高中物理必修2能的转化和守恒定律

能的转化和守恒定律

教学目标

1、知识目标：巩固机械能、电能、化学能及光能之间能相互转化；热传递是热能的转移；通过实验、讨论理解能转化和守恒定律。知道永动机是不能实现的.

2、技能目标：能在同学相互合作讨论的基础上，自己动手寻找材料，设计简单的实验并得出结论。

3、过程与方法：通过小组自主实验获得感性认识；通过交流达到经验、成果共享的目的；通过补充实验拓宽思路；通过探究“永动机”能否实现，巩固定律内容，寻求科学真谛。

3、兴趣和情感目标：通过自主实验激发学习自然科学兴趣，培养发现问题、解决问题的能力；培养克服困难、勇于创新的探索精神和团结协作精神；体验“世界是物质的，物质是运动的，运动是有规律的”的辩证唯物主义思想。

重点能的转化和守恒定律的得出

难点自主探究实验中，实验材料收集和实验方按设计。

媒体准备

实验准备：小车木块小球(两个) 太阳能电池板音乐蜂鸣器小发电机

微型电风扇学生自备器材

多媒体演示文稿

教学过程

学生活动

教学设计意图

课前准备

1、创设问题情境、布置学生实验：

在学习完《电磁感应发电机》后，发表谬论：针对今年严重缺电现象，老师想出了一个绝妙的方案。把一支很细的管子插入水中会发现水在管中会上升一段距离。这就是我们说的毛细现象。如图,若将管子上部分剪去。水就会源源不断的从上端流出。如果有足够多的毛细管，并将流出的水接住，就可以用这些水发电。我们就可以不用任何能源而输出大量电能。一次投资永远受益,既有很大的社会效益,又有巨大的经济效益。请同学们回去讨论，并动手实验证实一下。如果成功就可以申请专利并投入生产。(学生很开心)

2、分组: 一组6—8人，合作完成下列表格。

观察毛细管中水的上升情况：

你选用了哪些材料进行实验。

你预计实验会有什么结果。

实验中观察到哪些现象。

实验中遇到了什么困难,是如何解决的。

通过实验你们得出什么结论。

为了更易观察,你对实验有何改进。

你们有没有用其它方法进行类似实验。

同组实验同学名单及实验时间：

签名时间。

3、了解学生实验结果为课堂讨论作好准备。把精彩内容制作到演示文稿中。

讲授新课

一、学生交流探究过程（注：下列为课前老师从学生处了解得到的内容，与课堂交流结果可能不完全一致。不按小组分别叙述。）

交流材料选择情况：一般选用普通吸管,钢笔内吸管，有一组从医院化验室取来新的毛细管，还有一组使用棉布(毛巾)作毛细管。装水容器各异。

交流学生实验方案：1、将毛细管插入水中，用刻度尺测量水在管中上升的高度，然后从水柱中间剪断，看有无水流出(大部分方案)。

2、将毛细管插入水中，用刻度尺测量水在管中上升的高度，将毛细管上端位置移到水柱液面下方，看有无水流出。

3、分别将粗细不同的毛细管插入水中,用刻度尺测量水在各管中上升的高度。然后从水柱中间剪断，看有无水流出。

4、将毛巾一端浸入水中，水会沿毛巾吸到较高位置，把毛巾另一端挂在脸盆外，在重力作用下水会流到脸盆外，调节外端毛巾高度，观察水流

动情况。如图：

交流实验改进情况：

1、用墨水着色提高可见度；

2、用粗细不同的毛细管比较水在各管中上升的高度差别；

3、上述方案四改进最明显，让人感到非常惊喜。

交流遇到的困难及解决方法：

1、水柱上升不明显,用上述改进(2)解决。

2、用细电话线半透明的绝缘护套进行试验，发现管子上升水面以上有一段水柱并保持一定高度，管子下降则水面以下有一段空气柱，并保持不变。

3、共同困惑：为什么会出现毛细现象。

交流实验结果：

1、水在细管中能上升一段距离。

2、管子越细上升越明显。

3、不管怎样处理水都不能从上端流出。当毛巾上端高于盆内水面时，水就不能流出。

在以上在探究过程中，必要时提出如：你是怎样做的？你观察到了什么？你怎么会想到这样好的办法的？你在做实验之前对结论是怎样猜测的？你们同学之间有没有分歧？是求同存异,还是达成共识？

对学生想法及时肯定，不要把自己想法强加给学生。学生交流话题走远，应及时引导到正题。当学生有新发现或创新时，不但要表扬，更要鼓励他们说出创新的思路。

二、探究能的转化和能量守恒定律

现象比较、寻找真谛：

提问：离心式水泵、活塞式抽水机能将水源源不断的抽到高处。而毛细现象却不能做到这点。这两种情况有何不同？通过比较同学们发现了什么？

演示1：用太阳能电池板给音乐蜂鸣器供电，可以听到音乐，请学生说明能量如何转化；将太阳能电池板分别朝向明暗不同的方向，比较音乐蜂鸣器发声情况的变化，说明什么问题。

演示2：拉动卷在微型发电机连杆上的绳子，观察小风扇转动情况，请学生说明能量如何转化；用快慢两种速度拉绳子，观察小风扇转动情况，又说明什么问题。

通过以上讨论，同学们得到什么启发？结合其他有关的能量转化的现象你能得到什么结论？

阅读理解、寻找答案：

同学们可以阅读课本，并讨论定律中有关疑问。如果仍有问题可以交给全班解决。思考：我们做了这么多的实验，是否能直接得出“能的转化和守恒定律”？从实验过程加以分析。

要点探讨、加深理解：

在定律中“创生”和“摩擦产生热”中的“产生”有什么区别？同样“消灭”与“水轮机带动发电机发电,机械能减少”中的“减少”有什么区别？你能举出哪些能量转化的例子？

设计实验、拓宽思路：

提问：能的“转化”与“转移”有什么区别？同学们能否举出能量转移的实例吗？讨论：同学们想一想，机械能是否能转移？老师这儿有小车和木块及小球，请大家设计实验来证实你的想法。

根据学生讨论，由学生动手验证。

讨论：同学们还能举出其它能量转移的实例吗？

三、巩固小结：探究“永动机”能否实现，巩固定律内容，提高解决问题能力

1、阅读“永动机”内容。思考什么是永动机？课本上的永动机模型能工作吗？用所学内容进行解决。学生可以利用斜面知识计算。

2、结合学生自主实验，提问：同学们你们对毛细现象的结论还感到失望吗？为什么？把你现在的想法说给同学听听。从现实的感性认识进一步否定永动机的可能。

3、探讨综合问题：面对严峻的能源短缺问题，科学家正寻找一种不需要高温就能使水分解成氢气和氧气的催化剂。以减少水分解所需提供的能量。请同学们思考讨论，水所含的化学能远远小于分解产生的化学能，而人为提供的热能却较少。是否意味着不符合能的转化和守恒定律了呢？如果还符合,能量可能来自哪里？生成的氢气和氧气可能会怎样状态？请通过讨论和大胆合理的推测,预计结果。并说明理由。

四、课后探讨作业

1、从网上或其它资料查找永动机模型。探讨它们为什么不能工作。

2、现在世界各国的专利局一概拒绝永动机申请专利。谈谈你的看法。

3、通过这次自主实验你有什么体会。

4、将各自的实验与大家共享

仔细揣摩实验方案。

分组：以方便自愿为主，老师调整为辅。

课后认真探究，团结协作，完成实验内容。