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2017-2018学年高中物理人教版必修2教案:第七章 机械能守恒定律 第1节 追寻守恒量__能量1 全面版_图文

§7.1 追寻守恒量

课标要求 学习水平为理解

知识

1、了解“追寻守恒量”这一物理学的基本观点和思想;

与能力

2、知道动能和势能的概念;

3、会分析生活中有关机械能转化的问题;

过程

1、体会伽利略斜面实验的思想方法,了解能量概念的引入过程;2、体会

教学目标

与方法

“追寻守恒量”这种变化之中抓不变的研究策略;

情感态度价值 1、通过“追寻守恒量”,使学生领会寻找守恒量是科学研究的重要思想



方法,初步树立能量转化与守恒的观点;

2、通过展示生活中的一些物理现象,使学生进一步体会能量守恒的普遍

性;

教材分析

重点 难点

了解动能和势能的概念,在动能和势能的转化过程中体会能量守恒 认识到守恒是自然界的重要规律

教学设计

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

一、引入

介绍本节课的学习任务和学习目标。

新课

提出问题:“守”是什么意思?“恒”是什么 积极思考,回答问题。 首先弄清“守

1、守恒的 意思?两个字组成的“守恒”一词应是什么意思?

恒量”的字面

含义 “守恒量”又是什么意思?

含义,明确

小结:“守恒”意为保持不变,“守恒量”也就

“追寻守恒

是保持不变的量。

量”的学习任

务。

展示生活中

案例 1:放学后,两个小孩在家中下象棋。下完棋

的一些守恒

后,当他们收拾象棋时,忽然发现少了 3 颗棋子,

关系的案例,

他们找啊找,发现门后有 1 颗,墙角有 1 颗,但还

使学生体验

2、守恒的 是少 1 颗。他们不放弃,继续寻找,终于在地毯下

守恒的普遍

普遍性 找到了最后 1 颗棋子。

性。

根据建构主

义理论,学生

在对生活案

例的认识过

程中完善自

己对守恒量

的认知结构。

问题:支撑两个小孩能够坚持找到最后 1 颗棋子的 积极思考,回答问题。 使 学 生 体 会

信念是什么?

生活中数量

小结:棋子的总数是不变的,我们可以说棋子

的守恒。

的数量是守恒的。

案例 2:自来水公司抄表员最近发现,某小区一单

元楼的自来水管道的总表读数和各住户家中分表读 积极思考,各抒己见,

数总和不一致。对于这个问题,你有什么想法? 给出各种想法。

积极思考,回答问题。

问题:支撑你们提出这些想法的依据是什么? 小结:流过管道总表的水的总体积和单元楼内消耗 的水的总体积是守恒的。 案例 3:装有沙子的 A、B 两个小烧杯,将 A 中的沙

使学生体会

子再倒入 B 中一些。两个烧杯 A、B 和沙子的总质量 积极思考,回答问题。 生 活 中 体 积

如何变化?

的守恒。

积极思考,回答问题。

问题:支撑你们有这种想法的依据是什么?

小结:在上述过程中,A 烧杯和杯中沙子的总质量

减少,B 烧杯和杯中沙子的总质量增加,但 A、B 两

烧杯和沙子的总质量是守恒的。 案例 4:化学反应方程式

使学生体会 生活中质量

问题:我们依据什么来配平化学方程式?

积极思考,回答问题。 的守恒。

小结:我们需要根据原子数守恒、电荷守恒来配平

化学反应方程式。

总结:由此可见,事物在变化过程中,某些量

总是保持不变的,这种现象叫做守恒。守恒现象在

生活中是普遍存在的。

问题:那我们为什么要追寻守恒量呢? 介绍诺贝尔物理学奖获得者、德国物理学家劳 厄的名言:物理学的任务是发现普遍的自然规律。 因为这样的规律的最简单的形式之一表现为某种物 理量的不变性,所以对于守恒量的寻求不仅是合理

