二液体的压强
教学目标
(三)、知识与技能
1、了解液体内部存在压强,以及液体内部压强听方向。
2、了解液体压强大小跟什么因素有关。
3、认识压强的实际应用----连通器,了解生活和生产形形色色的连通器。
(二)、过程与方法
1、通过对演示实验的观察,了解液体内部存在压强的事实,知道液体内部不同深度处压强的大小和方向。
2、体验和感悟游泳时身体受到水产生的压强。
(三)、情感、态度与价值观
1、在观察实验过程中,培养学生的科学态度。
2、密切联系实际,提高科学技应用于日常生活和社会的意识。
3、鼓励学生积极参与探究活动。
教学重点
液体压强的特点
教学难点
液体压强的特点
教学过程
一、引入新课
教师演示实验:
用一个塑料袋装满水,用一个钉子从底部扎一小孔,水就会从底部流出。
(组织学生讨论)说明:水对底部有压强。
老师用钉子从袋子的四周扎上一些小孔,水就会从四周喷出。
(组织学生讨论)说明:水对侧面有压强。
如果塑料袋子装的是别的液体,实验现象是一样的。
拓展:液体对容器底和容器壁有压强。
(组织学生讨论)液体有重力,所以对底部有压强;液体与固体不同,有流动性。容器壁阻挡着它流动,它就会对容器壁有压强。
二、进行新课
水对底部和侧壁有压强,水的内部是否有压强?有。
为什么说有?
就像我们在吃火锅时,在中间有一个隔板把辣的和不辣的分开了。假如设想一下,把隔板的一边的水拿走,另一边的水对侧壁就有压强。因此,我们都同意当隔板还在时,两边的水对它有压强,那么,把隔板拿走,水的内部有压强。
(一)提出问题
液体压强有什么规律?或者说,液体的压强与哪些因素有关?
(二)引导类比
咱们先看能不能把液体分成若干小液滴,(边画示意图,边讲解)这些小液滴密密麻麻地挤在一起?
在这个描述中,关键词是“大量、密集”。
1.直接类比
请找出日常与“大量、密集”有关的事物,请同学们想得越多越好,尽可能多地告诉我。
街上走的人群、乱哄哄的苍蝇、箱子中的苹果、一袋子大米……
我们从一大箱苹果开始研究。
2.拟人类比
现在我们可以想象自己就是一只只苹果,被装在箱子中。这时,你有何感受?
呼吸困难、愤怒、受到挤压、挣扎、无奈……
3.象征类比
大家的感受也就是:无奈地承受。现在以“无奈地承受”为题,说说日常哪些现象是这样的?
在圈中的羊、在网中的鱼、同学们的学习状况……
我们不妨来讨论一下:我们学习状况是如何无奈地承受?
各方面的压力,如家长、同学、亲戚……;在班中的名次前后对于个人的感受也不同;同样的成绩在不同的班级或不同的学校感觉也不同。
可见,由于学习的状况造成的无奈与压抑,来自各个方面,并与名次、学习环境都有关系。
(说明:教师引导学生进行类比,从而使陌生的问题变为熟悉的问题。该环节是学生思维最独特、最发散的环节。在以上的这三个环节中,学生的想法很多,发散思维得到从没有过的训练,他们的好多想法来自生活,他们更熟悉,更愿意发表自己的看法。教师在这几个环节中,只起组织、引导的作用。为使学生得到良好的发展,切不可为了赶进度,匆匆而过,使学生来不及思考讨论,在最能锻炼学生能力的环节,达不到提高学生素质的目的。)
(三)适用问题
对应学习的无奈,你能否体验液体中的每个液滴的感受?
每个小液滴感受到来自各个方面的作用,这种作用与小液滴所在的位置(深度)有关,也与液体的种类有关。
(四)找到方案或建立假说
根据刚才的讨论,请你谈谈对液体压强有关因素的看法。
液体向各个方向都有压强,不同的深度压强不同,不同的液体中同一位置的压强也不同。
(五)检验论证
我们用实验来验证,现在有这样一种测液体压强的仪器──压强计(教师简介:我把手指压在橡皮膜上,在右侧的“U”形管中出现高度差,我们看到“U”形管中出现高度差,就知道橡皮膜上有压强)。
请学生讨论,设计实验方案;交流。
下面按照自己的想法,进行实验。
得出结论:液体内部向各个方向都有压强,压强随深度的增加而增大,同一液体、同一深度压强是相等的。压强还跟液体的密度有关。
(六)评估
今天的实验只能到此为止。让我们回顾一下今天的实验:
①实验设计有无不合理的地方?
②操作中有没有失误?
③测量结果是不是可靠?
知识应用:
请同学们阅读书上材料,了解液体压强规律的应用(边阅读,边讨论)。
请一位同学说明什么是连通器?举几个连通器例子。
三、小结
请同学们回顾一下,我们有哪些收获?
三、大气压强
教学目标
(一)、知识技能
1、了解由于大气压强的客观存在而产生的现象。
2、了解测量大气压强的方法,了解大气压强的大小和单位。
3、了解抽水机的工作原理。
4、了解生活中利用大气压强的现象。
(二)、过程与方法
1、观察跟大气压强有关的现象,感知大气压强一种客观存在。
2、观察演示实验现象,感知大气压强的大小和单位。
3、通过观察感知人类是如何利用大气压强的。
(三)、情感、态度与价值观
1、培养实事求是的科学态度。
2、通过大气压强应用的了解,初步认识科学技术对人类生活的影响。
教学重点
3、大气压强的测量
教学难点
大气压强值的测量
教学过程
一、引入新课
通过介绍马德堡半球实验、吸盘、用吸管吸饮料、吸墨水、注射器吸药水等,引导学生思考,液体内部朝各个方向都有压强,这是由于液体具有流动性。空气也能流动,我们周围是否存在大气的压强?这节课就来研究§13.3大气压强。
二、新课教学
(一)大气压的存在
1、演示
吸盘、用吸管吸饮料、吸墨水、注射器吸药水、纸板托水。
2、介绍马德堡半球实验
3、得出结论:大气压强确实存在。
强调:马德堡半球实验证明了大气压的存在。
(二)大气压强的测量
1、估算大气压强的数值:课本P75“想想做做”
2、通过演示(录像)介绍“托里拆利实验”
(1)强调第一个用实验方法测出大气压数值的是意大利的科学家托里拆利。
(2)观看托里拆利实验
提出问题:大气压的数值是多大?为什么
实验中换用不同大小的管来测,结果是否相同?
将管提起一些(始终未露出液面)、压入一些,结果是否相同?
将管倾斜,结果是否相同?
