云南省峨山彝族自治縣高中物理第七章機械能守恒定律教案（打包20套）新人教版必修2.zip

云南省峨山彝族自治縣高中物理第七章機械能守恒定律教案（打包20套）新人教版必修2.zip,云南省,峨山彝族自治縣,高中物理,第七,機械能,守恒定律,教案,打包,20,新人,必修 10．能量守恒定律與能源 三維目標 知識與技能 理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散； 過程與方法 通過對生活中能量轉化的實例分析，理解能量守恒定律的確切含義。 情感、態(tài)度與價值觀 1．感知我們周圍能源的耗散，樹立節(jié)能意識； 2．通過能量守恒定律的教學，讓學生領略物理規(guī)律的和諧美和簡潔美，發(fā)展對科學的好奇心與求知欲。 教學重點 能量守恒定律的內容。 教學難點 1．理解能量守恒定律的確切含義； 2．能量轉化的方向性。 教學方法 教師啟發(fā)、引導，學生自主閱讀、思考，并討論、交流學習成果。 教學工具 投影儀、教學錄像或課件。 教學過程 ［新課導入］ 我們已學習了多種形式的能，請同學們說出你所知道的能量形式。我們還知道不同能量之間是可以相互轉化的，請你舉幾個能量轉化的例子。 在一個玻璃容器內放入沙子，拿一個小鐵球分別從某一高度釋放，使其落到沙子中。小球運動過程中機械能是否守恒？請說出小球運動過程中能量的轉化情況。 在盛有水的玻璃容器中放一小木塊，讓小木塊在水中上下浮動，過一段時間，小木塊停止運動。小木塊運動過程中機械能是否守恒？請說出小球運動過程中能量的轉化情況。 以上實驗表明，各種形式的能量可以相互轉化，一種能量減少，必有其他能量增加，一個物體的能量減少，必定其他物體能量增加，能量的總和并沒有不化。這就是我們今天要學習的能量守恒定律。 ［新課教學］ 一、能量守恒定律 1．自然現(xiàn)象之間的普遍聯(lián)系 我們可以從千差萬別的各種自然現(xiàn)象中抽象出一個共通的量──能量，這說明不同的運動形式在相互轉化中有數(shù)量上的確定關系。 科學家們一直在關注自然現(xiàn)象之間的普遍聯(lián)系 …… 1801年 戴維發(fā)現(xiàn)電流的化學效應（電和化學的聯(lián)系） 1820年 奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應（電和磁的聯(lián)系） 1821年 塞貝克發(fā)現(xiàn)溫差電現(xiàn)象（熱和電的聯(lián)系） 1831年 法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象（電和磁的聯(lián)系） 1840年 焦耳發(fā)現(xiàn)電流的熱效應（電和熱的聯(lián)系） 1842年 邁爾表述了能量守恒定律，并計算出熱功當量的數(shù)值（力和熱的聯(lián)系） 1843年 焦耳測定了熱功當量的數(shù)值（力和熱的聯(lián)系） 1947年亥姆霍茲在理論上概括和總結能量守恒定律 …… 我們在初中學過的聲、光、熱、電、磁、力等各種現(xiàn)象，都與能量有著密切聯(lián)系。本章描述的機械能守恒定律是普遍的能量守恒定律的一種特殊形式。包括機械能守恒在內的能量守恒思想的萌芽，盡管出現(xiàn)時都是十分模糊的，卻是后人總結和概括出普遍的能量守恒定律的依據(jù)。 2．能量守恒定律確立的兩類重要事實 導致能量守恒定律最后確立的兩類重要事實是：確認了永動機的不可能性和發(fā)現(xiàn)了各種自然現(xiàn)象之間相互聯(lián)系與轉化。到了19世紀40年代前后，科學界已經(jīng)形成了一種思想氛圍，即用聯(lián)系的觀點去觀察自然。不僅各種機械能之間可以相互轉化，電流也可以產(chǎn)生化學效應，電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象可以相互轉化，熱和電也可以相互轉化……這預示著，到了把分立的環(huán)節(jié)連成一體的時候了，也就是到了建立能量轉化與守恒定律的時候了。在這種情況下，不同國家、不同領域的十幾位科學家，以不同的方式，各自獨立地提出能量守恒定律，其中，邁爾、焦耳、亥姆霍茲的工作最有成效。 3．能量守恒定律的內容 能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。