能量守恒定律與能源課堂教學(xué)教案

    生：這個物體在運(yùn)動過程中機(jī)械能不守恒，原因是不符合機(jī)械能守恒定律成立的條件，有外力對物體做了功，這個力是人對物體向上的拉力.在運(yùn)動過程中，物體動能沒有發(fā)生變化，而物體的重力勢能增加了，所以系統(tǒng)的機(jī)械能是增加的.    師：我們可以得出什么結(jié)論?    生：當(dāng)外力(除了重力或彈力以外的力)對物體做正功，物體的機(jī)械能增加，物體機(jī)械能的增加量等于外力對物體做的功.    師：從這兩個例子中我們能夠得出什么結(jié)論?    生：物體所處的系統(tǒng)機(jī)械能守恒是有條件的，當(dāng)外力對物體做功時(shí)，系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒，此時(shí)外力對系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)機(jī)械能的變化.    師：這里的外力是指的什么?    生：這里的外力是指的除了物體本身重力和彈力之外的力.    師：這個結(jié)論叫做功能原理.從這兩個例子中我們可以看到，機(jī)械能守恒定律并不是自然界中最基本的守恒定律，當(dāng)涉及到多個能量之間的相互轉(zhuǎn)化時(shí)，我們應(yīng)該怎樣研究這些能量之間的關(guān)系呢?    師：下面大家閱讀28頁中有關(guān)能量守恒定律建立的過程，回答相應(yīng)的問題.    (學(xué)生閱讀課本，總結(jié)能量守恒定律的表達(dá)方式)    師：導(dǎo)致能量守恒定律最后確立的兩類重要事實(shí)是什么?    生：導(dǎo)致能量守恒定律最后確立的兩類重要事實(shí)是確立了永動機(jī)的不可能性和發(fā)現(xiàn)了各種自然現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系與轉(zhuǎn)化.    師：能量守恒定律的內(nèi)容是什么?生：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式.或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另外一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總和保持不變.    師：能量守恒定律是一個人發(fā)現(xiàn)的嗎?    生：能量守恒定律不是一個人發(fā)現(xiàn)的，到了19世紀(jì)40年代前后.科學(xué)界已經(jīng)形成一種思想氛圍，即用聯(lián)系的觀點(diǎn)去觀察自然，各種不同能量可以相互轉(zhuǎn)化，這預(yù)示著，到了把分立環(huán)節(jié)連成一體的時(shí)候了，也就是到了建立能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的時(shí)候了，不同國家、不同領(lǐng)域的十幾位科學(xué)家，以不同的方式，各自獨(dú)立提出了能量守恒定律的內(nèi)容：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另外一個物體.而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中.能量的總和保持不變.        師：看起來能量守恒定律是人類進(jìn)步的一個必然的結(jié)果，那么對能量守恒定律作出貢獻(xiàn)比較大的科學(xué)家是誰呢?    生：對能量守恒定律貢獻(xiàn)比較大的科學(xué)家有：德國物理學(xué)家和醫(yī)生邁爾，英國物理學(xué)家焦耳，德國物理和生理學(xué)家女姆霍茲等人.    師：現(xiàn)在看一個科教片：能量守恒定律的建立過程.    (多媒體播放能量守恒定律的建立過程)(參考案例)    能量守恒定律是建立在自然科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)上的，從16世紀(jì)到18世紀(jì).經(jīng)過伽利略、牛頓，惠更斯、萊布尼茨以及伯努利等許多物理學(xué)家的認(rèn)真研究，使動力學(xué)得到了較大的發(fā)展，機(jī)械能的轉(zhuǎn)化和守恒的初步思想，在這一時(shí)期已經(jīng)萌發(fā).18世紀(jì)末和19世紀(jì)初，各種自然現(xiàn)象之間聯(lián)系相繼被發(fā)現(xiàn).倫福德和戴維的摩擦生熱實(shí)驗(yàn)否定了熱質(zhì)說.把物體內(nèi)能的變化與機(jī)械運(yùn)動聯(lián)系起來.18XX年發(fā)明伏打電池之后不久，又發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)、磁效應(yīng)和其他的一些電磁現(xiàn)象.這一時(shí)期，電流的化學(xué)效應(yīng)也被發(fā)現(xiàn)，并被用來進(jìn)行電鍍.在生物學(xué)界，證明了動物維持體溫和進(jìn)行機(jī)械活動的能量跟它所攝取的食物的化學(xué)能有關(guān)，自然科學(xué)的這些成就，為建立能量守恒定律作了必要的準(zhǔn)備.能量守恒定律的最后確定，是在19世紀(jì)中葉由邁爾、焦耳和荄姆霍茲等人完成.德國醫(yī)生邁爾是從生理學(xué)的角度開始對能量進(jìn)行研究的.1842年，他從“無不生有，有不變無”的哲學(xué)觀念出發(fā).表達(dá)了對能量轉(zhuǎn)化和守恒思想，他分析了25種能量的轉(zhuǎn)化和守恒現(xiàn)象，成為世界上最先闡述能量守恒思想的人.英國物理學(xué)家焦耳從1840年到1878年將近40年的時(shí)間里.研究了電流的熱效應(yīng)，壓縮空氣的溫度升高以及電、化學(xué)和機(jī)械作用之間的聯(lián)系，做了400多次實(shí)驗(yàn)，用各種方法測定了熱和功之間的當(dāng)量關(guān)系，為能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ).在1847年，當(dāng)焦耳宜布他的能量觀點(diǎn)的時(shí)候，德國學(xué)者荄姆霍茲在柏林也宜讀了同樣課題的論文.在這篇論文里，他分析了化學(xué)能、機(jī)械能、電磁能、光能等不同形式的能的轉(zhuǎn)化和守恒，并且把結(jié)果跟永動機(jī)不可能制造成功聯(lián)系起采，他認(rèn)為不可能無中生有地創(chuàng)造一個永久的推動力，機(jī)器只能轉(zhuǎn)化能量，不能創(chuàng)造和消滅能量.女姆霍茲在論文里對能量守恒定律作了一個清晰、全面而且概括的論述，使這一定律為人們廣泛接受.在19世紀(jì)中葉，還有一些人也致力于能量守恒地研究.他們從不同的角度出發(fā)，彼此獨(dú)立地研究，卻幾乎同耐發(fā)現(xiàn)了這一偉大的定律.因此，能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)發(fā)展的必然結(jié)果.此時(shí)，能量轉(zhuǎn)化和守恒定律得到了科學(xué)界的普遍承認(rèn).這一原理指出：自然界的一切物質(zhì)都具有能量，對應(yīng)于不同的運(yùn)動形式，能量也有不同的形式，如機(jī)械運(yùn)動的動能和勢能，熱運(yùn)動的內(nèi)能.電磁運(yùn)動的電磁能，化學(xué)運(yùn)動的化學(xué)能等，他們分別以各種運(yùn)動形式特定的狀態(tài)參量來表示。當(dāng)運(yùn)動形式發(fā)生變化或運(yùn)動量發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，能量也從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一個系統(tǒng)傳遞給另一個系統(tǒng)：在轉(zhuǎn)化和傳遞中總能量始終不變.恩格斯曾經(jīng)把能量轉(zhuǎn)化和守恒定律稱為“偉大的運(yùn)動基本規(guī)律”，認(rèn)為它的發(fā)現(xiàn)是19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)之一.(另兩個發(fā)現(xiàn)是細(xì)胞學(xué)說，達(dá)爾文的生物進(jìn)化論)