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- 2021-05-26 发布
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§7.1 追寻守恒量
课标要求 学习水平为理解
教学目标
知识
与能力
1、了解“追寻守恒量”这一物理学的基本观点和思想;
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
与方法
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
“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
观
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 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
难点 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
新课
1、守恒的
含义
2、守恒的
普遍性
介绍本节课的学习任务和学习目标。
提出问题: “守”是什么意思?“恒”是什
么意思?两个字组成的“守恒”一词应是什么意思?
“守恒量”又是什么意思?
小结:“守恒”意为保持不变,“守恒量”也就
是保持不变的量。
案例 1:放学后,两个小孩在家中下象棋。下完棋
后,当他们收拾象棋时,忽然发现少了 3 颗棋子,
他们找啊找,发现门后有 1 颗,墙角有 1 颗,但还
是少 1 颗。他们不放弃,继续寻找,终于在地毯下
找到了最后 1 颗棋子。
积极思考,回答问题。 首先弄清“守
恒量”的字面
含 义 , 明 确
“ 追 寻 守 恒
量”的学习任
务。
展 示 生 活 中
的 一 些 守 恒
关系的案例,
使 学 生 体 验
守 恒 的 普 遍
性。
根 据 建 构 主
义理论,学生
在 对 生 活 案
问题:支撑两个小孩能够坚持找到最后 1 颗棋
子的信念是什么?
小结:棋子的总数是不变的,我们可以说棋子
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
数总和不一致。对于这个问题,你有什么想法?
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
积极思考,回答问题。
积极思考,各抒己见,
给出各种想法。
积极思考,回答问题。
积极思考,回答问题。
例 的 认 识 过
程 中 完 善 自
己 对 守 恒 量
的认知结构。
使 学 生 体 会
生 活 中 数 量
的守恒。
使 学 生 体 会
生 活 中 体 积
的守恒。
子再倒入 B 中一些。两个烧杯 A、B 和沙子的总质量
如何变化?
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
问题:我们依据什么来配平化学方程式?
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
的,而且也是极为重要的研究方向。
积极思考,回答问题。
积极思考,回答问题。
使 学 生 体 会
生 活 中 质 量
的守恒。
使 学 生 体 会
化 学 中 原 子
数 和 电 荷 的
守恒。
引 用 物 理 学
家 劳 厄 的 名
言,强调追寻
守 恒 量 的 重
二、新课
教学
1、分析伽
利略斜面
实验
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。
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?
问题:小球从 A 到 O,再从 O 到 B,高度 h 和速
度 v 如何变化?
问题:小球从 A 到 O 过程中,高度 h 降低,速
度 v 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?
问题:为什么小球到达右侧高度 hˊ和左侧高
回忆伽利略理想斜面
实验。
积极思考,提问学生回
答问题。
积极思考,回答问题。
积极回答问题。
积极回答问题。
要 性 和 必 要
性。
精 确 描 述 伽
利 略 理 想 斜
面实验,经历
发 现 能 量 守
恒的过程。
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?
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?
问题:速度 v 守恒吗?为什么?
问题:高度 h 和速度 v 之和守恒吗?为什么?
问题:h 和 v 的单位不同,不能直接相加,因
此它们的和不守恒。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,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?
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?
积极回答问题。
积极思考,回答问题。
积极思考。
积极回答问题。
积极回答问题。
积极思考,回答问题。
积极思考,回答问题。
积极思考,回答问题。
积极思考。
全班大声朗读费曼的
名言。
2、能量概
念
3、动能和
势能
展示诺贝尔物理学奖获得者、美国物理学家费
曼的名言:有一个事实,如果你愿意,也可以说一
条定律,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
后来的牛顿都没有提出能量的概念。
展示高高堆起来的巨石和高速行驶的赛车图
片。
问题:巨石和赛车所具有的能量分别是什么?
问题:我们把相互作用的物体凭借其位置而具
有的能量叫势能;物体由于运动而具有的能量叫动
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,
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
球从左侧斜面高度 h 处静止释放,A 点具有最大重
力势能,动能为零;从 A 到 O,重力势能减小,动
积极思考,回答问题。
积极回答
积极思考,提问学生回
答问题。
使 学 生 领 会
能量的概念。
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?
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?
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
观察小铁球的运动情况以及在小铁球摆回来时该学
生的反应。
积极思考,回答问题。
积极思考,回答问题。
积极参与,观察同学仔
细观看,回答问题。
激 发 学 生 的
兴趣,利用实
4、能量守
恒的应用
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
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。
问题:过山车沿轨道向轨道最高点运动过程中,
以及从轨道最高点向轨道最低点运动过程中,能量
如何转化?
积极回答问题。
认真观看
积极思考,回答问题。
积极思考,回答问题。
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。
密 切 联 系 学
生生活,感受
游 戏 中 能 量
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?
小结:过山车运动过程中动能和重力势能相互
转化,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。
问题:行星绕日运动,行星在近日点和远日点
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?
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
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。
回忆开普勒行星运动
定律。
积极回答问题。
积极思考,回答问题。
认真观察图片。
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。
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。
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
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
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
认真观看。
积极回答问题。
积极思考,回答问题。
使 学 生 领 会
弹 性 势 能 和
动 能 之 间 的
转化过程,机
械能守恒。
在 分 析 实 际
问题过程中,
强 化 学 生 对
能 量 守 恒 正
确性的认识。
三、课堂
小结
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?
为 功 的 学 习
埋下伏笔。
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 预习 7.2 节功
课后
反思
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。
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