這個規(guī)律叫做能量守恒定律（law of energy conservation）。 在能量守恒定律發(fā)現(xiàn)之后，曾有人懷疑某種過程“能量不守恒”。但是，進一步研究又發(fā)現(xiàn)，原來是漏掉了人類尚不認識的一種新形式的能量。如果把這種新形式的能量計算在內，總能量依然守恒。能量守恒定律經(jīng)受住了新的檢驗。 4．能量守恒定律建立的意義 能量守恒定律的建立，是人類認識自然的一次重大飛躍，是哲學和自然科學長期發(fā)展和進步的結果。它是最普遍、最重要、最可靠的自然規(guī)律之一，而且是大自然普遍和諧性的一種表現(xiàn)形式。和諧美是科學的魅力所在。 【思考與討論】 1．既然能量是寧恒的，不可能消滅，為什么我們還要節(jié)約能源？ 2．歷史上曾有人設想制造一種不需要消耗任何能源就可以不斷做功的機器，即永動機，這樣的機器能不能制成？為什么？ 二、能源和能量耗散 1．能源 （1）能源 能夠提供可利用能量的物質。 （2）利用能源的三個時期 能源是人類社會活動的物質基礎。人類利用能源大致經(jīng)歷了三個時期，即柴薪時期、煤炭時期、石油時期。自工業(yè)革命以來，煤和石油成為人類的主要能源。到了20世紀50年代，世界石油和天然氣的消耗量超過了煤炭。 煤炭和石油是古代植物和動物的遺體在地層中經(jīng)過一系列生物化學變化而生成的，與古生物化石有些相似，所以有時叫做化石能源。 （3）能源的分類 ①常規(guī)能源和新能源 a．常規(guī)能源 人類目前消耗的能量主要來自煤、石油、天燃氣等，人們把煤、石油、天然氣叫做常規(guī)能源。 b．新能源 風能、水流動時的機械能、大陽能、沼氣、核能等。 ②可再生能源和不可再生能源 a．可再生能源 水流能、風能是可再生能源。 b．不可再生能源 石油、煤炭等能源物質，如果消耗完了就沒有了，是不可再生能源。 ③清潔能源和非清潔能源 a．清潔能源 為“綠色環(huán)保”能源。太陽能的利用不污染環(huán)境，它是一種清潔能源 b．非清潔能源 （4）大量消耗常規(guī)能源帶來的社會問題 ①能源枯竭 煤炭和石油資源是有限的。以今天的開采和消耗速度，石油儲藏將在百年內用盡，煤炭資源也不可能永續(xù)。隨著生產(chǎn)力的迅速發(fā)展，使得能源的消耗也急劇增長，研究人員估計：按照目前的石油開采速度，地球上的石油儲藏將在幾十年內全部產(chǎn)完，煤的儲量稍多一些，但也將在二百多年的時間內采完。所以常規(guī)能源不是取之不盡，用之不竭的。 ②環(huán)境污染 與此同時，大量煤炭和石油產(chǎn)品在燃燒時排出的有害氣體污染了空氣，改變了大氣的分。能源短缺和環(huán)境惡化已經(jīng)成為關系到人類社會能否持續(xù)發(fā)展的大問題。 例一：石油和煤炭燃燒時產(chǎn)生的二氧化碳增加了大氣中二氧化碳的含量，由此產(chǎn)生了溫室效應，使得地面的氣溫上升，兩極的冰雪熔化，海平面上升，淹沒沿海城市，海水向河流倒灌、耕地鹽堿化等. 例二：常規(guī)能源的使用會產(chǎn)生有毒氣體和浮塵，能引起人的多種疾病。 常規(guī)能源的短缺和由這類能源利用所帶來的環(huán)境污染，使得新能源的開發(fā)成為當務之急。 （5）各種能源的內在聯(lián)系 大海中的水被太陽曬熱、蒸發(fā)，變成云，變成雨，降落在高山上，匯成河流，所以宏觀上也可以說：水力發(fā)電站輸出的電能來自太陽。有人說：煤和石油的能量也來自太陽，那么，太陽能通過什么途徑變成了煤礦和石油中的化學能？ 地球上的各種能源中，太陽輻射能(簡稱太陽能)占著特別重要的地位。除了人的食物中的能量是來源于太陽能外，草木燃料、化石燃料、風力、流水、海流、海洋熱能的能量也來源于太陽能.盡管太陽向四面八方輻射的熱量僅有二十二億分之一到達地球大氣的最高層，并且還有一部分被大氣層反射和消耗在加熱空氣上，然而，每秒鐘到達地面上的總量還高達80萬億千瓦.這一能量是很大的，如果用它來發(fā)電，就可以得到比現(xiàn)在全世界發(fā)電總量大約數(shù)萬倍以上的電力.太陽能是地球上可以獲得的、能連續(xù)供應的最大能源，真可謂“取之不盡，用之不竭”。 太陽能的利用，有間接利用和直接利用兩種形式，所謂間接利用，就是利用草木燃燒、化石燃料、風力、水力、海洋熱能、海流動能和各種被固定的太陽能(如沼氣、海洋生物)的能量.