能量守恒定律與能源課堂教學教案

    生：這個物體在運動過程中機械能不守恒，原因是不符合機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.在運動過程中，物體動能沒有發生變化，而物體的重力勢能增加了，所以系統的機械能是增加的.    師：我們可以得出什么結論?    生：當外力(除了重力或彈力以外的力)對物體做正功，物體的機械能增加，物體機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論?    生：物體所處的系統機械能守恒是有條件的，當外力對物體做功時，系統的機械能不守恒，此時外力對系統做的功等于系統機械能的變化.    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：這個結論叫做功能原理.從這兩個例子中我們可以看到，機械能守恒定律并不是自然界中最基本的守恒定律，當涉及到多個能量之間的相互轉化時，我們應該怎樣研究這些能量之間的關系呢?    師：下面大家閱讀28頁中有關能量守恒定律建立的過程，回答相應的問題.    (學生閱讀課本，總結能量守恒定律的表達方式)    師：導致能量守恒定律最后確立的兩類重要事實是什么?    生：導致能量守恒定律最后確立的兩類重要事實是確立了永動機的不可能性和發現了各種自然現象之間的相互聯系與轉化.    師：能量守恒定律的內容是什么?生：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外一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總和保持不變.    師：能量守恒定律是一個人發現的嗎?    生：能量守恒定律不是一個人發現的，到了19世紀40年代前后.科學界已經形成一種思想氛圍，即用聯系的觀點去觀察自然，各種不同能量可以相互轉化，這預示著，到了把分立環節連成一體的時候了，也就是到了建立能量轉化與守恒定律的時候了，不同國家、不同領域的十幾位科學家，以不同的方式，各自獨立提出了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外一個物體.而在轉化和轉移的過程中.能量的總和保持不變.        師：看起來能量守恒定律是人類進步的一個必然的結果，那么對能量守恒定律作出貢獻比較大的科學家是誰呢?    生：對能量守恒定律貢獻比較大的科學家有：德國物理學家和醫生邁爾，英國物理學家焦耳，德國物理和生理學家女姆霍茲等人.    師：現在看一個科教片：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發展的基礎上的，從16世紀到18世紀.經過伽利略、牛頓，惠更斯、萊布尼茨以及伯努利等許多物理學家的認真研究，使動力學得到了較大的發展，機械能的轉化和守恒的初步思想，在這一時期已經萌發.18世紀末和19世紀初，各種自然現象之間聯系相繼被發現.倫福德和戴維的摩擦生熱實驗否定了熱質說.把物體內能的變化與機械運動聯系起來.18XX年發明伏打電池之后不久，又發現了電流的熱效應、磁效應和其他的一些電磁現象.這一時期，電流的化學效應也被發現，并被用來進行電鍍.在生物學界，證明了動物維持體溫和進行機械活動的能量跟它所攝取的食物的化學能有關，自然科學的這些成就，為建立能量守恒定律作了必要的準備.能量守恒定律的最后確定，是在19世紀中葉由邁爾、焦耳和荄姆霍茲等人完成.德國醫生邁爾是從生理學的角度開始對能量進行研究的.1842年，他從“無不生有，有不變無”的哲學觀念出發.表達了對能量轉化和守恒思想，他分析了25種能量的轉化和守恒現象，成為世界上最先闡述能量守恒思想的人.英國物理學家焦耳從1840年到1878年將近40年的時間里.研究了電流的熱效應，壓縮空氣的溫度升高以及電、化學和機械作用之間的聯系，做了400多次實驗，用各種方法測定了熱和功之間的當量關系，為能量守恒定律的發現奠定了堅實的實驗基礎.在1847年，當焦耳宜布他的能量觀點的時候，德國學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，他分析了化學能、機械能、電磁能、光能等不同形式的能的轉化和守恒，并且把結果跟永動機不可能制造成功聯系起采，他認為不可能無中生有地創造一個永久的推動力，機器只能轉化能量，不能創造和消滅能量.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，彼此獨立地研究，卻幾乎同耐發現了這一偉大的定律.因此，能量守恒定律的發現是科學發展的必然結果.此時，能量轉化和守恒定律得到了科學界的普遍承認.這一原理指出：自然界的一切物質都具有能量，對應于不同的運動形式，能量也有不同的形式，如機械運動的動能和勢能，熱運動的內能.電磁運動的電磁能，化學運動的化學能等，他們分別以各種運動形式特定的狀態參量來表示。當運動形式發生變化或運動量發生轉移時，能量也從一種形式轉化為另一種形式，從一個系統傳遞給另一個系統：在轉化和傳遞中總能量始終不變.恩格斯曾經把能量轉化和守恒定律稱為“偉大的運動基本規律”，認為它的發現是19世紀自然科學的三大發現之一.(另兩個發現是細胞學說，達爾文的生物進化論)