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1、
4.3 能量的轉(zhuǎn)化與守恒
教研中心
教學(xué)指導(dǎo)
一、課標(biāo)要求
1.通過實例了解能量及其存在的不同形式,能說出一些常見的能量名稱,知道自然界有多種形式的能量.
2.知道能量守恒定律,知道永動機不可能制成,并能自覺利用能量守恒定律分析有關(guān)問題.
3.能解釋一些常見現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化問題.
4.能獨立或采取合作的形式完成實驗探究內(nèi)容.
二、教學(xué)建議
本節(jié)內(nèi)容是對本章及以前所學(xué)物理知識從能量的觀點進行了一次綜合、深化和再認識.教材首先分析自然界中各種能量之間的轉(zhuǎn)化,揭示它們之間的本質(zhì)聯(lián)系:能量,并分析一系列熟知的能量轉(zhuǎn)化的事例,指出能量的轉(zhuǎn)化與守恒.最后闡述了能的轉(zhuǎn)化與守恒
2、定律的普遍性和重要性.
建議一:能量守恒定律是一個實驗規(guī)律,列舉能量轉(zhuǎn)化的實例,是學(xué)生理解和掌握能量守恒的基礎(chǔ),因此在教學(xué)過程中要充分利用學(xué)生已知知識,對這些實例中的能的轉(zhuǎn)化進行具體分析.
建議二:在教學(xué)過程中,應(yīng)重點強調(diào)定律的兩個方面:轉(zhuǎn)化與守恒.另外還要強調(diào)該定律的普遍性和重要性,可列舉19世紀的自然科學(xué)史對學(xué)生進行教育.
在學(xué)習(xí)中,可對“能量守恒定律”的建立及其意義多作一些了解,使學(xué)生明白永動機是永遠制造不出來的,要尊重科學(xué),尊重規(guī)律以少走彎路.
資源參考
永動機不能制造
熱力學(xué)發(fā)展初期,熱和機械能的相互轉(zhuǎn)化是人們研究的主題.在工業(yè)革命的推動下,
3、工業(yè)上和運輸上都相當(dāng)廣泛地使用蒸汽機.人們研究怎樣消耗最少的燃料而獲得盡可能多的機械能,甚至幻想制造一種機器,不需要外界提供能量,卻能不斷地對外做功,這就是所謂的第一類永動機.為了解決這個問題,促使人們都去研究熱和機械能之間的關(guān)系問題.邁爾(J.R.Mayer)第一個提出了能量守恒定律,而此定律得到了物理學(xué)界的確認,卻是在焦耳(J.P.Joule)的實驗工作發(fā)表以后.
J.P.Joule(1818—1889)
焦耳在1840—1848年間做了大量實驗,測定了熱與多種能量的相互轉(zhuǎn)化時的嚴格的數(shù)量關(guān)系.以往熱的單位是cal(卡),功以erg(爾格)為單位,焦耳的實驗結(jié)果為1 cal
4、=4.184107 erg,這就是著名的熱功當(dāng)量.焦耳實驗表明,自然界的一切物質(zhì)都具有能量,它可以有多種不同的形式,但通過適當(dāng)?shù)难b置,能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,在相互轉(zhuǎn)化中,能量的總量不變.能量轉(zhuǎn)化守恒定律的建立,對制造永動機的幻想作了最后的判決,因而熱力學(xué)第一定律的另一種表述為:“不可能制造出第一類永動機”.由此可見,熱力學(xué)第一定律就是涉及熱現(xiàn)象領(lǐng)域內(nèi)的能量守恒和轉(zhuǎn)化定律.
熱力學(xué)第一定律告訴我們:物質(zhì)能量既不能創(chuàng)造,也不能消滅,而能量形式的相互轉(zhuǎn)化是物質(zhì)本身具有的屬性.恩格斯對能量守恒與轉(zhuǎn)化定律曾經(jīng)給予很高的評價,將它和細胞學(xué)說及進化論相提并論,稱它們是揭示自然界辯證發(fā)展過程的自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn).
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