學了生物后，你就會理解草木燃料、化石燃料、海洋生物等的能量是被固定的太陽能，所以煤又被稱為太陽石.據(jù)你所學地理知識，就能理解風力、水力等能源的能量從根本上是太陽能轉化而來的.間接利用太陽能的方法很多，除普通火力發(fā)電、水力發(fā)電、風力發(fā)電之外，還有海水溫差發(fā)電，海流發(fā)電，大氣上層的電離氣體發(fā)電等等. 潮汐的主要原因是月球引力的影響.所以不歸為太陽能的間接利用，核能也不屬于太陽能。 煤 石油 燃燒爐 天然氣 水力 風力 核能 太陽能 內能 機械能 電能 反應堆 風車 水輪機 光電池 太陽灶 常規(guī)能源 新能源 熱機 電動機 發(fā)電機 2．能量耗散 （1）能量耗散 燃料燃燒時一旦把自己的熱量釋放出去，它就不會再次自動聚集起來供人類重新利用；電池中的化學能轉化為電能，它又通過燈泡轉化成內能和光能，熱和光被其他物質吸收之后變成周圍環(huán)境的內能，我們也無法把這些內能收集起來重新利用。這種現(xiàn)象叫做能量的耗散。 流散的內能無法收集起來重新利用的現(xiàn)象，叫做能量耗散。 城市的工業(yè)和交通急劇發(fā)展，給人們的生活帶來方便的同時，也使得城市環(huán)境接收了過多耗散的能量，使城市環(huán)境的溫度升高。 紅外照片是不能分辨顏色的，右圖中的顏色是為區(qū)分不同的溫度而在照片處理時加上的。 （2）能量耗散從能量轉化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性 能量耗散表明，在能源的利用過程中，即在能量的轉化過程中，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用的品質上降低了，從便于利用的變成不便于利用的了。這是能源危機更深層次的含意，也是“自然界的能量雖然守恒，但還是要節(jié)約能源”的根本原因。 能量的耗散從能量轉化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性。能源的利用受這種方向性的制約，所以能源的利用是有條件的，也是有代價的。 ［小結］ 能源是提高人民生活水平和進行現(xiàn)代化建設的重要物質基礎，但是，能源與人們的需求及環(huán)境之間的關系又迫使人們不得不注意節(jié)約能源和開發(fā)新能源。 太陽能、風能都是無污染、不需要開采費用的能源，而且取之不盡，用之不竭，目前處于試驗使用階段，要大規(guī)模地使用還需要取得技術上的突破.無論是節(jié)約能源，還是開發(fā)能源，都要靠科學研究，都要掌握先進的技術，希望同學們努力學習，將來能夠在能源科學技術領域為祖國做貢獻。 本節(jié)課我們了解了能源和環(huán)境的關系，能源與人類需求之間的矛盾，那么在今后的生活中，我們要從自身做起，節(jié)約能源，保護生態(tài)環(huán)境. ［布置作業(yè)］ 教材第82頁“問題與練習”。 - 6 - 7．10 能量守恒定律與能源 【教材分析】 1． 本節(jié)課是對本章知識內容的總結和擴展，是力學中的一個重要內容，它從能量的觀點來分析物質的運動規(guī)律，學生學習到這里，已經(jīng)可以從機械能轉化和守恒擴展到自然界各種能量的轉化和守恒了。 2． 教材是通過永動機的不可能制成以及科學家們發(fā)現(xiàn)的各種形式能量之間的轉化和轉移過程中的聯(lián)系這兩個重要事實確立了能量守恒定律的內容；從能量耗散及能源的枯竭講述了節(jié)約能源的重要性；在化石能源的使用中帶來的環(huán)境污染和溫室效應闡述了保護環(huán)境和開發(fā)新能源的重要性；把德育教育穿插到物理教學中。 【學生分析】 經(jīng)過將近一年的高中物理的學習，學生的邏輯思維已經(jīng)有了一定的提高，已經(jīng)比較熟悉由牛頓運動定律判斷物體的運動規(guī)律，再通過學習功的知識，加深了知識的聯(lián)系性，知道分析一個物體的運動規(guī)律還可以通過做功來實現(xiàn)能量的轉化，即由能量觀點來分析運動規(guī)律。但在能量守恒定律的應用中還是存在一定的困難，把握不了有哪些能量發(fā)生轉化。 【教學目標】 1．知識與技能 （1）了解各種形式的能，知道確立能量守恒定律的兩類重要形式。 （2）理解能量守恒定律的內容，會用能量守恒的觀點分析、解釋一些實際問題。 （3）了解能量耗散，認識提高能量利用效率的重要性。 （4）知道能源短缺和環(huán)境惡化是關系到人類社會能否持續(xù)發(fā)展的大問題，增強節(jié)約能源和環(huán)境保護的意識。 2．過程與方法： （1）通過收集信息、閱讀教材和資料、相互交流，感受物理規(guī)律得出的歷程，體會哲學和自然科學長期發(fā)展和進步歷程。 （2）通過能量守恒定律事例分析，提高分析問題和理論聯(lián)系實際的能力。從可持續(xù)發(fā)展角度分析能源、資源及日常諸多現(xiàn)象，提出自己的觀點及其可行的做法。 3．情感態(tài)度價值觀： （1）學習科學家不畏艱辛的探索精神、體驗科學的和諧美，了解大量的能源消耗帶來的全球性環(huán)境問題，樹立環(huán)保意識。 （2）感知我們周圍能源的耗散對環(huán)境的影響，認識科技對人類社會發(fā)展的負面影響，提高節(jié)能意識和環(huán)保意識，并在個人所能及的范圍內對社會的可持續(xù)發(fā)展有所貢獻。 【教學重點】能量守恒定律，節(jié)約能源的意義。 【教學難點】用能量守恒定律分析具體問題。 【教學方法】教師啟發(fā)、引導；學生自主閱讀、思考、討論、展示交流。 【教學準備】幻燈片，多媒體教學設備，影片。 【教學過程】 一、知識鏈接 從前面的學習中我們已經(jīng)知道做功的過程實際上是能量的轉化過程，例如：重力做了多少功，_______________就改變了多少；彈簧的彈力做了多少功，_____________就改變了多少；合力做了多少功，_______________就改變了多少；所以功是能量轉化的__________。 二、新課導入 老師：上節(jié)課我們驗證機械能守恒定律實驗中，計算結果是：重錘下落減小的重力勢能總是略大于增加的動能，為什么出現(xiàn)這種現(xiàn)象？滑滑梯時減小的重力勢能轉化為什么能？ 學生：因為重錘下落時克服阻力做功，減小的重力勢能有少部分轉化為內能；滑滑梯時減小的重力勢能轉化為動能和內能。 老師：除了動能、勢能和內能之外，你還知道哪些形式的能？各種形式的能之間有何聯(lián)系？ 學生：化學能、太陽能、光能、電能、風能、核能、生物能等等，各種形式的能相互轉化。 多媒體播放能量轉化的資料（內燃機車、水力發(fā)電站、火力發(fā)電站、塔式太陽能熱電站、水力發(fā)電站、微波爐、電風扇、光合作用、手握冰塊等），請同學們說說有哪些能量發(fā)生了轉化？ 三、新課教學 探究一：能量守恒定律 （1）能量的概念是人類在對物質運動規(guī)律進行長期探索中建立的，請你說說人類在建立起能量守恒定律的過程中經(jīng)歷了哪些主要事件？哪些科學家作出了卓越的貢獻？ （學生回答，老師小結。） 老師：從科學家對物質運動規(guī)律的長期探究發(fā)現(xiàn)各種能量之間的轉化規(guī)律，我們要學習科學家的探索精神，只有付出艱辛的努力才有收獲。 （2）歷史上曾有人設想制造一種不需要消耗任何能源就可以不斷做功的機器，即永動機，這樣的機器能不能制成？為什么？（視頻介紹永動機？） （ 師生共同分析永動機不能制成的原因） 從探究一得出結論： 板書1．導致能量守恒定律最后確立的重要事實：確認了永動機的不可能性和發(fā)現(xiàn)了各種自然現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系和轉化。 板書2．能量守恒定律內容：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為別的形式，或者從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中其總量不變 。 表達式：E初＝E終 ΔE增＝ ΔE減 [課堂訓練] 1．判斷下列關于能量轉化的說法是否正確 A．舉重運動員把重物舉起來，體內的一部分化學能轉化為重物的重力勢能 B．電流通過電爐子后電爐絲變熱，電能轉化為內能 C．做功過程是能量轉化過程，某過程中做了10 J的功，一定有10 J的能量發(fā)生了轉化 D．石子從空中落下，最后慘止在地面上，說明機械能消失了 E．風吹動帆船前進是風能轉化為機械能 F．用毛巾反復擦背，感覺后背熱了，是機械能轉化為熱能。 G．