分析大气压强的数值等于这段水银柱所产生的压强。
把mm水银柱产生的压强叫做标准大气压。
P0=mmHg=1.×P。
3、大气压的变化
(1)大气压受天气的变化而变化;
(2)大气压随高度的变化而变化,在海拔m以内,大约每升高10m,大气压减小Pa。
4、测量大气压的仪器叫气压计。
介绍气压计:金属盒气压计。
5、大气压的作用:
(1)抽水机
(2)用吸管吸饮料
三、小结:
四、巩固练习
五、布置作业
四流体压强跟流速的关系
教学目标
(一)、知识与技能
1、了解气体的压强跟流速的关系。
2、了解飞机的升力是怎样产生的。
3、了解生活中跟气体的压强与流速相关的现象。
(二)、过程与方法
1、通过观察,认识气体压强跟流速有关的现象。
2、体验由气体压强差产生的力。
(三)、情感、态度与价值观
初步领略气体压强差异所产生现象的奥妙,获得对科学的热爱、亲近感。
教学重点
气体压强与流速的关系
教学难点
气体压强与流速的关系
教学过程
一、引入新课
通过课本P91图14.4-1实验硬币“跳高”比赛,提出问题,是什么力使得硬币向上“跳”起来了?引出本节课来研究§13.4气体压强与流速的关系
二、新课教学
(一)气体压强与流速的关系
分析上述实验的原理,硬币向上“飞”的过程中,只有空气与它接触,是不是硬币上下的压强不一样使它向上运动?由于吹气,上面空气的流速大,压强是不是与流速有关系?是不是由于上面空气的流速大,压强变得比下面小了?于是下面的空气把硬币托起来了?
探究:气体压强与流速的关系
1、提出问题
2、猜想
3、设计实验
4、进行实验
5、分析实验
6、得出结论
在气体和液体中,流速越大的位置压强越小。
(二)飞机的升力
如图14.4-5面,迎面吹来的风被机翼分成上下两部分,由于机翼横截面的形状不一样,机翼上方气流通过的路程较长,因而速度较大,它对机翼的压强较小;下方气流通过的路程较短,因而速度较小,它对机翼的压强较大。因此在机翼的上下表面产生了压强差,这就是飞机向上的升力。
三、小结:
四、巩固练习:尽可能穿插在相关知识的讲授中完成对应的练习。
五、布置作业
五浮力
教学目标
(一)、知识与技能
1、了解浮力是怎样产生的。
2、理解浮力的大小等于什么?
3、知道浮力的应用。
(二)、过程与方法
1、通过观察,了解浮力是怎样产生的。
2、通过收集、交流浮力应用的资料,了解浮力应用的社会价值。
(三)、情感、态度与价值观
1、初步认识科学技术对社会发展的影响。
2、初步建立应用科学知识的意识。
教学重点
阿基米德原理
教学难点
阿基米德原理
教学过程
一、引入新课
轮船、鸭子、人游泳时能浮在水面,是什么原因呢?这节课研究与此相关的知识
(一)演示实验
1.用手托住空墨水瓶。分析受力情况,看到什么现象?(弹簧测力计的示数变小了。)
2.分析变化原因,手对空墨水瓶的托力多大?如何求得?
学生实验:
将弹簧测力计吊着空墨水瓶,放入水中浸没,观察到什么现象?(弹簧测力计的示数变小了。)
问:这个现象说明了什么现象?(浸没在水中的物体受到水对它向上托的力。)物体在其他液体中是否也受到向上托的力呢?
演示实验:
将吊着的空墨水瓶放入盐水中,看到什么现象?分析变化原因。
问:漂浮的物体是否也受到向上的托力呢?
学生实验:
将乒乓球投入水中,设法将它按入水中,有何感受?这说明了什么问题?
说明:(一切浸入液体中的物体,都要受到液体对它竖直向上的托力,这就是浮力。)
(二)板书
一、一切浸入液体中的物体都要受到液体对它竖直向上的浮力↓↓↓(受力物体)(施力物体)(方向)
分析:(力是物体对物体的作用,任何一个都有施力物体和受力物体。浮力的施力物体是液体,受力物体是浸入液体中的物体,浮力的方向是竖直向上的。)另外对浸入的理解,它包含两种情况:①部分浸入;②浸没。
二、新课教学
(一)用测量法研究浮力
演示实验:如图,用弹簧测力计测出物体在空气中受到的重力记为G,
再把此物体浸没在水中测它的重力,记为F,比较两次弹
簧测力计的示数,发现了什么问题?据此,你能得出什么
结论?
分析实验:示数变小了,说明物体受到了向上的力,这个力就是浮力。
F浮=G—F即弹簧测力计两次读数之差,这也是浮力的测量方法。
(二)浮力产生的原因物体受到向上向下的压力差。
(三)浮力的大小
探究:浮力的大小等于什么?课本P83
1、提出问题
2、猜想
3、设计实验
4、进行实验
5、分析实验
6、得出结论
阿基米德原理:浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它排开的液体受到的重力。
阿基米德原理的公式表示:F浮=G排
为了更好地理解阿基米德原理,将公式F浮=G排展开,即F浮=G排=ρ液gV排
这样就为利用阿基米德原理解答实际问题提供方便。
突破难点的方法:把此探究实验做好,真正理解阿基米德原理。
(四)、浮力产生的原因
(1)用瓶塞(或手)堵住漏水的瓶口,注意观察乒乓球下面积满水时有何现象发生?
(现象:乒乓球下积满水时乒乓球会上浮。)
(2)将水倒回烧杯,分析原因。
第一次乒乓球只受到水给它向下的压力。
第二次乒乓球下积满了水,即受到水对它向下的压力,而且受到水对它向上的压力。乒乓球上浮说明向上的压力大于向下的压力。这就是压力产生的原因。>
我们举特例来分析:立方体浸没在液体中的受力情况
立方体浸没在水中,其左右两个侧面和前后两个侧面和面积相等,并且对应部位距水面的深度相同。
问:水给它们的压强是否相等?(相等)
问:水给它们的压力是否相等?(让学生讨论)(压力相等并且方向相反)
分析:(p=ρghp=F/SS一定,F=p·S)但是,上下两表面处的深度不同,下表面处的深度更深,压强更大,而上下两表面的表面积相同,据p=F/SF=P·S,所以下表面受到向上的压力比上表面受到的压力更大。即>这就是浮力产生的原因。
板书:原因:>
而根据同一直线上二力的合成,=-,这就是浮力。
板书:实质:=-,方向竖直向上。
总结说明:浸入液体中的物体,上下表面受到的压力差就是浮力。浮力的方向是竖直向上的。
三、小结:
四、巩固练习
五、布置作业
六浮力的应用
教学目标
(一)知识与技能
1、知道物体的浮沉条件;
2、知道浮力的应用
(二)过程与方法:
1、通过观察、分析、了解轮船是怎样浮在水面的;
2、通过收集、交流关于浮力应用的资料,了解浮力应用的社会价值。
(三)情感态度与价值观
1、初步认识科学技术对社会发展的影响
2、初步建立应用科学知识的意识。
教学重点
知道轮船、潜水艇、气球、飞艇的工作原理。
教学难点
理解改变物体所受的重力与浮力的关系,能增大可利用的浮力。
(一)新课引入
[演示]:1.出示铁块和蜡块让学生观察发现它们体积相等。
2.将体积相同的铁块和蜡块同时浸没在水中后松手。
[现象]:铁块沉入杯底而蜡块上浮最终浮在水面。[提问]:1.浸没在水中的铁块、蜡块(松手后)各受到什么力?
(浮力、重力) 2.铁块和蜡块受到的浮力相等吗?(相等。因为V排相等,根据阿基米德原理可知浮力相等。)
3.既然铁块和蜡块受到的F浮相同,为什么松手后铁块沉底而蜡块上浮?
液体中,物体的浮沉取决于什么呢?
