(中职)302第二节--能量守恒定律及其应用电子教案.docx

（中职）302第二节 能量守恒定律及其应用电子教案
主题三 热现象及能量守恒
第二节 能量守恒定律及其应用 教学设计案例
课程内容
第二节 能量守恒定律及其应用
课程类型
启发讲授课
课时
2 学时
教材内容分析
本节主要让学生了解热力学第一定律，知道热传递和做功对物体热力学能的影响。通过有关史实，了解能量守恒定律的发现过程，体会人类对自然界的探索是不断深入的。知道能量守恒是自然界中最基本、最普遍的规律之一，能运用能量守恒定律解释自然界中简单的能量转化问题。了解能源与人类生存和社会发展的关系，知道可持续发展的重大意义，逐渐养成节约能源的生活习惯。
学情分析
热力学第一定律是能量守恒定律的一种特殊形式，是学生在初中时没有接触过的内容，而且又涉及较多的物理规定和数学计算，因此既是重点，又是难点。能量守恒定律是自然界中各种自然现象都遵循的普遍规律，虽然学生在初中学习过，但依然是本节的重点，要让学生增强理解，并努力运用其分析和解决实际问题。
教学目标
1．了解热力学第一定律和能量守恒定律，形成物体热力学能的变化与做功和热传递的多少有关、能量在转化和转移的过程中总量保持不变等物理观念，并能应用其解释永动机为什么不能制造出来等问题。
2．了解热力学第一定律表述中运用的数学方法，了解从各种能量形式的转化和转移现象中总结出能量守恒定律的归纳方法，了解从能量守恒定律可以推导出永动机不可能被制造出来的演绎法。
3．通过交流讨论的形式，运用热力学第一定律解释生活中相关现象，发展技术运用等核心素养，通过撰写研究小报告、科技小论文，运用能量守恒定律解释生活中相关现象，增强探究设计等核心素养。
4．了解我国在新能源开发方面的建设成就，增强家国情怀，养成低碳生活习惯，了解能源与人类生存及社会发展的关系，知道可持续发展的重大意义，增强节约能源的社会责任感。
教学重点
让学生了解热力学第一定律和能量守恒定律。
教学难点
了解热力学第一定律公式的物理意义及其中使用的数学方法，运用能量守恒定律解释自然界中的能量转化问题。
教学策略
让学生通过自主学习与合作学习了解新知识，形成新观念，受到科学方法熏陶。
主要教法
启发式讲授、组织合作学习
主要学法
自主学习、思考讨论、合作学习
教学资源
多媒体课件展示系统等。
课堂实施
教学
环节
教学内容
教师活动
学生活动
设计意图
课前
准备
1. 什么是热力学第一定律？
2. 电冰箱的制冷原理大致是怎样的？
3. 常见的能量形式有哪些？
4. 常见的能量转换形式有哪些？
5. 发现能量守恒定律的科学家主要有哪些？
6. 什么是能量守恒定律？
7. 太阳能照射到地球上主要转化为什么形式的能量？
8. 永动机为什么不能被制造出来？
1. 安排学生进行预习（阅读教材、观看老师提供的微课视频）。
2. 就学生提出的问题进行有针对性地备课，准备在课堂上学生讨论时给予指导。
对教材和教学视频进行学习和思考，并与同学讨论其中发现的问题，将疑问反馈给老师。
让学生通过课前自主学习，发现自己不理解的问题，准备到课堂上与同学讨论，与老师交流，解决疑问。
课堂
实施
新课引入
创设情境：
现代家庭离不开电冰箱和空调器，如图所示，人们可以利用电冰箱在炎热的夏天吃到冰镇西瓜，也可以让蔬菜、食品长时间保鲜；利用空调器可以在炎热的夏季创造出凉爽洁净的空气环境，也可以在严寒的冬季创造出温暖舒适的生活空间。
展示图片、提问：
电冰箱和空调器是如何工作的呢？
观看、思考
激发学生学习动力，明确学习目标
新课教学
