高教版中職物理（類）電子教案302第二節(jié) 能量守恒定律及其應(yīng)用

主題三熱現(xiàn)象及能量守恒

第二節(jié)能量守恒定律及其應(yīng)用教學(xué)設(shè)計案例

課程內(nèi)容第二節(jié)能量守恒定律及其應(yīng)用

課程類型啟發(fā)講授課課時2學(xué)時

本節(jié)主要讓學(xué)生了解熱力學(xué)第一定律，知道熱傳遞和做功對物體熱

力學(xué)能的影響。通過有關(guān)史實，了解能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)過程，體會人類

教材內(nèi)容對自然界的探索是不斷深入的。知道能量守恒是自然界中最基本、最普遍

分析的規(guī)律之一，能運用能量守恒定律解釋自然界中簡單的能量轉(zhuǎn)化問題。了

解能源與人類生存和社會發(fā)展的關(guān)系，知道可持續(xù)發(fā)展的重大意義，逐漸

養(yǎng)成節(jié)約能源的生活習(xí)慣。

熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律的i種特殊形式，是學(xué)生在初中時

沒有接觸過的內(nèi)容，而且又涉及較多的物理規(guī)定和數(shù)學(xué)計算，因此既是重

學(xué)情分析點，又是難點。能量守恒定律是自然界中各種自然現(xiàn)象都遵循的普遍規(guī)

律，雖然學(xué)生在初中學(xué)習(xí)過，但依然是本節(jié)的重點，要讓學(xué)生增強理解，

并努力運用其分析和解決實際問題。

1.了解熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律，形成物體熱力學(xué)能的變化

與做功和熱傳遞的多少有關(guān)、能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中總量保持不變

等物理觀念，并能應(yīng)用其解釋永動機為什么不能制造出來等問題。

2.了解熱力學(xué)第一定律表述中運用的數(shù)學(xué)方法，了解從各種能量形

式的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移現(xiàn)象中總結(jié)出能量守恒定律的歸納方法，了解從能量守

教學(xué)目標恒定律可以推導(dǎo)出永動機不可能被制造出來的演繹法。

3.通過交流討論的形式，運用熱力學(xué)第一定律解釋生活中相關(guān)現(xiàn)象，

發(fā)展技術(shù)運用等核心素養(yǎng)，通過撰寫研究小報告、科技小論文，運用能量

守恒定律解釋生活中相關(guān)現(xiàn)象，增強探究設(shè)計等核心素養(yǎng)。

4.了解我國在新能源開發(fā)方面的建設(shè)成就，增強家國情懷，養(yǎng)成低

碳生活習(xí)慣，了解能源與人類生存及社會發(fā)展的關(guān)系，知道可持續(xù)發(fā)展的

重大意義，增強節(jié)約能源的社會責(zé)任感。

教學(xué)重點讓學(xué)生了解熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律。

了解熱力學(xué)第一定律公式的物理意義及其中使用的數(shù)學(xué)方法，運用

教學(xué)難點

能量守恒定律解釋自然界中的能量轉(zhuǎn)化問題。

讓學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)與合作學(xué)習(xí)了解新知識，形成新觀念，受到科學(xué)

教學(xué)策略

方法熏陶。

主要教法啟發(fā)式講授、組織合作學(xué)習(xí)

主要學(xué)法自主學(xué)習(xí)、思考討論、合作學(xué)習(xí)

教學(xué)資源多媒體課件展示系統(tǒng)等。

課堂實施

教學(xué)

教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖

環(huán)節(jié)

1.什么是熱力學(xué)第一定律？1.安排學(xué)生對教材和教讓學(xué)生通

2.電冰箱的制冷原理大致是怎樣進行預(yù)習(xí)（閱學(xué)視頻進行過課前自

的？讀教材.、觀看學(xué)習(xí)和思主學(xué)習(xí)，

3.常見的能量形式有哪些？老師提供的考，并與同發(fā)現(xiàn)自己

4.常見的能量轉(zhuǎn)換形式有哪些？微課視頻）。學(xué)討論其中不理解的

課前5.發(fā)現(xiàn)能量守恒定律的科學(xué)家主2.就學(xué)生提發(fā)現(xiàn)的問問題，準

準備要有哪些？出的問題進題，將疑問備到課堂

6.什么是能量守恒定律？行有針對性反饋給老上與同學(xué)