[讲解]:物体的浮沉条件:
分析蜡块:松手后,浸没在水中的蜡块所受到的F浮>G蜡,所以蜡块上浮。当蜡块逐渐露出水面,V排减小,浮力减小,当F浮=G物时,蜡块最终漂浮在水面。即:F浮>G物上浮,最终漂浮。
分析铁块:松手后,浸没在水中的铁块所受到的F浮<G铁,铁块下沉。到达容器底部后,铁块受到F浮、G铁和F支,三力平衡,静止在容器底,我们说铁块沉底。即:F浮<G物下沉,最终沉底。
若一个物体浸没在水中,松手后F浮=G物,受力平衡,物体的运动状态不变,我们说物体悬浮在液体中。即:F浮=G物,最终悬浮。
总结:通过上述分析,我们知道浸在液体中物体的浮沉取决于物体所受F浮与G物的关系。
(二)进行新课
1.讨论:
(1)木材能漂浮在水面,其原因是什么?
(2)把一根木头挖成空心,做成独木舟后,其重力怎么变化?它可载货物的多少怎么变化?重力变小,可以装载的货物变多。
[指出]:从浮力的角度看,把物体做成空心的办法,增大了可利用的浮力,而且这种古老的“空心”办法,可以增大漂浮物体可利用的浮力。
[质疑]:密度比水大的下沉的物体有没有办法让它上浮或漂浮呢?
2.实验:
两个外形相同的铁罐子,一个空心,一个装满沙;同时按入水中,松手后实心的下沉,空心的上浮最终漂浮。
[质疑]:(1)铁的密度大于水的密度,空心的铁罐子为什么能漂浮呢?可能是因为什么呢?(因为它是空心的,F浮>G物,所以能上浮,最终能漂浮。)
(2)要想让实心的铁罐子也漂浮,可以怎么办呢?
(把沙取出来,变成空心的。)
(3)大家的想法是如何调节的铁罐子的浮沉的呢?
(F浮不变,挖空使G物变小,当F浮>G物,铁罐子自然就浮起来了。)
[指出]:上述实验告诉我们采用“空心”的办法,不仅可以增大漂浮物体可利用的浮力,还可以使下沉的物体变得上浮或漂浮。
3.应用
·轮船
(1)原理:采用把物体做成“空心”的办法来增大浮力,使浮力等于船和货物的总重来实现漂浮。
(2)排水量:满载时,船排开的水的质量。
即:排水量=m船+m货
[质疑]:1.轮船从河水驶入海里,它的重力变不变?它受到的浮力变大、变小还是不变?(不变,始终漂浮)
2.它排开的液体的质量变不变?(不变)
3.它排开的液体的体积变不变?
(变,ρ海水>ρ水,所以V排海水<V排水)
4.它是沉下一些,还是浮起一些?(V排变小了,所以上浮一些)
[强调]:同一条船在河里和海里时,所受浮力相同,但它排开的河水和海水的体积不同。因此,它的吃水深度不同。
·潜水艇
[学生实验]:潜水艇能潜入水下航行,进行侦查和袭击,是一种很重要的*事舰艇。它是怎么工作的呢?我们用打吊瓶用的小塑料管来模拟潜水艇。请同学们利用和塑料管连接的细管给塑料管吹气或吸气。
现象:吸气时,水逐渐进入管中,管子下沉;吹气时,管中的水被排出,管子上浮;
[质疑]:(1)小塑料管浸没在水中所受F浮是否变化?
(塑料管形变很小,V排基本不变,所以可以认为F浮不变)。
(2)那它是怎样上浮或下沉的呢?
(吹气时,水从管子中排出,重力变小,F浮>G物,所以上浮;吸气时,水进入管子,重力变大,F浮<G物,所以下沉)
[讲解]:潜水艇两侧有水舱,当水舱中充水时,潜水艇加重,就逐渐潜入水中;当水舱充水使艇重等于同体积水重时,潜水艇就可悬浮在水中;当压缩空气使水舱中的水排出一部分时,潜水艇变轻,就可上浮了。
潜水艇:
原理:靠改变自身重力来实现在水中的浮沉。
[强调]:潜水艇在浸没在水下不同深度所受浮力相同。
·气球和飞艇
[演示]:“热气球”的实验。
[质疑]:酒精燃烧后袋内空气密度怎样变化?
原理:ρ气<ρ空气,使它受到的F浮>G物而升空。
[讨论]:要使充了氦气、升到空中的气球落回地面,你们能想出什么办法?要使热气球落回地面,有什么办法?(放气或停止加热)
·其他应用
密度计、盐水选种等。
一功(第1课时)
教学目标:(一)知识与技能
1、理解做功的两个必要因素.
2、知道什么情况下物体做了功,什么情况下物体没有做功.
3、掌握功的公式和单位,并会用功的公式进行简单的计算.(二)过程与方法
1、培养学生的观察能力.
2、初步分析问题和解决问题的能力.(三)情感、态度与价值观目标
通过实践操作,使同学们养成实事求是的科学态度,热爱科学的情感.教学重难点:
重点:运用功的公式进行计算.
难点:判断物体是否做功.教学器材:弹簧测力计,长木板,铁块,小车,细绳.教学课时:1课时
教学过程:
课前提问
利用“功”这个字来组词
总结:“功劳”、“立功”有贡献的意思,“成功”“事半功倍”有成效的意思,力学里“功”包含有除了成效的意思,还有它确切的含义。一、导入新课:
教师演示用弹簧测力计在水平桌面上用相同的力分别拉铁块和小车,让学生观察实验现象,通过两次用力铁块静止不动而小车运动,启发学生思考:这两次用力的成效是否一样由此导入本节内容.二、新课教学:
学生阅读本节课本第一,二自然段,参看课本插图,提问并由学生回答下列问题:力学里所说的“功”,它的含义是什么,学生回答:当一个力作用在物体上,物体在这个里的作用下通过了一段距离,力学里就说这个物体做了功.分析课本插图做功的实例:货物,铁塔,火箭和原木在什么力作用下沿什么方向移动了一段距离(重点让学生知道力的方向)什么力对物体做了功引导学生逐个分析图例:货物在什么力的作用下,向什么方向通过了一段距离这个力的方向是怎样的铁塔,火箭又是如何引导学生分析得出:货物,铁塔,火箭在竖直向上力的作用下,向上通过了一段距离.叉车,直升飞机,燃烧气体分别对货物,铁塔,火箭做了功.原木在水平拉力作用下,沿水平方向前进了一段距离,马的拉力对原木做了功.