有種“全自動”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能一直走動，說明能量可以憑空產(chǎn)生 2．質量為m、速度為v0的子彈水平勻速飛行，擊中前方懸掛于繩長為L的繩下端的木塊（質量為M），子彈未能穿出木塊,使懸繩偏離豎直方向的最大偏角為θ，則子彈擊中木塊后產(chǎn)生的內能為多少？ （由學生展示，再發(fā)現(xiàn)問題解決問題） 老師：解題過程重視細節(jié)，細節(jié)決定成敗。 老師：既然能量是守恒的，不可能消失，為什么我們還要節(jié)約能源？ 探究二：能源和能量耗散 （1）能源是人類社會的物質基礎，人類利用能源大致經(jīng)歷了哪幾個過程？現(xiàn)在人類消耗的能源主要有哪些？ （學生回答） （2）什么是能量耗散？ （ 老師分析燃燒能源散發(fā)的熱量被周圍環(huán)境吸收后不能再回收使用，給學生理解能量耗散。） 板書3．能量耗散：燃料燃燒時一旦把自己的熱量釋放出去，它就不會再次自動聚集起來供人類重新利用，電池中的化學能轉化為電能，它又通過燈泡轉化成內能和光能，熱和光被其他物質吸收后變?yōu)橹車h(huán)境的內能，我們無法把這些內能收集起來重新利用．這種現(xiàn)象叫做能量的耗散． （3）請大家查閱資料，了解人類社會生活依賴的主要能源的儲藏量，以及化石能源的利用帶來的環(huán)境污染。談談節(jié)約能源和保護環(huán)境的重要性。（播放有關能源利用帶來的各種環(huán)境污染和溫室效應的圖片） （學生討論回答） 老師：能源的危機及利用能源造成了環(huán)境污染和溫室效應，所以我們要節(jié)約能源，加強保護環(huán)境的意識，在向地球所取的同時也要回報地球，保護環(huán)境，與大自然和諧相處；同時要懂得感恩，長大后回報父母，回報國家，為國家的興旺和富強貢獻自己的力量。 板書4．節(jié)約能源的意義：使人類得到持續(xù)發(fā)展。 （4）根據(jù)我國實際情況談談如何開發(fā)新能源？ （學生討論回答） （5）能源的短缺和環(huán)境的惡化是當今社會存在的重大問題，為了節(jié)約能源和保護環(huán)境，談談你將怎么做？ （學生討論回答） [課堂訓練] 3．“能源危機”是當今世界各國共同面臨的問題。對此，以下措施可行的是（ ） A．人人都要自覺做到節(jié)約用水、節(jié)約用電，不浪費和人為毀壞物品　 B．關閉現(xiàn)有的火力發(fā)電站 C．各地都要新建水力和風力發(fā)電站 D．停止使用石油資源，而以核能和太陽能取代 4．關于能量耗散，下列說法中正確的是 （ ） A．能量耗散是指在一定條件下，能量在轉化過程中總量減少了 B．能量耗散表明，能量守恒定律具有一定的局限性 C．能量耗散表明，在能源的利用過程中，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用的品質上降低了 D．能量耗散從能量轉化的角度，反映出自然界中宏觀過程的方向性 課堂小結：這節(jié)課我們學習了哪些內容？ 一、能量守恒定律 1．能量守恒定律的內容 2．能量守恒定律的表達式 ： E初＝E終；ΔE增＝ΔE減 二、能源和能量耗散 1．能量耗散(能量轉化的方向性） 　　 2．節(jié)約能源的意義 課后練習： 1．自由擺動的秋千擺動的幅度越來越小,下列說法中正確的是 (　 　) A．機械能守恒 B．能量正在消失 C．只有動能和重力勢能的相互轉化 D．減少的機械能轉化為內能，但總能量守恒。 2．運動員把原來靜止的足球踢出去,使足球獲得了100 J的動能,則在運動員踢球的過程中,運動員消耗的體能 (　 　) A．等于100 J　　B．大于100 J　　C．小于100 J　　D．無法確定 3．下列對能的轉化和守恒定律的認識正確的是 ( ) A．某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加 B．某個物體的能減少．必然有其他物體的能增加 C．不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機器——永動機是不可能制成的 D．手搖發(fā)電機發(fā)電使燈泡發(fā)光是機械能轉化為電能再轉化為光能和熱能 4．下列說法正確的是 (　 　) A．某種形式的能減少，一定存在其他形式能的增加 B．