7.太陽能照射到地球上主要轉(zhuǎn)化地備課，準備師。討論，與

為什么形式的能量？在課堂上學(xué)老師交

8.永動機為什么不能被制造出生討論時給流，解決

來？予指導(dǎo)。疑問。

新創(chuàng)設(shè)情境：展示圖片、提觀看、思考激發(fā)學(xué)生

課堂

課現(xiàn)代家庭離不開電冰箱和空調(diào)問：學(xué)習(xí)動

實施

器，如圖所示，人們可以利用

引電冰箱在炎熱的夏天吃到冰鎮(zhèn)電冰箱和空力，明確

入西瓜，也可以讓蔬菜、食品長調(diào)器是如何學(xué)習(xí)目標

時間保鮮；利用空調(diào)器可以在工作的呢？

炎熱的夏季創(chuàng)造出涼爽潔凈的

空氣環(huán)境，也可以在嚴寒的冬

季創(chuàng)造出溫暖舒適的生活空

間。

新我們已經(jīng)知道，做功和熱講解傾聽、理解讓學(xué)生理

課傳遞都可以改變物體的熱力學(xué)解熱力學(xué)

教能。如果一個物體從外界吸收第一定

學(xué)熱量Q，則物體的熱力學(xué)能增律。

加Q-,如果同時外界又對物體

做功卬，則物體的熱力學(xué)能又

要增加卬。則在整個過程之后，

該物體的熱力學(xué)能的增加量為

A￡=e+W

這個公式可以理解為：物體熱

力學(xué)能的增加等于外界向它傳

遞的熱量與外界對它做功的

和。這就是熱力學(xué)第一定律。

在熱力學(xué)第一定律的公式講解傾聽讓學(xué)生理

中，各物理量的物理意義是這解熱力學(xué)

樣規(guī)定的：第一定律

物體的熱力學(xué)能增加時，中各物理

AE>0:熱力學(xué)能減少時，NE量的物理

<0。意義及計

外界對物體做功時，卬>算規(guī)則。

0；物體對外界做功時，W<0o

物體從外界吸熱時，Q>

0；物體向外界放熱時，QV0。

做功反映了物體之間機械能和

熱力學(xué)能的轉(zhuǎn)化，熱傳遞反映

了物體之間熱力學(xué)能的轉(zhuǎn)移。

熱力學(xué)第一定律表示，做功和

熱傳遞提供給物體多少能量，

物體的熱力學(xué)能就增加多少，

能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中是守

恒的。

示例空氣壓縮機在一次壓縮講解傾聽讓學(xué)生了

過程中，活塞對氣缸中的氣體解運用熱

做功為2000J,同時氣體的熱力學(xué)第一

力學(xué)能增加了1800J,則在此定律解決

過程中，氣體與外界傳遞了多問題的步

少熱量？是吸熱還是放熱？驟和形

分析由活塞對氣體做功為2式。

000J,可知W>0,即W=2000

J;由氣體的熱力學(xué)能增加1

800J,可知△￡1>(),即AE=

1800J?利用熱力學(xué)第一定律

即可求解外界與氣體之間傳遞

的熱量Q，然后根據(jù)其正負判

斷，是氣體向外界放熱，還是

從外界吸熱。

解由熱力學(xué)第一定律公

式AE=Q+W,得

Q=AE-W=(1800-2

000)J=-200J

Q<0,表示氣體向外界放熱

200Jo

【應(yīng)用與拓展】電冰箱的制展示圖片、組觀看、閱讀、讓學(xué)生了

冷原理織自主學(xué)習(xí)、質(zhì)疑、理解解熱力學(xué)

一般情況下，熱量總是從高溫巡視、答疑第一定律

物體傳遞到低溫物體，但是電在電冰箱

冰箱卻能實現(xiàn)從低溫空間中吸中的應(yīng)

取熱量，傳遞給外部的高溫空用。

間，從而使電冰箱內(nèi)部始終保

持較低的溫度。它是怎么實現(xiàn)