根据对图例的引导分析:让学生思考力学里的功包括哪两个必要因素(3)教师小结并板书:
力学里的功包括两个必要的因素:一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上通过的距离.着重指出:“两个”必要因素的含义是缺一不可.只有作用在物体上的力,而物体没有在力的方向上通过距离,即如果物体仍然静止不动,这个力就没有对物体做功.结合课本图15-2,分析两个小朋友做功等于零的道理.如果物体靠惯性运动,虽然在水平方向上通过了距离,但并没有水平方向上的力作用于它,所以没有什么力做功.结合"在极光滑的水平冰面上滑动的冰球"一例,说明没有什么力对冰球做功.从而总结不做功的几种情况。(4)通过学习我们知道了做功的两个必要因素,即力与距离,功的大小与力与距离有关,功的大小如何计算教师提出问题:在拉力F作用下,通过的距离为S;在拉力不变的情况下,通过的距离为2S;请同学比较这两次做功的大小.通过相同的距离S,一次拉力为F,一次为2F,比较这两次做功的大小.通过分析比较,让同学们懂得用力越大,在力的方向上通过的距离越多,做功越多.功的大小与作用在物体上的力成正比,跟物体在力的方向上通过的距离成正比.总结板书功的计算公式和单位:
功等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积.用W表示功,F表示力,s表示物体在力的方向上通过的距离,则功的公式可写成:W=Fs功的单位:在国际单位制中,力的单位是牛顿(N),距离的单位是米(m),功的单位是牛顿·米,它还有一个专用的单位名称叫焦耳,简称焦(J).让学生课后了解科学家焦耳对物理学做出的巨大贡献.1焦=1牛顿·米.教师强调:在运用公式进行计算时,要注意单位的统一,距离的单位一定要用米.其次要让学生知道,做功的的多少只与作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离有关,与物体是否做匀速直线运动无关.再次,让学生知道1焦的物理意义,知道1焦的大小.教师提问:此题中木箱受到几个力的作用,哪个力做了功,对什么物体做了功,重力做了功没有,为什么,学生回答,教师总结.知能训练:(1)小张提着一桶80N的水上坡,已知坡的长度为20m,高度为4m,小张做了多少功(2)小王提着同样重的水,沿水平方向前进了20m,小王做了多少功(3)小李提着80N的水桶,原地不动,停了5min,小李做了多少功(4)讨论本课课后想想议议中的问题课堂小结:教师总结本节课的主要内容,重点强调在力的方向上通过了距离才算是做功,功的计算公式及单位.布置作业:本节课后的练习1,2,3.4、5
小结:
本节主要内容:
1、功的概念
2、做功的必要因素.
3、什么情况下物体做了功,什么情况下物体没有做功.
4、功的计算方法.板书设计:
第一节功
一、功的概念
1、功:当一个力作用在物体上,物体在这个里的作用下通过了一段距离,力学里就说这个物体做了功。
2、功的两个必要的因素:一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上通过的距离。
二、功的计算方法:
1、功的计算公式:
功等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积.用W表示功,F表示力,s表示物体在力的方向上通过的距离.
则功的公式可写成:W=Fs
2、功的单位:
焦耳,简称焦(J).1焦=1牛顿·米.
一功(第2课时)
教材分析:
本节通过实验使学生总结出功的原理是什么?
教学目标:1.知识与技能
●通过实验使学生总结出功的原理是什么
●理解功的原理的含义
2.过程与方法
●培养学生的观察能力.
●初步分析问题和解决问题的能力.3.情感、态度与价值观目标
通过实践操作,使同学们养成实事求是的科学态度,热爱科学的情感.教学重难点:
重点:运用功的公式进行计算.
难点:判断物体是否做功.教学器材:弹簧测力计、杠杆、滑轮、钩码、刻度尺、细绳.教学课时:1课时
1.课前提问
杠杆、定滑轮、动滑轮的优缺点分别是什么?能否制作一个机械,既能省力又能省距离呢?即能否制作出一种省功的机械呢?从而导入新课。
2.探究:
(1)用杠杆提升重物
用弹簧秤匀速拉动绳端,使重物G升高。从弹簧秤读出拉力F的值,用刻度尺测出重物提升的高度h和弹簧秤移动的距离s。
弹簧秤的拉力(动力)对动滑轮做的功:WF=F·s
提高重物,动滑轮克服重力做的功:WF=G·h
重复上述实验两次,比较WF、WF的大小,分析总结
(2)用定滑轮提升重物
用弹簧秤匀速拉动绳端,使重物G升高。从弹簧秤读出拉力F的值,用刻度尺测出重物提升的高度h和弹簧秤移动的距离s。
弹簧秤的拉力(动力)对动滑轮做的功:WF=F·s
提高重物,动滑轮克服重力做的功:WF=G·h
重复上述实验两次,比较WF、WF的大小,分析总结
(3)用动滑轮提升重物
用弹簧秤匀速拉动绳端,使重物G升高。从弹簧秤读出拉力F的值,用刻度尺测出重物提升的高度h和弹簧秤移动的距离s。
弹簧秤的拉力(动力)对动滑轮做的功:WF=F·s
提高重物,动滑轮克服重力做的功:WF=G·h
重复上述实验两次,比较WF、WF的大小,分析总结
(4)用滑轮组提升重物
用弹簧秤匀速拉动绳端,使重物G升高。从弹簧秤读出拉力F的值,用刻度尺测出重物提升的高度h和弹簧秤移动的距离s。
弹簧秤的拉力(动力)对动滑轮做的功:WF=F·s
提高重物,动滑轮克服重力做的功:WF=G·h
重复上述实验两次,比较WF、WF的大小,分析总结
通过实验可得,使用简单机械来提升物体所做的功都不比直接对物体所做的功少。即:使用任何机械都不省功,这叫做功的原理。
板书:
功的原理:使用任何机械都不省功
二机械效率
教学目标:
(一)知识与技能
1、知道有用功、额外功、总功的含义,指出它们之间的关系.
2、能结合实例认识什么是有用功、额外功、总功.理解机械效率的概念,知道机械效率小于1及没有单位的原因.
3、会利用公式η=W有/W总进行有关计算.
(二)过程与方法
经历测量斜面的机械效率的过程.通过参与探究斜面的机械效率的活动,学习拟定简单的科学探究计划和实验方案.
