A的上端連一輕彈簧，原長為L，勁度系數為k，現將彈簧上端B緩慢地豎直向上提起，使B點上移距離為L，此時物體A也已經離開地面，則下列論述中正確的是()A．提彈簧的力對系統做功為mgLB．物體A的重力勢能增加mgLC．系統增加的機械能小于mgLD．以上說法都不正確2．如圖8所示，質量為m的物體在水平傳送帶上由靜止釋放，傳送帶由電動機帶動，始終保持以速度v勻速運動，物體與傳送帶間的動摩擦因數為μ，物體過一會兒能保持與傳送帶相對靜止，對于物塊從靜止釋放到相對靜止這一過程，下列說法正確的是()A．電動機做的功為eq\f(1,2)mv2B．摩擦力對物體做的功為mv2C．傳送帶克服摩擦力做的功為eq\f(1,2)mv2D．電動機增加的功率為μmgv3．輕質彈簧吊著小球靜止在如圖所示的A位置，現用水平外力F將小球緩慢拉到B位置，此時彈簧與豎直方向的夾角為θ，在這一過程中，對于整個系統，下列說法正確的是()A．系統的彈性勢能不變B．系統的彈性勢能增加C．系統的機械能不變D．系統的機械能增加4．如圖所示，一小球從光滑圓弧軌道頂端由靜止開始下滑，進入光滑水平面又壓縮彈簧．在此過程中，小球重力勢能和動能的最大值分別為Ep和Ek，彈簧彈性勢能的最大值為Ep′，則它們之間的關系為()A．Ep＝Ek＝Ep′ B．Ep>Ek>Ep′C．Ep＝Ek＋Ep′ D．Ep＋Ek＝Ep′5．節日燃放禮花彈時，要先將禮花彈放入一個豎直的炮筒中，然后點燃禮花彈的發射部分，通過火藥劇烈燃燒產生的高壓燃氣，將禮花彈由炮筒底部射向空中．若禮花彈在由炮筒底部出發至炮筒口的過程中，克服重力做功W1，克服炮筒阻力及空氣阻力做功W2，高壓燃氣對禮花彈做功W3，則禮花彈在炮筒內運動的過程中(設禮花彈發射過程中質量不變)()A．禮花彈的動能變化量為W3＋W2＋W1B．禮花彈的動能變化量為W3－W2－W1C．禮花彈的機械能變化量為W3－W2D．禮花彈的機械能變化量為W3－W1參考答案：1、答案：C解析：由于將彈簧上端B緩慢地豎直向上提起，可知提彈簧的力是不斷增大的，最后等于A物體的重力，因此提彈簧的力對系統做功應小于mgL，A選項錯誤．系統增加的機械能等于提彈簧的力對系統做的功，C選項正確．由于彈簧的伸長，物體升高的高度小于L，所以B選項錯誤．2、答案：D解析：由能量守恒，電動機做的功等于物體獲得的動能和由于摩擦而產生的熱量，故A錯；對物體受力分析，知僅有摩擦力對物體做功，由動能定理，知B錯；傳送帶克服摩擦力做功等于摩擦力與傳送帶對地位移的乘積，而易知這個位移是木塊對地位移的兩倍，即W＝mv2，故C錯；由功率公式易知傳送帶增加的功率為μmgv，故D對．3、答案：BD解析：根據三力平衡條件可得F＝mgtanθ，彈簧彈力大小為F彈＝eq\f(mg,cosθ)，B位置比A位置彈力大，彈簧伸長量大，所以由A位置到B位置的過程中，系統的彈性勢能增加，又由于重力勢能增加，動能不變，所以系統的機械能增加．4．答案選A解析：當小球處于最高點時，重力勢能最大；當小球剛滾到水平面時重力勢能全部轉化為動能，此時動能最大；當小球壓縮彈簧到最短時動能全部轉化為彈性勢能，彈性勢能最大．由機械能守恒定律可知Ep＝Ek＝Ep′。5．答案：BC解析：由動能定理，動能變化量等于合外力做的功，即W3－W2－W1，B正確．除重力之外的力的功對應機械能的變化，即W3－W2，C正確．板書設計：1、能量守恒定律的內容：能量既不會消滅，也不會創生，它只會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，而在轉化和轉移過程中，能量的總