使学生体会 化学中原子 数和电荷的 守恒。

的,而且也是极为重要的研究方向。

引用物理学 家劳厄的名

言,强调追寻 守恒量的重 要性和必要 性。

小结:自然界中物质千变万化,但这种变化是 有规律的,守恒现象就是自然界中是普遍存在的一 种客观规律,物理学的研究任务就是要发现物质运 动变化的规律性,而寻找守恒量也就是物理学研究 的一个重要方向,我们在学习物理过程中追寻守恒 量既是十分重要的,又是十分必要的。

课件展示伽利略斜面实验。

回忆伽利略理想斜面 实验。

问题:请描述小球从左侧斜面高度 h 处静止释

放后,如何运动?

积极思考,提问学生回 精 确 描 述 伽

问题:小球从 A 到 O,再从 O 到 B,高度 h 和速度 v 如何变化?

答问题。

利略理想斜

面实验,经历

积极思考,回答问题。 发 现 能 量 守

问题:小球从 A 到 O 过程中,高度 h 降低,速度 v

恒的过程。

增加;从 O 到 B 过程中,高度 h 升高,速度 v 减小;

到达右侧高度 hˊ与左侧高度 h 什么关系? 积极回答问题。
问题:为什么小球到达右侧高度 hˊ和左侧高度 h

相同,什么条件下才相同?

问题:在斜面是光滑的条件下,小球能够到达相同 积极回答问题。

高度。如果我们将右侧斜面的倾角减小,让右侧斜

面平缓一些,小球到达的最大高度还同左侧高度一

样吗?

问题:小球在光滑的斜面上似乎记得原来自己的高 积极回答问题。

度一样,不过“记得”两个字不是物理语言。小球

在运动过程中,它的高度 h 和速度 v 之间存在着怎

样的关系?

积极思考,回答问题。

问题:小球在运动过程中,它的高度 h 和速度 v 此

消彼长,这其中是否存在着某个守恒量呢?

问题:高度 h 守恒吗?为什么?

积极思考。

问题:速度 v 守恒吗?为什么?

积极回答问题。

问题:高度 h 和速度 v 之和守恒吗?为什么? 积极回答问题。

问题:h 和 v 的单位不同,不能直接相加,因此它 积极思考,回答问题。 们的和不守恒。既然这样,是不是 h 和 v 背后隐藏 着某个量,它同 h 和 v 的某种形式有关,是守恒量 呢?这个守恒量是什么呢?

问题:回忆一下初中时候我们分析伽利略斜面实验, 积极思考,回答问题。

那时候我们提过,与小球高度 h 和速度 v 有关的量

分别是什么来着?

积极思考,回答问题。

问题:与小球高度 h 有关的是重力势能,与速度 v

有关的是动能,它们是能量的两种存在形式,前面

高度 h 和速度 v 背后隐藏的守恒量就是能量,你能

给出能量的概念吗?

积极思考。

展示诺贝尔物理学奖获得者、美国物理学家费曼的 全 班大声 朗读费曼 的

名言:有一个事实,如果你愿意,也可以说一条定 名言。

律,支配着至今所知的一切自然现象……这条定律

称做能量守恒定律。它指出某一个量,我们把它称

为能量,在自然界经历的多种多样的变化中它不变

化。那是一个最抽象的概念……

小结:能量是一个非常抽象的概念,它是伴随

人类对能量守恒的认识同步发展起来的。伽利略斜

面实验中已经蕴含着能量的概念,但伽利略、以及

使学生领会

后来的牛顿都没有提出能量的概念。

能量的概念。

二、新课

展示高高堆起来的巨石和高速行驶的赛车图

教学

片。

1、分析伽

问题:巨石和赛车所具有的能量分别是什么?

利略斜面

问题:我们把相互作用的物体凭借其位置而具

实验 有的能量叫势能;物体由于运动而具有的能量叫动 积极思考,回答问题。

能。

问题:常见的势能有重力势能,如巨石和小球

凭借其高度而具有的势能,此外,还有一种势能,

当我们将弹簧拉伸或压缩,弹簧具有的势能叫什么

势能?