(三)情感、态度与价值观目标
这个实验虽然简单,它却能启发学生:可以利用内能来做功。热机就是把内能转化为机械能的装置。
(板书)热机:各种将蒸汽或燃气的内能转化为机械能的发动机统称为热机。热机就是把内能转化为机械能的装置。
热机的种类有很多,有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
进行新课
汽车是学生常见的交通工具,教师可以从汽车的动力来自于内燃机引入课题。应介绍内燃机的主要特点是:燃料直接在汽缸内燃烧,因而省掉了笨重的锅炉。内燃机是最常见的热机。
介绍内燃机的基本结构结合模型、挂图
一、内燃机
(一)了解内燃机的原理
内燃机的一个工作循环等于飞轮转两圈,也等于四个冲程。
所谓四个冲程指:
1、吸气冲程:进气门打开,排气门关闭,活塞由上端向下运动,汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸取汽缸。
2、压缩冲程:进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,燃料混合物被压缩,压强增大,温度升高。
3、做功冲程:在压缩冲程末尾,火花塞产生电火花,使燃料猛烈燃烧,产生高温高压的燃气,高温高压燃气推动活塞向下运动,并通过连杆带动曲轴转动。(内能—→机械能)
4、排气冲程:进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,把废气排出汽缸。
(二)讨论热机在现代生活中的应用,并结合科学世界讲解现代汽车(可由学生讲解)
很多学生对汽车感兴趣,课前可以安排学生带一些自己喜欢的汽车模型,阅读这篇文章后,让学生谈论一些汽车方面的问题。
二、燃料的热值
燃烧是生活中常见的一种现象,人们利用燃料燃烧来取暖、煮饭,热机也是利用燃料燃烧来获得动力的。首先使学生知道燃料燃烧的本质是化学变化,在燃烧过程中燃料的化学能转化为内能。
1、定义:热值是指1kg某种燃料完全燃烧所放出的热量。
2、物理意义:1Kg的某种燃料完全燃烧放出的热量,叫做这种燃料的热值。
3、单位:J/kg
4、计算公式:Q=mq(q为热值)。
5、关于热值的理解:
① 对于热值的概念,要注重理解三个关键词“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg是针对燃料的质量而言,如果燃料的质量不是1kg,那么该燃料完全燃烧放出的热量就不是热值。某种燃料:说明热值与燃料的种类有关。完全燃烧:表明要完全烧尽,否则1kg燃料化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。
②热值反映的是某种物质的一种燃烧特性,同时反映出不同燃料燃烧过程中,化学能转变成内能的本领大小,也就是说,它是燃料本身的一种特性,只与燃料的种类有关,与燃料的形态、质量、体积等均无关。
6、了解热机效率。
我们把用来做有功的那种部分能量和燃料完全燃烧后放出的能量之比,叫做热机效率。
公式:η=W有用/Q总=W有用/qm
提高热机效率的方法:
(1)、保证良好的润滑,减少因克服摩擦所消耗的能量。
(2)、设法利用废气能量,是提高燃料利用率的重要措施。
7.讨论
讨论提高热机效率的方法和热机的发展对环境的影响,认识热机对文明发展进程的作用和科学技术的发展与进步对人类发展的影响,认识事物的两同性。
作业布置
利用课余时间做关于“内燃机对环境的污染”的社会调查
板书设计
四、热机
1、热机:各种将蒸汽或燃气的内能转化为机械能的发动机统称为热机。
2、内燃机的四个冲程:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
3、燃料的热值
(1)、定义:1kg某种燃料完全燃烧放出的热量,叫做这种燃料的热值。
(2)、单位:J/kg
(3)、关于热值的理解:
① 对于热值的概念,要注重理解三个关键词“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg是针对燃料的质量而言,如果燃料的质量不是1kg,那么该燃料完全燃烧放出的热量就不是热值。某种燃料:说明热值与燃料的种类有关。完全燃烧:表明要完全烧尽,否则1kg燃料化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。
②热值反映的是某种物质的一种燃烧特性,同时反映出不同燃料燃烧过程中,化学能转变成内能的本领大小,也就是说,它是燃料本身的一种特性,只与燃料的种类有关,与燃料的形态、质量、体积等均无关。
4、公式:Q=mq(q为热值)。
5、热机的效率:热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。
公式:η=W有用/Q总=W有用/qm
提高热机效率的途径:(1)、保证良好的润滑,减少因克服摩擦所消耗的能量。
(2)、设法利用废气能量,是提高燃料利用率的重要措施。
五、能量的转化和守恒
教学目标:
(一)知识与技能
1、知道各种形式的能是可以相互转化的.
2、知道在转化的过程中,能量的总量是保持不变的.
3、列举出日常生活中能量守恒的实例.
4、有用能量守恒的观点分析物理现象的意识.
(二)过程与方法
1、通过学生自己做小实验,发现各种现象的内在联系,体会各种形式能量之间的相互转化.
2、通过讨论体会能量不会凭空消失,只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体.
(三)情感态度与价值观
1、通过学生自己做小实验,激发学生的学习兴趣,对物理规律有一个感性的认识.
2、通过学生讨论锻炼学生分析问题的能力.
教学重点与难点:
1、重点:能的转化和守恒定律,强调能的转化和守恒定律是自然科学中最基本定律.
2、难点:运用能的转化和守恒原理计算一些物理习题;运用能的转化和守恒定律对具体的自然现象进行分析,说明能是怎样转化的.
教学器材:教材
教学过程:
引入新课
我们知道物体的动能和热能,是由物体的机械能运动情况决定的能量,内能跟物体内部分子的热运动和分子间的相互作用情况有关。物体内部分子的热运动,物体的机械运动都是物质运动的形式,由于运动形式不同,与之相联系的能量也不相同。
进行新课
一、能量的转化
演示1:划火柴
演示2:用铁锤敲打铁丝
方法点拨:在判断能量是如何转化时,可先找出是哪一种形式的能量减少了,哪一种形式的能量增加了,增加的那一种形式的能量就是由减少的那一种形式的能量转化而来的。
在自然界中能量的转化也是普遍存在的。例子分析:
1.小朋友滑滑梯;2.在气体膨胀做功的现象中;3.在水力发电中;
4.在火力发电厂;5.电流通过电热器时;
6.电流通过电动机。有关能量转化的事例同学们一定能举出许多,请同学分析课件中的图片的能量转化…
学生活动:
活动1:来回迅速摩擦双手
活动2:用钢笔杆在头发或衣服上摩擦后再靠近细小的纸片
演示3:把铁丝放在酒精灯上加热;运动的甲钢球撞击静止的乙钢球,甲球的机械能转移到乙球。在这种转移的过程中能量形式没有变。
(1)自然界存在着多种形式的能量。尽管各种能量我们还没有系统地学习,但在日常生活中我们也有所了解,如跟电现象相联系的电能,跟光现象有关的光能,跟原子核的变化有关的核能,跟化学反应有关的化学能等。
(2)在一定条件下,各种形式的能量可以相互转化和转移(列举学生所熟悉的事例,说明各种形式的能的转化和转移)。在热传递过程中,高温物体的内能转移到低温物体。运动的甲钢球碰击静止的乙钢球,甲球的机械能转移到乙球。在这种转移的过程中能量形式没有变。
三、能量守恒定律
演示3:滚摆实验
问:滚摆越滚越低的过程中,机械能发生了什么变化?减少的机械能到哪里去了呢?
大量事实证明,在普遍存在的能量的转化和转移过程中,消耗多少某种形式的能量,就得到多少其他形式的能量。如在热传递过程中,高温物体放出多少热量(减少多少内能),低温物体就吸收多少热量(增加多少内能);克服摩擦力做了多少功,就有多少机械能转化为能量,但能量的总量不变。就是说某物体损失的能量等于几个物体得到几个物体得到的能量的总和。例如,把烧热的金属块,投到冷水中,冷水,盛水的容器以及周围的空气等,都要吸收热量,它们所吸收的热量总和跟金属块放出的热量相等。再如水电站里,水从高处流下,损失了机械能,一方面由于推动发电机转动而转化为电能,一方面水跟水轮机、管道摩擦而转化为内能。那么水的机械能的损失等于产生的电能和内能的总和。
以上规律是人类经过长期的实践探索,直到19世纪,才确立了这个自然界最普遍的定律棗能量的转化守恒定律。通常把它表述为:
能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总保持不变。
科学工作者经过长期的实践探索,直到19世纪,才确立了这个自然界最普遍的定律——能量守恒定律:…
尽管有的时候,物体某种形式的能量,可能转移到几个物体或转化成几种形式的能量,但能量的总量不变。就是说某物体损失的能量等于几个物体得到的能量的总和。例如,把烧热的金属块,投到冷水中,冷水,盛水的容器以及周围的空气等,都要吸收热量,它们所吸收的热量总和跟金属块放出的热量相等。
方法点拨:根据能量守恒定律,在分析自然现象时如果发现某种形式的能量减少,一定能找到另一种形式能量增加;反之,当某种形式的能量增大时,也一定可以找到另一种形式的能量减少
阅读课本页的科学世界
作业布置
动手动脑学物理
板书设计:
第五节能量的转化和守恒
一、自然界存在着多种形式的能量。
二、在一定条件下,各种形式的能量可以相互转化和转移
三、在能量转化和转移的过程中,能的总量保持不变。
一能源家族
教材分析:
本节主要介绍了能源及其分类,阐述了可再生能源与不可再生能源的区别,通过教材的讲解,培养学生分析问题、解决问题的能力。
教学目标:
1.知识与技能
●记住什么是能源以及能源的种类;
●常识性了解什么是不可再生能源,什么是可再生能源.