我们已经知道，做功和热传递都可以改变物体的热力学能。如果一个物体从外界吸收热量Q，则物体的热力学能增加Q；如果同时外界又对物体做功W，则物体的热力学能又要增加W。则在整个过程之后，该物体的热力学能的增加量为
ΔE＝Q＋W
这个公式可以理解为：物体热力学能的增加等于外界向它传递的热量与外界对它做功的和。这就是热力学第一定律。
讲解
倾听、理解
让学生理解热力学第一定律。
在热力学第一定律的公式中，各物理量的物理意义是这样规定的：
物体的热力学能增加时，ΔE＞0；热力学能减少时，ΔE＜0。
外界对物体做功时，W＞0；物体对外界做功时，W＜0。
物体从外界吸热时，Q＞0；物体向外界放热时，Q＜0。
做功反映了物体之间机械能和热力学能的转化，热传递反映了物体之间热力学能的转移。热力学第一定律表示，做功和热传递提供给物体多少能量，物体的热力学能就增加多少，能量在转化和转移过程中是守恒的。
讲解
倾听
让学生理解热力学第一定律中各物理量的物理意义及计算规则。
示例 空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸中的气体做功为2 000 J，同时气体的热力学能增加了1 800 J，则在此过程中，气体与外界传递了多少热量？是吸热还是放热？
分析 由活塞对气体做功为2 000 J，可知W＞0，即W＝2 000 J；由气体的热力学能增加1 800 J，可知ΔE＞0，即ΔE＝1 800 J。利用热力学第一定律即可求解外界与气体之间传递的热量Q，然后根据其正负判断，是气体向外界放热，还是从外界吸热。
解 由热力学第一定律公式ΔE＝Q＋W，得
Q＝ΔE－W＝（1 800－2 000）J＝－200 J
Q＜0，表示气体向外界放热200 J。
讲解
倾听
让学生了解运用热力学第一定律解决问题的步骤和形式。
【应用与拓展】 电冰箱的制冷原理
一般情况下，热量总是从高温物体传递到低温物体，但是电冰箱却能实现从低温空间中吸取热量，传递给外部的高温空间，从而使电冰箱内部始终保持较低的温度。它是怎么实现这一过程的呢？
展示图片、组织自主学习、巡视、答疑
观看、阅读、质疑、理解
让学生了解热力学第一定律在电冰箱中的应用。
半导体制冷冰箱采用半导体制冷技术，当电流流过半导体材料时，通过两端接点处发生的释放或吸收热量实现制冷。如图所示即为一款半导体制冷冰箱。目前，半导体制冷温差可达150 ℃。
展示图片、讲述
观看、倾听、了解
让学生了解半导体制冷技术。
回应“情境与问题”中的问题。空调器的制冷系统跟电冰箱的制冷系统几乎一样，压缩机工作时，制冷剂从室内吸热，向室外放热，达到降低室内温度的目的。如果使制冷剂逆向循环，使它在室内完成冷凝、放热，在室外完成蒸发、吸热，可达到提高室内温度的目的。
回应“情境与问题”中的问题。
倾听、理解
让学生了解空调器的工作原理。
不同的物质有不同的运动形式，每种运动形式都有一种对应的能量，跟机械运动对应的是机械能，跟热运动对应的是热力学能，跟其他运动形式对应的还有电能、磁能、光能、核能、化学能等。
讲述
倾听
让学生了解生活中常见的能量形式。
通过对机械运动的研究，人们发现物体的动能和势能可以互相转化，在一定的条件下，机械能守恒；通过对热现象的研究，人们发现机械能可以和热力学能互相转化，如外界对物体做功会增加物体的热力学能，物体对外界做功会减少物体的热力学能；通过对其他运动形式的研究，人们发现其他形式的能也可以互相转化，如：通电导线发热，电能转化为热力学能；燃料燃烧生热，化学能转化为热力学能；利用发电机发电，机械能转化为电能；等等。