小结:动能、重力势能和弹性势能统称机械能,

各种能量之间是可以相互转化的,但在转化过程中, 积极回答

能量的总量是守恒的。

问题:分析伽利略斜面实验中,小球从 A 到 O,

从 O 到 B 能量是如何转化的?

小结:在理想斜面实验中,斜面是光滑的,小球从 积极思考,提问学生回 左侧斜面高度 h 处静止释放,A 点具有最大重力势 答问题。 能,动能为零;从 A 到 O,重力势能减小,动能增

加,O 点具有最小重力势能,最大动能;从 O 到 B, 重力势能增加,动能减小,B 点具有最大重力势能, 动能为零,整个过程中机械能守恒。
问题:若伽利略斜面不是光滑的,小球从左侧 斜面高度 h 处滚下,还能到达右侧斜面高度 h 处吗? 机械能还守恒吗?

问题:既然机械能不守恒,机械能减小了,那减小

的机械能跑哪儿去了呢?

积极思考,回答问题。

问题:除了机械能、内能外,自然界还存在着哪些

形式的能量呢?

积极思考,回答问题。

小结:由于小球和斜面之间的摩擦,以及空气阻力

的影响,小球部分机械能转化成了内能,机械能虽

然不守恒,但总能量仍然是守恒的。因此,能量守

恒依然是成立的,同时根据能量守恒定律,我们还

可以用来发现新的能量存在形式和新物质。

应用 1:小球“碰鼻”游戏 将一个小铁球用细绳悬挂在黑板上,让一个勇
敢的学生将小铁球拉到鼻尖处静止释放,其他学生 积极参与,观察同学仔 观察小铁球的运动情况以及在小铁球摆回来时该学 细观看,回答问题。 生的反应。

积极回答问题。
问题:小球在摆动过程中,参加游戏同学是否安全? 为什么会这样?
小结:在小球运动过程中,忽略空气阻力影响 下,小球的动能和势能相互转化,机械能守恒,小 球摆回来的最高点不会超过起始高度。由于空气阻 力的影响,小球摆回来的高度肯定没有原来的高度 认真观看 高,因此,参与游戏的同学是安全的。 应用 2:播放一段游乐场过山车运动的情景片段, 让学生观看。

激发学生的 兴趣,利用实 验说明小球 运动的最高 点不会超过 起始高度,加 深学生对能 量守恒的直 观认识,在游 戏中体验能 量守恒。

2、能量概



积极思考,回答问题。 密 切 联 系 学

问题:过山车沿轨道向轨道最高点运动过程中,以

生生活,感受

及从轨道最高点向轨道最低点运动过程中,能量如 积极思考,回答问题。 游 戏 中 能 量

何转化?

的守恒。

问题:考虑到实际轨道并不是光滑的,过山车在上 述运动过程中能量如何转化?
回忆开普勒行星运动 小结:过山车运动过程中动能和重力势能相互转化, 定律。 如果考虑到过山车和轨道之间的摩擦,动能、重力 势能和内能之间发生能量转化,但总能量守恒。 应用 3:展示一幅行星绕太阳运行的 Gif 动态图片。
积极回答问题。

问题:行星绕日运动,行星在近日点和远日点

3、动能和 势能

哪个位置速度大? 问题:行星在近日点速度大,动能大;在远日
点速度小,动能小;从远日点到近日点运动动能增 加,从近日点到远日点动能减小,增加的动能是由 什么能转化而来的,减小的动能又转化成了什么 能?