2.过程与方法
●培养学生的观察能力.
●初步分析问题和解决问题的能力.
3.情感、态度与价值观目标
通过实践操作,使同学们养成实事求是的科学态度,热爱科学的情感.教学重难点:
重点:能源以及能源的种类
难点:能源以及能源的种类
教学器材:挂图
教学课时:1时
教学过程:
引入新课
我们已经认识了各种形式的能.金属的冶炼、机器的运转、汽车、火车等交通工具的行驶,都需要能量.日常生活中烧饭、取暖、照明等,也需要能量.人类生活的一切活动都需要能量.
新课教学
1.能源
凡是能提供能量的物质资源叫做能源.能源的广泛使用给人类文明带来了巨大进步.我们生活中利用的这些能量,它们的来源在哪里?或者说,我们利用了哪些种类的能源呢?
2.能源的种类
煤、石油和天然气是由古代的动植物在长期地质变迁中形成的,所以称为化石能源.化石能源是当今人类利用的主要能源.我国目前利用的能源中90%以上是煤和石油.煤和石油的开采在我国国民经济中占有举足轻重的地位.我国化石能源的储量尽管丰富,但终究有限,而且开发利用后不能再生,长期大规模开采,终有开采完毕之日.水能是可以再生的,但可供开发的水能资源有限,全世界每年可以开发的水能只占现在能源总需求量的百分之十几.一旦化石能源用完,只靠水能显然不能满足需要.同学们可能说我们可以用电能.要知道电能是由自然界提供的能源转化而来的.像化石能源一样,风能、太阳能、地热能以及核能,是可以直接从自然界获得的.这些可以从自然界直接获取的能源,统称为一次能源.其中煤炭、石油和天然气是当今世界中一次能源的三大支柱,构成了全球能源家族结构的基本框架.我们使用的电能,无法从自然界直接获取,必须通过一次能源的消耗才能得到的能源叫二次能源.包括电力、煤气、汽油、煤油、焦炭、洁净煤、激光和沼气等等.
人类生活中,还广泛利用食物等生命物质中存储的化学能.这类由生命物质提供的能量称为生物质能.生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式.它直接或间接来源于植物的光合作用.地球上的植物进行光合作用所消费的能量,占太阳照射到地球总辐射量的0.2%.这个比例虽不大,但绝对值很惊人,光合作用消费的能量是目前人类能源消费总量的40倍.可见,生物质能是一个巨大的能源.人类和动物从植物或其他动物获取生物质能以维持生命.
化石能源、核能会越用越少,不可能在短期内从自然界得到补充,所以它们属于不可再生能源.而水的动能、风能、太阳能、生物质能,可以在自然界里源源不断地得到,所以它们属于可再生资源.
实际上,自然界提供的能源我们还没有充分利用.化石能源、水能、风能都是来源于太阳的辐射能即太阳能.化石能源可以用完,但太阳能可以说是取之不尽的.自然界存在的潮汐能、地热能也还没有充分利用.随着人类日益深入地认识自然,上世纪还发现了核能.
开发和利用新能源,特别是核能和太阳能,是解决问题的主要出路.
太阳把地面和空气晒热,太阳能转化为内能.晒热的空气上升,空气流动形成风,又转化为风能.太阳把水面和地面晒热,并使一部分水蒸发,蒸发的水汽升到空中形成云,以雨、雪的形式落下来,流入江河,太阳能转化为水能.植物吸收太阳能,发生光合作用,太阳能转化为植物的化学能.植物作为食物被动物吃掉,又转化成动物的化学能.古代的动植物在地质变迁中变为煤、石油、天然气,转化为这些燃料的化学能.
小结:
本节主要学习了:
1、能源的基本概念;
2、能源的分类;
3、可再生能源与不可再生能源的区别。
板书设计:
第一节能源家族
一、能源的概念:
凡是能提供能量的物质资源叫做能源
二、能源的分类:
1、一次能源
2、二次能源
三、可再生能源与不可再生能源
二核能
教材分析:
本节讲解了核聚变、核裂变及其过程,教材对核能的应用做了详细的讲解。
教学目标:
1.知识与技能
●了解核能、核裂变和核聚变.
●了解核能的优点,还要知道它可能带来的问题.
2.过程与方法
●培养学生的观察能力.
●初步分析问题和解决问题的能力.
3.情感、态度与价值观目标
通过图画,使同学们养成实事求是的科学态度,热爱科学的情感.教学重难点:
重点:核聚变、核裂变
难点:核聚变、核裂变的过程。
教学器材:链式反应模型、各种挂图。
教学课时:1时
教学过程:
1.放射现象
科学家们发现铀、钋、镭等元素能够放出射线,这种射线能够穿透黑纸,使照相底片感光,就像光线可以使照相底片感光一样.那么,放出的射线究竟是什么呢?
图1
人们让射线通过很强的磁场,看看它有什么反应,以此来考察它的性质.如图1所示,把一小块放射性物质放在铅盒里,留有一个通道让射线射出,外面加有强磁场.人们发现射线分成了三束.其中两束向相反方向偏转,说明这两束射线由带电粒子组成,而且带有异种电荷.另一束不偏转,说明这束射线是中性的.
偏转较小的那一束叫做α射线,由带正电的α粒子组成,α粒子所带正电荷是电子电荷的两倍,α粒子的质量大约等于氦原子的质量.研究表明,α粒子就是氦原子核.
偏转较大的那一束叫做β射线,研究表明,β射线是高速运动的电子流.
不偏转的那一束叫做γ射线,是一种波长很短的电磁波.
这三种射线都有穿透物质的本领,其中γ射线的穿透本领最强,甚至能穿透水泥墙和薄钢板.由于穿透本领强,所以可利用γ射线来检查金属材料内部有没有砂眼和裂缝,用来检查金属板的厚度.还可利用射线照射种子,使农作物增产.γ射线还可用来检查和医治恶性 肿瘤.
过量的射线照射对人体有伤害作用.在利用放射线时,要注意射线的防护,用铅玻璃板、铅板等把放射性物质与人体隔离开.要防止放射性物质泄漏,以避免对水源、空气和工作场所造成污染.
2.原子、原子核
一切物质由分子组成,分子又由原子组成.有些物质的分子就是一个原子.原子十分小,它的直径不到一个纳米.原子由质子、中子、电子三种粒子组成.质子带正电荷,电子带负电荷,中子不带电.质子和中子的质量比电子大得多,挤在处于原子中心的构成非常小的原子核中,就像几颗豆粒挤在大广场中央一小块弹丸之地一样.