這一過程的呢？

半導(dǎo)體制冷冰箱采用半導(dǎo)體制展小圖片、講觀看、傾聽、讓學(xué)生了

冷技術(shù)，當(dāng)電流流過半導(dǎo)體材述了解解半導(dǎo)體

料時，通過兩端接點處發(fā)生的制冷技

釋放或吸收熱量實現(xiàn)制冷。如術(shù)。

圖所示即為一款半導(dǎo)體制冷冰

箱。目前，半導(dǎo)體制冷溫差可

達150°C。

回應(yīng)''情境與問題”中的問題?；貞?yīng)“情境與傾聽、理解讓學(xué)生了

空調(diào)器的制冷系統(tǒng)跟電冰箱的問題”中的問解空調(diào)器

制冷系統(tǒng)幾乎一樣，壓縮機工題。的工作原

作時，制冷劑從室內(nèi)吸熱，向理。

室外放熱，達到降低室內(nèi)溫度

的目的。如果使制冷劑逆向循

環(huán)，使它在室內(nèi)完成冷凝、放

熱，在室外完成蒸發(fā)、吸熱，可

達到提高室內(nèi)溫度的目的。

不同的物質(zhì)有不同的運動形講述傾聽讓學(xué)生了

式，每種運動形式都有一種對解生活中

應(yīng)的能量，跟機械運動對應(yīng)的

是機械能，跟熱運動對應(yīng)的是常見的能

熱力學(xué)能，跟其他運動形式對量形式。

應(yīng)的還有電能、磁能、光能、核

能、化學(xué)能等。

通過對機械運動的研究，人們組織學(xué)生合合作學(xué)習(xí)、引導(dǎo)學(xué)生

發(fā)現(xiàn)物體的動能和勢能可以互作學(xué)習(xí)、巡觀察、討論、分析、討

相轉(zhuǎn)化，在一定的條件下，機視、指導(dǎo)、答質(zhì)疑論常見的

械能守恒；通過對熱現(xiàn)象的研疑能量轉(zhuǎn)化

究，人們發(fā)現(xiàn)機械能可以和熱形式。

力學(xué)能互相轉(zhuǎn)化，如外界對物

體做功會增加物體的熱力學(xué)

能，物體對外界做功會減少物

體的熱力學(xué)能；通過對其他運

動形式的研究，人們發(fā)現(xiàn)其他

形式的能也可以互相轉(zhuǎn)化，如：

通電導(dǎo)線發(fā)熱，電能轉(zhuǎn)化為熱

力學(xué)能；燃料燃燒生熱，化學(xué)

能轉(zhuǎn)化為熱力學(xué)能；利用發(fā)電

機發(fā)電，機械能轉(zhuǎn)化為電能；

等等。

在19世紀中葉，邁耶、焦耳講解傾聽、理解、讓學(xué)生理

和亥姆霍茲等科學(xué)家經(jīng)過長期記憶解能量守

的實驗探索，共同歸納出以下恒定律。

規(guī)律：

能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會

憑空消失，它只能從一種形式

轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一

個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，在

轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中其總量保

持不變。這就是能量守恒定律。

這是自然界中具有普遍意義的

定律之一，也是各種自然現(xiàn)象

都遵循的普遍規(guī)律。

在自然界中，每時每刻都進行展示圖片、講觀看、傾聽、讓學(xué)生了

著各種不同形式能量的互相轉(zhuǎn)解理解、記憶解太陽能

化。太陽光照射到地球上，把照射到地

太陽能轉(zhuǎn)化為熱力學(xué)能溫暖著球上的轉(zhuǎn)

萬物，形成適宜人類生存的舒化情況，

適環(huán)境；有些地區(qū)（如沙漠）的了解能量

空氣溫度升高得快，被加熱的守恒定律

空氣上升，周圍地區(qū)（如海洋）的應(yīng)用。

的溫度較低的空氣來補充，于

是空氣流動形成了風(fēng)，太陽能

轉(zhuǎn)化為空氣的機械能；太陽光

把地面、海面的水加熱，蒸發(fā)

的水汽上升到高空就形成云，

又以雨、雪的形式落到地勢較

高的地方，匯集成江河流向海

洋，太陽能又轉(zhuǎn)化為水的機械

能，如圖所示。

17?18世紀，為了滿足生產(chǎn)對講述、組織合傾聽、討論、讓學(xué)生了

動力日益增長的需要，許多人作學(xué)習(xí)、提回答：解永動機

曾致力于設(shè)計和制造一種機問：這個輪子不的制造歷

器。這種機器不需要消耗燃料，與同學(xué)討論，會轉(zhuǎn)動。右史及不能

卻可以源源不斷地對外做功，上面這個輪邊每個球的造成的原

被稱為第一類永動機。如圖所子會不會轉(zhuǎn)力矩大但個因，鞏固

示的機構(gòu)就是其中的一種。動？原因是數(shù)少，輪子能量守恒

什么？的觀念。

的力矩平

衡。

【應(yīng)用與拓展】新能源的開組織學(xué)生自閱讀、質(zhì)疑讓學(xué)生了

發(fā)利用與環(huán)境保護主學(xué)習(xí)、巡解新能源

太陽能、核能、風(fēng)能、海洋能、視、指導(dǎo)、答相關(guān)內(nèi)

地?zé)崮?、水力能和生物質(zhì)能等。疑容。

【行為與責(zé)任】講述傾聽讓學(xué)生樹

我國堅持走綠色發(fā)展道路，推立綠水青

進美麗中國建設(shè)，己經(jīng)成為世山就是金

界上節(jié)能減排、利用新能源的山銀山的

第一大國。我們要樹立綠水青理念，踐

山就是金山銀山的理念，踐行行節(jié)約能

節(jié)約能源的綠色生活方式，如源的綠色

多乘公交出行，不將空調(diào)溫度生活方

調(diào)得過高或過低，做到人走燈式。

燈熄等，為我國按期實現(xiàn)碳達

峰、碳中和的目標做出自己的

貢獻。

本節(jié)的主要內(nèi)容講完了，同學(xué)組織學(xué)生自向老師提出通過思想

自還有哪些疑問，自由提問，小由提問、討自己的疑的碰撞，