因為能量守恒，所以“能源危機”是不可能的 C．能量耗散表明，在能源的利用過程中，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用的品質上降低了 D．能源的利用受能量耗散的制約，所以能源的利用是有條件的，也是有代價的 5．設質量為m的子彈以初速度v0射向靜止在光滑水平面上的質量為M的木塊，并留在木塊中不再射出，子彈鉆入木塊深度為d，木塊前進的距離為L，子彈和木塊相互摩擦力恒為f。求： （1）子彈和木塊組成的系統(tǒng)損失的機械能； （2）因摩擦產(chǎn)生的熱量； - 6 - §7.1 追尋守恒量 課標要求 ?學習水平為理解 教學目標 知識 與能力 1、了解“追尋守恒量”這一物理學的基本觀點和思想； 2、知道動能和勢能的概念； 3、會分析生活中有關機械能轉化的問題； 過程 與方法 1、體會伽利略斜面實驗的思想方法，了解能量概念的引入過程；2、體會“追尋守恒量”這種變化之中抓不變的研究策略； 情感態(tài)度價值觀 1、通過“追尋守恒量”，使學生領會尋找守恒量是科學研究的重要思想方法，初步樹立能量轉化與守恒的觀點； 2、通過展示生活中的一些物理現(xiàn)象，使學生進一步體會能量守恒的普遍性； 教材分析 重點 了解動能和勢能的概念，在動能和勢能的轉化過程中體會能量守恒 難點 認識到守恒是自然界的重要規(guī)律 教學設計 教學環(huán)節(jié) 教師活動 學生活動 設計意圖 一、引入新課 1、守恒的含義 2、守恒的普遍性 二、新課教學 1、分析伽利略斜面實驗 2、能量概念 3、動能和勢能 4、能量守恒的應用 三、課堂小結 介紹本節(jié)課的學習任務和學習目標。 提出問題： “守”是什么意思？“恒”是什么意思？兩個字組成的“守恒”一詞應是什么意思？“守恒量”又是什么意思？ 小結：“守恒”意為保持不變，“守恒量”也就是保持不變的量。 案例1：放學后，兩個小孩在家中下象棋。下完棋后，當他們收拾象棋時，忽然發(fā)現(xiàn)少了3顆棋子，他們找啊找，發(fā)現(xiàn)門后有1顆，墻角有1顆，但還是少1顆。他們不放棄，繼續(xù)尋找，終于在地毯下找到了最后1顆棋子。 問題：支撐兩個小孩能夠堅持找到最后1顆棋子的信念是什么？ 小結：棋子的總數(shù)是不變的，我們可以說棋子的數(shù)量是守恒的。 案例2：自來水公司抄表員最近發(fā)現(xiàn)，某小區(qū)一單元樓的自來水管道的總表讀數(shù)和各住戶家中分表讀數(shù)總和不一致。對于這個問題，你有什么想法？ 問題：支撐你們提出這些想法的依據(jù)是什么？ 小結：流過管道總表的水的總體積和單元樓內消耗的水的總體積是守恒的。 案例3：裝有沙子的A、B兩個小燒杯，將A中的沙子再倒入B中一些。兩個燒杯A、B和沙子的總質量如何變化？ 問題：支撐你們有這種想法的依據(jù)是什么？ 小結：在上述過程中，A燒杯和杯中沙子的總質量減少，B燒杯和杯中沙子的總質量增加，但A、B兩燒杯和沙子的總質量是守恒的。 案例4：化學反應方程式 問題：我們依據(jù)什么來配平化學方程式？ 小結：我們需要根據(jù)原子數(shù)守恒、電荷守恒來配平化學反應方程式。 總結：由此可見，事物在變化過程中，某些量總是保持不變的，這種現(xiàn)象叫做守恒。守恒現(xiàn)象在生活中是普遍存在的。 問題：那我們?yōu)槭裁匆穼な睾懔磕兀? 介紹諾貝爾物理學獎獲得者、德國物理學家勞厄的名言：物理學的任務是發(fā)現(xiàn)普遍的自然規(guī)律。因為這樣的規(guī)律的最簡單的形式之一表現(xiàn)為某種物理量的不變性，所以對于守恒量的尋求不僅是合理的，而且也是極為重要的研究方向。 小結：自然界中物質千變萬化，但這種變化是有規(guī)律的，守恒現(xiàn)象就是自然界中是普遍存在的一種客觀規(guī)律，物理學的研究任務就是要發(fā)現(xiàn)物質運動變化的規(guī)律性，而尋找守恒量也就是物理學研究的一個重要方向，我們在學習物理過程中追尋守恒量既是十分重要的，又是十分必要的。 課件展示伽利略斜面實驗。 問題：請描述小球從左側斜面高度h處靜止釋放后，如何運動？ 問題：小球從A到O，再從O到B，高度h和速度v如何變化？ 問題：小球從A到O過程中，高度h降低，速度v增加；從O到B過程中，高度h升高，速度v減小；到達右側高度hˊ與左側高度h什么關系？ 問題：為什么小球到達右側高度 hˊ和左側高度h相同，什么條件下才相同？ 問題：在斜面是光滑的條件下，小球能夠到達相同高度。如果我們將右側斜面的傾角減小，讓右側斜面平緩一些，小球到達的最大高度還同左側高度一樣嗎？ 問題：小球在光滑的斜面上似乎記得原來自己的高度一樣，不過“記得”兩個字不是物理語言。小球在運動過程中，它的高度h和速度v之間存在著怎樣的關系？ 問題：小球在運動過程中，它的高度h和速度v此消彼長，這其中是否存在著某個守恒量呢？ 問題：高度h守恒嗎？為什么？ 問題：速度v守恒嗎？為什么？ 問題：高度h和速度v之和守恒嗎？為什么？ 問題：h和v的單位不同，不能直接相加，因此它們的和不守恒。既然這樣，是不是h和v背后隱藏著某個量，它同h和v的某種形式有關，是守恒量呢？這個守恒量是什么呢？ 問題：回憶一下初中時候我們分析伽利略斜面實驗，那時候我們提過，與小球高度h和速度v有關的量分別是什么來著？ 問題：與小球高度h有關的是重力勢能，與速度v有關的是動能，它們是能量的兩種存在形式，前面高度h和速度v背后隱藏的守恒量就是能量，你能給出能量的概念嗎？ 展示諾貝爾物理學獎獲得者、美國物理學家費曼的名言：有一個事實，如果你愿意，也可以說一條定律，支配著至今所知的一切自然現(xiàn)象……這條定律稱做能量守恒定律。它指出某一個量，我們把它稱為能量，在自然界經(jīng)歷的多種多樣的變化中它不變化。那是一個最抽象的概念…… 小結：能量是一個非常抽象的概念，它是伴隨人類對能量守恒的認識同步發(fā)展起來的。伽利略斜面實驗中已經(jīng)蘊含著能量的概念，但伽利略、以及后來的牛頓都沒有提出能量的概念。 展示高高堆起來的巨石和高速行駛的賽車圖片。 問題：巨石和賽車所具有的能量分別是什么？ 問題：我們把相互作用的物體憑借其位置而具有的能量叫勢能；物體由于運動而具有的能量叫動能。 問題：常見的勢能有重力勢能，如巨石和小球憑借其高度而具有的勢能，此外，還有一種勢能，當我們將彈簧拉伸或壓縮，彈簧具有的勢能叫什么勢能？ 小結：動能、重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱機械能，各種能量之間是可以相互轉化的，但在轉化過程中，能量的總量是守恒的。 問題：分析伽利略斜面實驗中，小球從A到O，從O到B能量是如何轉化的？ 小結：在理想斜面實驗中，斜面是光滑的，小球從左側斜面高度h處靜止釋放，A點具有最大重力勢能，動能為零；從A到O，重力勢能減小，動能增加，O點具有最小重力勢能，最大動能；從O到B，重力勢能增加，動能減小，B點具有最大重力勢能，動能為零，整個過程中機械能守恒。 問題： 若伽利略斜面不是光滑的，小球從左側斜面高度h處滾下，還能到達右側斜面高度h處嗎？機械能還守恒嗎？ 問題：既然機械能不守恒，機械能減小了，那減小的機械能跑哪兒去了呢？ 問題：除了機械能、內能外，自然界還存在著哪些形式的能量呢？ 小結：由于小球和斜面之間的摩擦，以及空氣阻力的影響，小球部分機械能轉化成了內能，機械能雖然不守恒，但總能量仍然是守恒的。因此，能量守恒依然是成立的，同時根據(jù)能量守恒定律，我們還可以用來發(fā)現(xiàn)新的能量存在形式和新物質。 應用1：小球“碰鼻”游戲 將一個小鐵球用細繩懸掛在黑板上，讓一個勇敢的學生將小鐵球拉到鼻尖處靜止釋放，其他學生觀察小鐵球的運動情況以及在小鐵球擺回來時該學生的反應。 　　　　　 問題：小球在擺動過程中，參加游戲同學是否安全？為什么會這樣？ 小結：在小球運動過程中，忽略空氣阻力影響下，小球的動能和勢能相互轉化，機械能守恒，小球擺回來的最高點不會超過起始高度。由于空氣阻力的影響，小球擺回來的高度肯定沒有原來的高度高，因此，參與游戲的同學是安全的。 應用2：播放一段游樂場過山車運動的情景片段，讓學生觀看。 問題：過山車沿軌道向軌道最高點運動過程中，以及從軌道最高點向軌道最低點運動過程中，能量如何轉化？ 問題：考慮到實際軌道并不是光滑的，過山車在上述運動過程中能量如何轉化？ 小結：過山車運動過程中動能和重力勢能相互轉化，如果考慮到過山車和軌道之間的摩擦，動能、重力勢能和內能之間發(fā)生能量轉化，但總能量守恒。 應用3：展示一幅行星繞太陽運行的Gif動態(tài)圖片。 問題：行星繞日運動，行星在近日點和遠日點哪個位置速度大？ 