3.核能
质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起,因此原子核十分牢固,要使它们分裂或重新组合是极其困难的.但是,一旦使原子核分裂或聚合,就可能释放出惊人的能量,这就是核能.核能是能源家族的新成员,它包括核裂变能和核聚变能两种主要形式.
4.裂变
图2
科学家发现用中子轰击铀(质量数为的铀),铀核会分裂成大小相差不很大的两部分,这种现象叫做裂变(图3).发生裂变时有核能释放出来,这时裂变后的产物以很大速度向相反方向飞开,与周围的分子碰撞,使分子动能增加,转化为物体的内能.裂变释放的核能十分巨大,1kg铀中的铀核如果全部发生裂变,释放出的能量相当于t标准煤完全燃烧放出的能量.
图3
用中子轰击铀核,铀核才能发生裂变,放出能量.这好比用火柴点燃木材,木材才能燃烧,放出能量一样.假如外界的中子停止轰击,裂变也就停止.然而实验表明,铀核裂变时,还同时放出2~3个中子,放出的中子又可以轰击其他铀核,使它们也发生裂变.这样,裂变将不断地自行继续下去(图3).这种现象叫做链式反应.
图4
如果对裂变的链式反应不加控制,在极短的时间内就会释放出巨大的核能,发生猛烈爆炸,原子弹就是根据这个原理制成的(图4).如果控制链式反应的速度,使核能慢慢地平稳地释放出来,就便于和平利用了.能够缓慢、平稳地释放核能的装置,叫做核反应堆.
5.聚变
科学家们发现,较轻的核结合成较重的核,也能释放能量,这种现象叫做聚变.例如一个氘核(质量数为2的氢核)和一个氚核(质量数为3的氢核)结合时,就释放出核能(图5).
图5
氢弹就是利用轻核聚变制成的.氢弹是一种比原子弹威力更为巨大的核武器.
太阳内部进行着大规模的聚变,释放的核能以电磁波的形式从太阳辐射出来,地球上的生物每天都享用着聚变释放出的能量.
如何实现聚变,如何利用聚变释放的核能,科学家正在积极地探索着.海水中蕴藏着丰富的、可以实现聚变的氚核.科学家预言,通过可控制聚变来利用核能,有望彻底解决人类能源问题.愿同学们今后对此做出贡献.
小结:
本节学习如下内容:
1、放射现象
2、原子、原子核
3、核能
4、裂变
5、聚变
板书设计:
第二节核能
一、放射现象
二、核能
三、裂变与聚变
三太阳能
教材分析:
教材分析了太阳能的优点,并提出了直接利用太阳能的两条途径,使学生在掌握知识的同时,能对常规能源与新能源有一个新的认识。
教学目的:
1.知识与技能
●了解太阳能的优点.
●知道直接利用太阳能的两条途径.
2.过程与方法
●培养学生的观察能力.
●初步分析问题和解决问题的能力.
3.情感、态度与价值观目标
通过课文讲解,使同学们养成实事求是的科学态度,热爱科学的情感.教学重难点:常规能源与新能源的区别
教学器材:有关挂图、录像资料等
教学课时:1时
教学过程:
引入新课
教师:人类利用的常规能源是什么?可以开发利用的新能源有哪些呢?
学生:常规能源有煤、石油、天然气等化石燃料和风力、水力资源等等,可以开发利用的新能源有核能、太阳能、地热能、潮汐能等等.
教师:回答得很好,前面我们已经学习了核能的开发和利用,用铀做燃料的反应堆虽然能大大减少能源的消耗,但是铀的储量也是有限的,而且使用时要产生放射性污染;轻核的聚变虽然比裂变干净,还能释放更多的能量,但是至今还没有真正解决和平利用的问题,所以还要开辟新能源.随着科学技术的发展,人们发现太阳不但一直间接地向人类提供生存和发展的能量,而且还是可能为人类长期地直接提供巨大能量的新能源.今天我们就来学习太阳能.
进行新课
板书:<太阳能>
(1)太阳能的优点
①太阳能十分巨大.
教师:同学们想想,太阳能有什么优点呢?
板书:<(一)太阳能的优点>
学生:太阳能非常巨大,从前面表中可见,太阳能向周围空间辐射的总功率达3.8×瓦.
板书:<1.太阳能十分巨大>
教师:说得很好,太阳能十分巨大.同学们知道太阳能辐射到地球表面的总功率是多少吗?(通过查看课本答:l.7×瓦)
教师:同学们计算一下,太阳每小时辐射到地球的总能量有多少?(学生上黑板计算:1.7×瓦×秒=6.1×焦)
教师:地球每小时从太阳获得的太阳能量有6.1×焦,这比目前全世界在一年内能源生产的总量还多,可见太阳能有多么巨大.
②太阳能供应时间长久.
那么太阳能会不会用完呢?根据科学家推算,太阳像现在这样不停地向外辐射能量,还可以维持60亿年以上,对于人类来说,太阳能可以说是一种取之不尽,用之不竭的永久性能源.
板书:<2.太阳能的供应时间十分长久>
③太阳能分布广阔,获取方便.
教师:我们到哪里去取太阳能?怎样获取呢?(只要太阳能照到的地方,就有太阳能,不用专门去寻找;只要用东西接收就行了,不需要挖掘开采)
教师:很好,所以太阳能的第3个优点是:
板书:<3.太阳能分布广阔,获取方便,无需挖掘开采和运输>
④使用太阳能安全、不污染环境.
太阳能是最干净的能源,开发、利用太阳能不会给我们带来污染.所以,太阳能的第4个优点是:
板书:<4.太阳能安全、不污染环境>
(2)人类直接利用太阳能有两条途径
教师先请同学议论:如何利用太阳能?然后总结.
板书:<(二)直接利用太阳能的两条途径
1.把太阳能转化成内能以供利用>(讲解:例如用太阳炉、太阳能热水器等装置把太阳能转化成内能来做饭、烧水等等,也可用集热器把水加热,产生水蒸气,再推动汽轮发电机发电——这就叫太阳能热电站.)
<2.通过光电转换装置把太阳能直接转化成电能>(讲解:例如用硅光电池——也叫太阳能电池,把太阳能直接转化成电能.太阳能电池的应用已很广泛,像人造卫星上的电源、太阳能汽车上的电源,小型电视机、计算器上的电源,城市道路路灯的电源等等都可用太阳能电池,我国还用太阳能电池做航标灯的电源,铁路信号灯的电源等等)
(3)利用太阳能的困难
教师:既然太阳能有那么多优点,为什么不大量推广、大范围应用呢?目前还有些技术问题没有解决.
板书:<(三)广泛利用太阳能的困难
1.太阳能虽然十分巨大,但它太分散>(讲解:经计算,垂直投射到地面每平方米面积上的太阳能只有几百瓦,所以要大规模开发利用太阳能必须设置庞大的收集和转换能量的系统,目前造价还太高,影响推广.