组织学生合作学习、巡视、指导、答疑
合作学习、观察、讨论、质疑
引导学生分析、讨论常见的能量转化形式。
在19世纪中叶，迈耶 、焦耳和亥姆霍兹等科学家经过长期的实验探索，共同归纳出以下规律：
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另一个物体，在转化和转移的过程中其总量保持不变。这就是能量守恒定律。这是自然界中具有普遍意义的定律之一，也是各种自然现象都遵循的普遍规律。
讲解
倾听、理解、记忆
让学生理解能量守恒定律。
在自然界中，每时每刻都进行着各种不同形式能量的互相转化。太阳光照射到地球上，把太阳能转化为热力学能温暖着万物，形成适宜人类生存的舒适环境；有些地区（如沙漠）的空气温度升高得快，被加热的空气上升，周围地区（如海洋）的温度较低的空气来补充，于是空气流动形成了风，太阳能转化为空气的机械能；太阳光把地面、海面的水加热，蒸发的水汽上升到高空就形成云，又以雨、雪的形式落到地势较高的地方，汇集成江河流向海洋，太阳能又转化为水的机械能，如图所示。
展示图片、讲解
观看、倾听、理解、记忆
让学生了解太阳能照射到地球上的转化情况，了解能量守恒定律的应用。
17～18世纪，为了满足生产对动力日益增长的需要，许多人曾致力于设计和制造一种机器。这种机器不需要消耗燃料，却可以源源不断地对外做功，被称为第一类永动机。如图所示的机构就是其中的一种。
讲述、组织合作学习、提问：
与同学讨论，上面这个轮子会不会转动？原因是什么？
倾听、讨论、回答：
这个轮子不会转动。右边每个球的力矩大但个数少，轮子的力矩平衡。
让学生了解永动机的制造历史及不能造成的原因，巩固能量守恒的观念。
【应用与拓展】 新能源的开发利用与环境保护
太阳能、核能、风能、海洋能、地热能、水力能和生物质能等。
组织学生自主学习、巡视、指导、答疑
阅读、质疑
让学生了解新能源相关内容。
【行为与责任】
我国坚持走绿色发展道路，推进美丽中国建设，已经成为世界上节能减排、利用新能源的第一大国。我们要树立绿水青山就是金山银山的理念，践行节约能源的绿色生活方式，如多乘公交出行，不将空调温度调得过高或过低，做到人走灯灯熄等，为我国按期实现碳达峰、碳中和的目标做出自己的贡献。
讲述
倾听
让学生树立绿水青山就是金山银山的理念，践行节约能源的绿色生活方式。
自由讨论
本节的主要内容讲完了，同学还有哪些疑问，自由提问，小组讨论，自由抢答。
组织学生自由提问、讨论，或回答问题。
向老师提出自己的疑问、回答同学的问题。
通过思想的碰撞，发展学生质疑创新的核心素养。
归纳总结
本节学习了热力学第一定律、能量守恒定律及其应用，能用其解释永动机不能造成的原因，受到了环境保护、绿色发展的教育等。
归纳总结本节所学内容。
倾听、记忆
帮助学生巩固所学。
课后
提升
书面作业
实践与探索3—2中第1、2、3、5题，任选2题，与同学讨论后，独立完成。
实践活动
实践与探索3—2中第4、6题，任选一题，与同学合作完成。
板书
设计
略。
评价
反馈
本节课堂上学生回答问题得到的分数，学生作业批改后将评语及时反馈给学生。
教学
反思
反思本节课是否让学生通过自主学习进行了预习？授课过程中是否考虑到新旧知识的衔接？是否注意由浅入深地进行引导？教学难点的处理方法是否恰当？是否调动了全体学生的学习积极性？是否采用了合作学习、探究学习的教学策略？是否给学生提供了思维方法指导？学生是否进行了动手实践活动？是否注重了学生正确价值观、爱国主义思想等的培养？思考自己的讲授、启发、提问、组织、指导、回答等方面有哪些需要改进的地方。

6