《能源与可持续发展》 教案

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1、学案　能量的转化与守恒　能源与可持续发展(选学)[学习目标定位]　.了解各种不同形式的能，知道能量守恒定律的探索过程.能够叙述能量守恒定律的内容，会用能量守恒的观点分析、解释一些实际问题.知道能源短缺和环境恶化问题，增强节约能源和环境保护意识．知识储备区一、能量的转化与守恒．能量的多样性：自然界中能量的形式多种多样，例如，机械能、内能、电磁能、光能、化学能、核能、生物能等．．能量守恒定律的确立过程：目前科学界公认迈尔、焦耳、亥姆霍兹是能量守恒定律的奠基者．．能量守恒定律：能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转

2、移到另一个物体，在转化或转移的过程中其总量不变．．能量守恒定律确立的意义()揭示了自然界各种运动形式不仅具有多样性，而且具有统一性．物体的各种运动形式之间可以相互转化．()宣布“第一类永动机”不可能制成．二、能源与可持续发展．能量的转化效率：能量的转化效率＝.．能量转化和转移的方向性：能量的转化和转移具有方向性，或者说能量的转化和转移具有不可逆性．．第二类永动机不可能性：第二类永动机并不违背能量守恒定律，但违背了能量转化和转移的不可逆性.学习探究区一、能量守恒定律[问题设计]　在验证机械能守恒定律的实验中，重物带着纸带下落时，计算结果发现，减少的重力势能的

3、值大于增加的动能的值，即机械能的总量在减少．原因就是存在纸带和打点计时器之间的摩擦力和空气的阻力等．是不是考虑了各种摩擦和阻力后这部分能量就消失了呢？答案　不是．它转化成了机械能以外的其他形式的能量，除重力或弹力做功外，其他任何力对物体做功使物体的机械能增加或减少的过程，实质上都是其他形式的能与机械能相互转化的过程，在转化的过程中，能的总量是不变的．这是大自然的一条普遍规律，而机械能守恒定律只是这一条普遍规律的一种特殊情况．[要点提炼]．能量守恒定律的理解某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等．某个物体的能量减少，一定存在其他

4、物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等．．能量守恒定律的表达式()从不同状态看，初＝终．()从能的转化角度看，Δ增＝Δ减．()从能的转移角度看，Δ增＝Δ减．．第一类永动机违背能量守恒定律因而不能制成．二、能量的转化效率[问题设计]观察教材中轿车的能量流向图，计算下列问题．()轿车行驶时，做有用功的能量占燃料能量的比例是多少？()在散热器和排气管中散失的能量占多大比例？答案　()燃料的能量为，做有用功的能量为，所以有用功的能量占的比例为×≈.()散失的能量为，比例为×≈.[要点提炼]．机器做功不能将输入的能量全部转化为有用的能量，必然会有一部分能量损失掉．

5、．能量转化效率是转化为有用功的能量跟输入能量的比值，即能量的转化效率＝.三、能量转化和转移的方向性[问题设计]一碗热水放在室内，过一会自动变凉，说明热量从高温的水传给了周围的空气．若把一碗凉水放到温度较高的环境中，水是否会自动变热？把水放到温度较低的环境中，水是否会自动变热？答案　会，凉水放到温度较高的环境中，吸收周围空气的热量，水的温度升高；不会，将水放到温度较低的环境中水不会自动变热．[要点提炼]．能量的转化和转移具有方向性，或者说，能量的转化和转移具有不可逆性．()热传递具有方向性，即与热现象相关的能量转化过程是有方向性的．内能总是自发地从高温物体向

6、低温物体转移，而不能自发地从低温物体向高温物体转移．()做功具有方向性：机械能可以全部转化为内能，但内能不能全部转化为机械能而不引起其他变化．．第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背了能量转化和转移的不可逆性．四、功能关系的理解．功和能的关系可以从以下两个方面来理解：()不同形式的能量之间的转化通过做功来实现，即做功的过程就是能量转化的过程；()做了多少功就有多少能量从一种形式转化为另一种形式，即能量转化的多少可用做功的多少来量度．．常用的几种功能关系功能的变化表达式重力做功正功重力势能减少重力势能变化＝－Δ＝－负功重力势能增加弹力做功正功弹性势能减少弹性

7、势能变化弹＝－Δ＝－负功弹性势能增加合力做功正功动能增加负功动能减少动能变化合＝Δ＝－除重力(或系统内弹力)外其他力做功　正功机械能增加机械能变化其他＝Δ＝－负功机械能减少两物体间滑动摩擦力对物体系统做功内能变化相对＝注意　功和能的本质不同，并且功和能也不能相互转化，而只能是通过做功实现能量的转化．典例精析一、对能量守恒定律的理解例　下列关于能量守恒定律的认识正确的是(　　)．某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机械——永动机不可能制成．石子从空中落下，最后静止在地面

8、上，说明机械能消失了解析　根据能量守恒定律可知，能量既不会凭空产生