<2.由于地球的自转和气候、季节等原因,太阳能的功率变化大,不稳定,给正常连续地使用造成困难>
<3.目前太阳能转换器的效率不高>(讲解:光热转换的效率为50~60%,而光电转换的效率只有10%左右.所以还要下大力气研制高转换效率的材料)
(4)结束语
要大规模地直接利用太阳能还要做大量的研究工作,现在已取得一定成果,只要不断努力,必将会不断有新的进展,随着科学技术的进步,应用也将越来越广泛.有人预言,到21世纪,太阳能将会成为人类的重要能源之一.
小结:
本节主要学习内容:
1、太阳能的优点
2、人类直接利用太阳能有两条途径
3、利用太阳能的困难
板书设计:
第三节太阳能
一、太阳能的优点:
1.太阳能十分巨大;
2.太阳能的供应时间十分长久;
3.太阳能分布广阔,获取方便,无需挖掘开采和运输;
4.太阳能安全、不污染环境。
二、直接利用太阳能的两条途径:
三、广泛利用太阳能的困难:
1.太阳能虽然十分巨大,但它太分散;
2.由于地球的自转和气候、季节等原因,太阳能的功率变化大,不稳定,给正常连续地使用造成困难;
3.目前太阳能转换器的效率不高。
四能源革命
教材分析:
本节内容主要是能源的四个文明的讲解,引导学生对未来能源的憧憬。
教学目标:
1.知识与技能
●常识性了解能量转化技术为人类带来的便利.
●初步了解能量转移和能量转化的方向性.
●初步认识科学及其相关技术对人类社会发展的影响,有将科学服务于人类的意识
2.过程与方法
●培养学生的观察能力.
●初步分析问题和解决问题的能力.
3.情感、态度与价值观目标
养成同学们实事求是的科学态度,热爱科学的情感.教学重难点:
重点:1、能量转移和能量转化的方向性;2、培养创新和环保意识。
难点:培养创新和环保意识。
教学器材:植物生长挂图
教学课时:1时
教学过程:
引入新课
太阳能、风能、地热能等,通常要做转化才能被我们所用.人类历史上不断进行着能量转化技术的进步,这就是所谓的能源革命.能源革命导致了人类文明的跃进.让我们先来了解这一人类进步的阶梯吧.
新课教学
1.人类索取能源的历史
远古人类和其他动物一样,只能利用无私的太阳所赐予的天然能源——太阳能.如图16-11所示,各图按能量转移的先后顺序串联起来为:草通过光合作用吸收太阳能,兔子吃草吸收草的能量,人或其他动物吃兔子吸收兔子的能量,猎人通过吸收食物的能量才能进行各种运动.
图1
(1)柴薪马车——农业文明
柴薪是人类第一代主体能源.是人类在能量转化方面最早的一次技术革命.从利用自然火到利用人工火的转变,导致了以柴薪作为主要能源的时代的到来.当时的人类用树枝、杂草等作为燃料,用于燃烧、煮食和取暖,这就是人类第一次能源革命.相对于当时的人口和当时的生产力,柴薪是一种数量巨大、能够方便获取的可再生能源,它们不仅用于燃烧,还被用于饲养牲畜,靠人力、畜力并利用一些简单机械作动力,从事手工生产和交通运输活动.从远古时代直至中世纪,在马车的低吟声中,人类度过了近一万年的悠长的农业文明时代.
(2)煤炭蒸汽机——工业文明
蒸汽机的发明是人类利用能量的新里程碑.人类从此逐步以机械动力大规模代替人力和畜力,它直接导致了第二次能源革命.人类的主要能源由柴薪向煤、石油、天然气等化石能源转化.
18世纪西欧产业革命开创的工业文明,逐步扩大了煤炭的利用.煤气灯的使用,照亮了人类的漫漫长夜.蒸汽机的发明,使煤炭一跃成为第二代主体能源,以煤炭作燃料的蒸汽机的应用,使纺织、冶金、采矿、机械加工等工业获得迅速发展.同时,蒸汽机车、轮船的出现,使交通运输业得到巨大进步.19世纪以来,电磁感应现象的发现,使得由蒸汽机作为动力的发电机开始出现,煤炭作为一次能源被转换成更加便于输送和利用的二次能源—— 电能.
电能是由其他形式的能转化来的二次能源.它最终还要转化为光能、内能、动能等其他形式的能,才能为人类所用.电能被广泛应用,是由于它的优势是便于输送和转化.
(3)石油内燃机——现代文明
公元前年,中国人首先发现石油是一种可燃的液体.年,美国宾西法尼亚州打出了世界上第一口油井,石油工业由此发端.19世纪末,人们发明了以汽油和柴油为燃料的奥托内燃机和狄塞尔内燃机.年,福特研制成功了第一辆汽车.此后,汽车、飞机、柴油机轮船、内燃机车、石油发电等,将人类飞速推进到现代文明时代.到20世纪60年代,全球石油的消费量超过煤炭,成为第三代主体能源.
20世纪40年代,物理学家发明了可以控制核能释放的装置——反应堆,拉开了以核能为代表的第三次能源革命的序幕.几十年来,核电已经成为一种相当成熟的技术.由于核电比火电更清洁、安全、经济,核能在许多经济发达国家已经成为常规能源.
(4)绿色能源革命——未来文明
随着全球人口的急剧膨胀,人类的能源消费大幅度增长.众所周知,煤炭、石油均为矿物能源,是古生物在地下历经数亿年沉积变迁而形成的,不可再生,其储量极为有限.按现代的能源消耗,世界上的石油、天然气和煤等生物化石能源将在几十年至年内逐渐耗尽.另外,大量矿物能源的燃烧,是造成大气污染、“酸雨”和“温室效应”的罪魁祸首.
60年代以来,“能源革命”的呼声日渐高涨.“能源革命”的目的,是以绿色能源,包括新能源(如核能)和可再生能源(包括水电能、太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等)逐步代替矿物能源.绿色能源将有望为21世纪人类社会的发展提供持久的动力.
2.能量转化和能量转移的方向性
在课本中豆子生长的过程,按顺序应为B、A、C、F、E、D.我们在电影、电视中看到,可以通过技术处理使植物生长、花开的次序逆向,但在现实世界中这是不可能的.自然界的实际过程是有方向性的.
冬天,火炉把自己的内能传递给房间里的空气,供人们取暖;到了春天,能够把这些内能重新收集起来,来年再用吗?显然不能.一般情况下,内能只能从高温物体转移到低温物体,不能相反.否则会引起其他的变化,消耗别的能.
汽车制动时,由于摩擦,动能转变成了地面、空气的内能,这些能量能够自动地用来再次开动汽车吗?显然不能.这些能量虽然没有消失,但是我们不能利用它.
能量的转化、能量的转移,都是有方向性的.我们是在能量的转化或转移过程中利用能量的,因此,不是什么能量都可以利用.能源的利用是有条件的,也是有代价的.有的东西可以成为能源,有的却不能.
小结:
本节主要学习了:
1、人类索取能源的历史
2、能量转化和能量转移的方向性
板书设计:
第四节能源革命
一、人类索取能源的历史:
(1)柴薪马车——农业文明
(2)煤炭蒸汽机——工业文明
(3)石油内燃机——现代文明
(4)绿色能源革命——未来文明
二、能量转化和能量转移的方向性
能量的转化、能量的转移,都是有方向性的
五能源与可持续发展
教材分析:
本节教材从能源对环境的影响出发,说明能源的可持续发展在重要性。
教学目标: