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2019-2020年高中物理必修2能量守恒定律与能源备课资源●合作与讨论
1.能量有多种不同的形式,试说明不同形式的能量对应于不同形式的运动,且不同形式的能量可以相互转化.我的思路观察工农业生产和日常生活中所利用的能源是什么?(煤、油、电等)这些能源的用途是什么?(如煤用来发电、取暖等)能源的利用过程中哪些力做了功?转化为何种形式的能源?
2.人们为什么能够利用能量?能量是守恒的,为什么要节约能源?我的思路利用能源的过程是一个做功的过程,做功的过程实现了一种形式的能向另一种形式能的转化,也就是说不同形式的能量可以相互转化,为人们利用能源提供了依据.能量尽管是守恒的,但不同形式的能量在可利用的品质上是不同的,有的能量便于利用,有的能量不便于利用,能量的利用过程使得能量从便于利用的形式变为难以利用的形式.结合能量的利用情况加以理解为什么要节约能源.
3.利用能量守恒定律分析解决问题的优点是什么?我的思路
(1)从定律适用范围的大小看;
(2)从定律适用过程的复杂程度看;
(3)从定律自身特点看(状态方程).学习目标
1.理解掌握能量守恒定律的内容.
2.知道什么是能源和能量耗散现象.
3.能量就是从千差万别的各种自然现象中抽象出来的概念.以此体会“科学概念的作用在于它具有概括多种自然现象的能力.”
4.要树立科学的世界观,形成可持续发展的意识.能量虽然守恒,但我们还要节约能源!学习提示本节是对本章知识内容的总结和扩展.其中能量守恒定律是本节的重点,而能源的耗散现象是与社会实际紧密相联的,可多列举事例加以说明.●思维方法
1.能量的利用
①能量运用的过程是一个能量转化的过程,能量的转化通过做功实现,所以说做功的过程就是一个能量利用的过程.要想利用某种能量就必须设法使具有这种能量的物体对外做功,并尽可能多地对外做功,提高能量的转化效率,有效地利用能源,减少能量损失.
②持续合理地利用能源为人类服务,还必须致力于新能源的开发,使人类可利用的能源不至于间断和枯竭,改造能源转化设备,提高能量转化率,增强节能意识,不使能源无谓浪费.
2.利用能的转化和守恒定律解决问题.
(1)增强利用能量转化和守恒定律的意识,不但将其视为一条普遍适用的自然定律,还应当将其视为分析解决问题的一种科学方法.
(2)分析洞察所研究的系统中有哪些力在做功,有哪些形式的能在相互转化.
(3)明确所研究的过程,系统初、末状态总的能量,甚至弄清楚在过程中传递着的能量.
(4)列方程建立联系,求解或分析解决问题.【例1】在密闭的室内有一台正在工作的电冰箱,能指望利用这台电冰箱降低整个室内空间(不是部分空间)的温度吗?为什么?思路把密闭室和工作的电冰箱看成一个系统,考查这个系统与外界所进行的能量交换和转化,然后根据能量守恒定律说明室内空间内能变化情况,说明温度的变化.答案不能.因为在密闭室内的电冰箱将外界输送来的电能最终转化为内能,使密闭室内温度升高了.自主练习
1.科学家们一直在关注自然现象之间的普遍联系,试说明以下现象中能量是怎样转化的?
(1)在水平公路上行驶的汽车,发动机熄火之后,速度越来越小,最后停止.答案机械能转化为内能.
(2)钟摆摆动时的幅度越来越小,最后停下来.答案机械能转化为内能.
(3)火药爆炸产生燃气,子弹在燃气的推动下从枪膛发射出去,射穿一块钢板,速度减小.答案化学能转化为内能(火药爆炸),内能转化成机械能(子弹被发射),机械能又转化为内能(子弹射穿钢板).
(4)用柴油机带动发电机发电,供给电动水泵抽水,把水从低处抽到高处.答案化学能转化为内能,内能转化为机械能(柴油机),再转化为电能(发电机),电能又转化成机械能(水泵).知识链接各种不同形式的能之间可以相互转化,通过这些事例分析,让学生初步树立这种转化的思想.回答问题力求全面简捷.知识总结对能量的认识
1.一个物体能够对外做功,我们就说这个物体具有能量.如运动的物体可以推动与其接触的另一个物体一起向前运动,对被推动的物体做功,说明运动的物体具有能量.又如流动的河水、被举高的重物、被压缩的弹簧、高温高压气体……都能对外做功,因此都具有能量.
2.能量有各种不同的形式.运动的物体具有动能;被举高的重物具有重力势能;发生弹性形变的物体具有弹性势能;由大量粒子构成的系统具有内能.另外自然界中还存在如化学能、电能、光能、太阳能、风能、潮汐能、原子能等等不同形式的能.不同的能与物体的不同运动形式相对应,如机械能对应机械运动;内能与大量微观粒子的热运动相对应.
3.各种不同形式的能量可以相互转化,而且在转化过程中总量保持不变.也就是说当某个物体的能量减少时,一定存在其他物体的能量增加,且减少量一定等于增加量;当某种形式的能量减少时,一定存在其他形式的能量增加,且减少量一定等于增加量.
4.不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的.做功的过程就是各种形式的能量之间转化(或转移)的过程.且做了多少功,就有多少能量发生转化(或转移),因此,功是能量转化的量度.如举重运动员把重物举起来,对重物做了功.这一过程中,运动员通过做功消耗了体内的化学能,转化为重物的重力势能.并且,运动员做了多少功,就有多少化学能转化为重力势能.能量的具体值往往无多大意义,我们关心的大多是能量的变化量.能量的变化必须通过做功才能实现,某种力做功往往与某一具体的能量变化相联系,即所谓功能关系.常见力做功与能量转化的对应关系如下重力做功重力势能和其他能相互转化;弹力做功弹性势能和其他能相互转化;滑动摩擦力做功机械能转化为内能;电场力做功电势能与其他能相互转化;安培力做功电能和机械能等其他形式的能相互转化,等等.关于能量观点的应用用能量的观点去分析、解决物理问题,往往具有简便、适用范围广等优点.同学们要逐步养成用能量的观点分析、解决问题的素养.关于能源的开发和利用作为常规能源的煤炭、石油、天然气等面临枯竭,节能和开发新的能源已是人类必须面对的实际问题.能源对造福人类具有极其重要的意义,节约每一份能源,不仅能提高能源的利用价值,对于维护人类赖以生存的环境也有不可忽视的作用.新的能源有待于人类去开发,如核能的利用、太阳能的利用等,还有许多艰苦的工作需要去做.努力学习、努力探索才是应取的态度.。