問題：行星在近日點速度大，動能大；在遠日點速度小，動能小；從遠日點到近日點運動動能增加，從近日點到遠日點動能減小，增加的動能是由什么能轉化而來的，減小的動能又轉化成了什么能？ 小結：行星繞日運行，伴隨著動能和引力勢能的轉化，行星從遠日點到近日點運動，引力勢能轉化為動能，引力勢能減小，動能增加；從近日點到遠日點運動，動能轉化為引力勢能，動能減小，引力勢能增加，但機械能守恒。 應用4：展示一幅弓箭手拉弓射箭的Gif動態(tài)圖片。 問題：被拉伸的弓箭具有什么能？當弓箭被射出去過程中，能量如何轉化？ 小結：發(fā)生形變的弓箭具有彈性勢能，弓箭被射出去過程中，彈性勢能轉化為動能，總能量守恒。 應用5：播放一段有關潭柘寺“怪坡”的新聞視頻片段。 問題：關閉發(fā)動機的汽車，沿怪坡的低處從靜止開始往高處運動，重力勢能如何變化？動能如何變化？機械能如何變化？ 問題：汽車自動向坡頂運動，機械能增加，違反了能量守恒定律。如何解釋這一現(xiàn)象？ 小結：“怪坡”所謂的下坡路是個假象，實際上汽車所在的下坡路實為上坡路，汽車空擋是從“怪坡”的高處向低處運動，并沒有違反能量守恒定律。 對本堂課的學習內容進行小結。 總結：同學們從小開始，就已經(jīng)在生活中逐步認識體會到了數(shù)量守恒、體積守恒和質量守恒等守恒現(xiàn)象，隨著認識的深入，今天又認識到了更抽象的能量守恒現(xiàn)象。能量的轉化和守恒定律是自然界普遍遵循的重要基本規(guī)律，今后，同學們在分析解決實際物理問題過程中，應積極利用能量轉化和守恒的觀點來思考問題。 問題：不同形式的能量之間可以相互轉化，但轉化過程又是通過什么方式來完成的呢？ 積極思考，回答問題。 積極思考，回答問題。 積極思考，各抒己見，給出各種想法。 積極思考，回答問題。 積極思考，回答問題。 積極思考，回答問題。 積極思考，回答問題。 回憶伽利略理想斜面實驗。 積極思考，提問學生回答問題。 積極思考，回答問題。 積極回答問題。 積極回答問題。 積極回答問題。 積極思考，回答問題。 積極思考。 積極回答問題。 積極回答問題。 積極思考，回答問題。 積極思考，回答問題。 積極思考，回答問題。 積極思考。 全班大聲朗讀費曼的名言。 積極思考，回答問題。 積極回答 積極思考，提問學生回答問題。 積極思考，回答問題。 積極思考，回答問題。 積極參與，觀察同學仔細觀看，回答問題。 積極回答問題。 認真觀看 積極思考，回答問題。 積極思考，回答問題。 回憶開普勒行星運動定律。 積極回答問題。 積極思考，回答問題。 認真觀察圖片。 積極思考，回答問題。 認真觀看。 積極回答問題。 積極思考，回答問題。 首先弄清“守恒量”的字面含義，明確“追尋守恒量”的學習任務。 展示生活中的一些守恒關系的案例，使學生體驗守恒的普遍性。 根據(jù)建構主義理論，學生在對生活案例的認識過程中完善自己對守恒量的認知結構。 使學生體會生活中數(shù)量的守恒。 使學生體會生活中體積的守恒。 使學生體會生活中質量的守恒。 使學生體會化學中原子數(shù)和電荷的守恒。 引用物理學家勞厄的名言，強調追尋守恒量的重要性和必要性。 精確描述伽利略理想斜面實驗，經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)能量守恒的過程。 使學生領會能量的概念。 激發(fā)學生的興趣，利用實驗說明小球運動的最高點不會超過起始高度，加深學生對能量守恒的直觀認識，在游戲中體驗能量守恒。 密切聯(lián)系學生生活，感受游戲中能量的守恒。 使學生領會行星繞日運動過程中機械能守恒。 使學生領會彈性勢能和動能之間的轉化過程，機械能守恒。 在分析實際問題過程中，強化學生對能量守恒正確性的認識。 為功的學習埋下伏筆。 板書 設計 §7.1 追尋守恒量 能量：某種守恒量，變中有恒 動能：物體由于運動而具有的能 勢能：物體憑位置而具有的能 各種能量可相互轉化 作業(yè) 預習7.2節(jié)功 課后 反思 1、伽利略理斜面實驗，雖然以前做過，但起碼應當利用flash動畫展示一下小球運動的動態(tài)過程，這樣才能更加直觀地為能量概念的得出創(chuàng)造更加有效的教學情境。 2、課堂總結時，由于緊張，沒有按照教學設計，提出事前設計好的問題，為功的教學做好鋪墊。 3、今后教學過程中，要精煉教學語言，留出適當時間，讓學生自主提出生活中有關能量守恒的實例，并對其進行分析，這樣才能有效檢驗學生對能量守恒是否深刻領會。 - 15 -