高中物理 專題7.1 追尋守恒量──能量教學設計 新人教版必修2.doc

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追尋守恒量──能量 教材分析 在物理學中，能量并不是由功定義的。能量的概念是在人類追尋“運動中的守恒量是什么”的過程中發(fā)展起來的。能量概念之所以重要，就是因為它是一個守恒量。守恒關系是自然中十分重要的關系，從中學開始加強學生對守恒關系的認識是有益的，因為它是極為重要的研究方向。根據這種認識，所以本節(jié)從追尋守恒量出發(fā)引入能量概念，為能量學習奠定了基礎并把這種物理思想滲透在能量學習的全過程。 學情分析 設計思想 “追尋守恒量”一節(jié)，主要是使學生了解守恒思想的重要性。在物理學的發(fā)展過程中，能量的概念幾乎是與人類對能量守恒的認識同步發(fā)展起來的，能量的概念之所以重要，就是因為它是個守恒量。守恒關系是自然界中十分重要的一類關系。“機械能守恒”這個詞學生并不陌生，但是讓學生說出自己對它的認識又不是一件容易的事。在教學中可以讓學生先自己閱讀教材，提出一些問題，例如：什么叫守恒？教材中說：在牛頓之前，伽利略的斜面理想實驗已經顯現了能量及其守恒的思想，這個實驗中什么是不變的？使學生觀察，當小球沿A斜面從h高處由靜止?jié)L下時，小球的高度不斷減少，而速度不斷增大，這說明小球憑借其位置而具有的能量不斷減少，而由于運動而具有的能量不斷增大。當小球從斜面底沿另一個斜面B向上滾時，小球的位置不斷升高，而速度不斷減小，說明小球憑借位置而具有的能量不斷增加，由于運動而具有的能量逐漸減少。如果斜面是光滑的，當小球到達B斜面的h高度時，速度為零，小球好像“記得”自己起始的高度。 除了演示斜面的實驗以外，還可以演示滾擺實驗和單擺實驗，同時說明：在運動過程中物體的動能和勢能是可以相互轉化的，如果沒有摩擦和介質阻力，物體好像“記得”自己初始的高度，即某一量是守恒的。 但是，這樣的描述不能表達一個最重要的事實：如果空氣阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必將準確地終止于同它開始點相同的高度，決不會更高一點，也決不會更低一點。這說明某種“東西”在小球運動過程中是不變的，這個“東西”就是能量。 引入能量的概念是在物理學發(fā)展中追尋守恒量的一個重要事例。 請用勢能和動能描述一下理想斜面實驗中的轉化與守恒的事實。 （2）能量的轉化與守恒是自然界普遍存在的現象 動能與勢能相互轉化，轉化過程中總能量守恒的物理過程有很多，試著列舉出幾個動能與勢能相互轉化但總能量可能守恒的實例。 如游樂場中的海盜船、秋千、雙線擺、單擺、悠悠球等。 視頻：滾擺。悠悠球等演示。 三、追尋能量轉化與守恒思想的意義 赫茲發(fā)現了電磁波，很快有人發(fā)明了電報； 氣象預報說：“近年夏天會持續(xù)高溫，而且干旱……”國美的老板聽了會想到什么：空調會熱銷，發(fā)財的機會來了。使用價值：如果我掌握了守恒的規(guī)律，就可以用它來解決問題，看到了新技術，就要琢磨怎樣應用它，就是創(chuàng)新。如果你對它無動于衷，就總是落后于人家。 追尋“守恒量”的意義：開辟一種新的簡單的解決問題的途徑。 【思考與討論】 1．在伽利略斜面實驗中，能不能用動力學和運動學的知識計算出小球滾上另一斜面時能達到相同的高度？從能量守恒的角度也達到相同的高度，兩者相比較，哪種方法更簡捷？ 2．從能量轉化與守恒的角度能分析、求解以前不容易解決的問題。 ［小結］ 本節(jié)課通過對斜面實驗的分析，了解了動能、勢能和能量的概念，能量的概念是人類在尋找“運動中的守恒量是什么”的過程中發(fā)展起來的。引入能量的概念是在物理學發(fā)展中追尋守恒量的一個重要事例。在自然界中能量的轉化與守恒是普通存在的。通過本節(jié)課的學習，我們體會到，追尋“守恒量”能開辟一種新的簡單的解決問題的途徑。 ［布置作業(yè)］ 教材第56頁“問題與練習”。 板書設計 1．追尋守恒量──能量 一、對理想斜面實驗的分析 運動不需要力來維持的結論外，他還注意到實驗中反映出一個轉化與守恒的事實（或思想）。高度與速度相互轉化，轉化過程中與高度有關的量和與速度有關的量之和守恒。 二、動能、勢能及其轉化并守恒的普遍性 1．能量 在物理學中，相互轉化且守恒的量叫做能量或能。 2．勢能與動能 （1）勢能 相互作用的物體憑借其位置而具有的能量叫做勢能。 （2）動能 物體由于運動而具有的能量叫做動能。 3．動能與勢能的轉化與守恒 （1）在理想斜面實驗中，動能與勢能相互轉化，轉化過程中總能量守恒 （2）能量的轉化與守恒是自然界普遍存在的現象 三、追尋能量轉化與守恒思想的意義 追尋“守恒量”的意義：開辟一種新的簡單的解決問題的途徑。