积极思考,回答问题。 使学生领会 行星绕日运 动过程中机 械能守恒。

小结:行星绕日运行,伴随着动能和引力势能 的转化,行星从远日点到近日点运动,引力势能转 化为动能,引力势能减小,动能增加;从近日点到 远日点运动,动能转化为引力势能,动能减小,引 认真观察图片。 力势能增加,但机械能守恒。 应用 4:展示一幅弓箭手拉弓射箭的 Gif 动态图片。

积极思考,回答问题。

问题:被拉伸的弓箭具有什么能?当弓箭被射 出去过程中,能量如何转化?
小结:发生形变的弓箭具有弹性势能,弓箭被 射出去过程中,弹性势能转化为动能,总能量守恒。 应用 5:播放一段有关潭柘寺“怪坡”的新闻视频 片段。
认真观看。

使学生领会 弹性势能和 动能之间的 转化过程,机 械能守恒。

问题:关闭发动机的汽车,沿怪坡的低处从静 止开始往高处运动,重力势能如何变化?动能如何 变化?机械能如何变化?
问题:汽车自动向坡顶运动,机械能增加,违 积极回答问题。 反了能量守恒定律。如何解释这一现象?

小结:“怪坡”所谓的下坡路是个假象,实际 积极思考,回答问题。 上汽车所在的下坡路实为上坡路,汽车空挡是从“怪 坡”的高处向低处运动,并没有违反能量守恒定律。

对本堂课的学习内容进行小结。 总结:同学们从小开始,就已经在生活中逐步 认识体会到了数量守恒、体积守恒和质量守恒等守 恒现象,随着认识的深入,今天又认识到了更抽象 的能量守恒现象。能量的转化和守恒定律是自然界 普遍遵循的重要基本规律,今后,同学们在分析解

在分析实际 问题过程中, 强化学生对

决实际物理问题过程中,应积极利用能量转化和守 恒的观点来思考问题。
问题:不同形式的能量之间可以相互转化,但 转化过程又是通过什么方式来完成的呢?

能量守恒正 确性的认识。

4、能量守 恒的应用

为功的学习 埋下伏笔。

三、课堂 小结

板书 设计

§7.1 追寻守恒量 能量:某种守恒量,变中有恒 动能:物体由于运动而具有的能 势能:物体凭位置而具有的能 各种能量可相互转化

作业
课后 反思

预习 7.2 节功
1、伽利略理斜面实验,虽然以前做过,但起码应当利用 flash 动画展示一下小球运动的动 态过程,这样才能更加直观地为能量概念的得出创造更加有效的教学情境。 2、课堂总结时,由于紧张,没有按照教学设计,提出事前设计好的问题,为功的教学做好 铺垫。 3、今后教学过程中,要精炼教学语言,留出适当时间,让学生自主提出生活中有关能量守 恒的实例,并对其进行分析,这样才能有效检验学生对能量守恒是否深刻领会。

选择朋友要经过周密考察,要经过命运的考验,不论是对其意志力还是理解力都应事先检验,看其是否值得信赖。此乃人生成败之关键,但世人对此很少费心。虽然多管闲事也能带来友谊,但大 多数友谊则纯靠机遇。人们根据你的朋友判断你的为人:智者永远不与愚者为伍。乐与某人为伍,并不表示他是知已。有时我们对一个人的才华没有信心,但仍能高度评价他的幽默感。有的友谊 不够纯洁,但能带来快乐;有些友谊真挚,其内涵丰富,并能孕育成功。一位朋友的见识比多人的祝福可贵得多。所以朋友要精心挑选,而不是随意结交。聪明的朋友则会驱散忧愁,而愚蠢的朋

友会聚集忧患。此外,若想让友谊地久天长。这需要技巧和判断力。有的朋友需近处,有的则需远交。不善言谈的朋友可能擅长写信。距离能净化近在身边无法容忍的缺陷。交友不宜只图快乐, 也要讲求实用。一位朋友等于一切。世间任一美好事物的三大特点,友谊兼而有之:真、善、专一。良友难遇,如不挑选则更难求。保住老朋友,比结交新朋友更重要。交友当寻可长久之友,如 得其人,今日之新交,他年自成老友。最好的朋友是那些历久常新,能与之共享生活体验者。没有朋友的人生是一片荒原。友谊使欢乐加倍,痛苦减半;它是应对厄运的不二良方,是可以滋润心 田的美酒。




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