追尋守恒量高一下學(xué)期物理人教版必修2

學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、初步領(lǐng)會(huì)能量轉(zhuǎn)化、變中有恒的思想；2、了解勢(shì)能、動(dòng)能的概念；3、領(lǐng)會(huì)尋找守恒量是科學(xué)研究的重要思想方法；4、會(huì)分析生活中有關(guān)機(jī)械能轉(zhuǎn)化的問(wèn)題。重、難點(diǎn)：1、能量概念的引入；2、尋找守恒量。第七章機(jī)械能守恒定律7.1追尋守恒量回顧用“運(yùn)動(dòng)”描述伽利略斜面實(shí)驗(yàn)1、小球從一個(gè)斜面的某一高度由靜止滑下，并運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)斜面上時(shí)，經(jīng)歷了哪幾個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程？

小球經(jīng)歷了先加速后減速的過(guò)程2、這些過(guò)程各有什么特點(diǎn)？

在加速過(guò)程中，小球速度增大，位置高度減??；在減速過(guò)程中，小球速度減小，但高度增大。ABhv0=0回顧用“力”描述伽利略斜面實(shí)驗(yàn)當(dāng)釋放小球時(shí)，重力使小球滾下斜面。在斜面的底部，小球由于慣性而滾上斜面Ｂ。ABhv0=0G1、下滑過(guò)程小球所受合力方向與運(yùn)動(dòng)方向一致，小球做加速運(yùn)動(dòng)，直到斜面底端，速度達(dá)到最大2、上滑過(guò)程小球所受合力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，小球做減速運(yùn)動(dòng)，直到速度為零回顧分析各個(gè)過(guò)程運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系A(chǔ)Bhv0=0從“力”和“運(yùn)動(dòng)”的角度分析伽利略斜面實(shí)驗(yàn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，有何不足之處？

不能表達(dá)和解釋一個(gè)重要的事實(shí)：如果空氣阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必將準(zhǔn)確的終止于同它開(kāi)始點(diǎn)相同的高度，決不會(huì)更高一點(diǎn)，也決不會(huì)更低一點(diǎn)。在A上：a＝gsinα

x＝h/sinα＝v2/2a

ABhh'αβ在B上：a'＝－gsinβ

x'＝h'/sinβ=（0－v2）/2a'＝v2/2a'∴h'＝h通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)我們可以觀察到斜面上的小球、單擺中的小球、滾擺中的輪子好像“記得”自己起始的高度（或與高度相關(guān)的某個(gè)量）。后來(lái)的物理學(xué)家把這一事實(shí)說(shuō)成是“某個(gè)量是守恒的”,并且把這個(gè)量叫做能量或能。能量無(wú)處不在物理學(xué)的任務(wù)是發(fā)現(xiàn)普遍的自然規(guī)律.因?yàn)檫@樣的規(guī)律的最簡(jiǎn)單的形式之一表現(xiàn)為某種物理量的不變性，所以對(duì)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.---馮·勞厄

“有一個(gè)事實(shí)，如果你愿意，也可以說(shuō)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(gè)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(gè)最抽象的概念……”費(fèi)恩曼一、追尋守恒量（電子轉(zhuǎn)移個(gè)數(shù)守恒）（總數(shù)守恒）（質(zhì)量守恒）(面值守恒）問(wèn)題1：現(xiàn)在有100元人民幣，要換成10元面值的人民幣,請(qǐng)問(wèn)能換幾張？問(wèn)題2：現(xiàn)在有1千克的冰，當(dāng)它融化成水時(shí)，水的質(zhì)量為多少？問(wèn)題3：數(shù)學(xué)中的解方程：X＋3＝7問(wèn)題4：化學(xué)中的反應(yīng)方程式配平的依據(jù)是什么？

（1）可行性：物質(zhì)在運(yùn)動(dòng)變化過(guò)程中存在守恒量。（2）重要性：物質(zhì)在運(yùn)動(dòng)變化過(guò)程中都要滿足一定的守恒定律。二、追尋守恒量的意義1、自然界在千變?nèi)f化的過(guò)程中，存在著一些守恒量，它是自然界在變化過(guò)程中隱藏于現(xiàn)象中的一個(gè)反映其本質(zhì)的物理量2、尋找守恒量必須講究科學(xué)的方法：如觀察此消彼長(zhǎng)的物理量、研究其相互的關(guān)系、科學(xué)構(gòu)思巧妙的實(shí)驗(yàn)、精確地論證推理和計(jì)算等．3、尋找守恒量需要大量富有創(chuàng)造性地艱苦細(xì)致的工作和堅(jiān)韌不拔的毅力及持之以恒的精神．你能否根據(jù)“速度”與“高度”的關(guān)系，將伽利略斜面實(shí)驗(yàn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程抽象化？小球由加速過(guò)程過(guò)渡到減速過(guò)程，恢復(fù)到原來(lái)的高度；加速過(guò)程與減速過(guò)程中與高度有關(guān)的一個(gè)物理量在變化的同時(shí)，一個(gè)與速度有關(guān)的物理量也在變化；與高度有關(guān)的物理量的變化引起了另一個(gè)與速度有關(guān)的物理量的變化。此消彼長(zhǎng)ABhv0=0三、勢(shì)能和動(dòng)能相互作用的物體憑借其位置而具有的能量叫做勢(shì)能（potentialenergy）。名詞解釋物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做動(dòng)能（kineticenergy）。名詞解釋當(dāng)小球由最高點(diǎn)沿斜面A運(yùn)動(dòng)到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，能量怎樣變化？想一想ABhv0=0勢(shì)能消失動(dòng)能全部參考面速度最大高度為0小球到達(dá)最低點(diǎn)（參考面）勢(shì)能去了哪里？用“能量”描述伽利略斜面實(shí)驗(yàn)一、伽利略斜面實(shí)驗(yàn)表明

“有某一量是守恒的”，這個(gè)量叫做能量。二、能量1、勢(shì)能：相互作用的物體憑借其位置而具有的能量。2、動(dòng)能：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量。三、“追尋守恒量”的意義1、可行性：物質(zhì)在運(yùn)動(dòng)變化過(guò)程中存在守恒量。2、重要性：物質(zhì)在運(yùn)動(dòng)變化過(guò)程中都要滿足一定的守恒定律。小結(jié)1.下列實(shí)例中,動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能的是(

)A.豎直上拋的正在上升的小球．B.上緊發(fā)條的玩具汽車汽車正在行駛.C.從高處下落的石塊．D.從斜槽上滾下的小球．課堂練習(xí)解析：B、C、D中均為勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能．A中為重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能．2.以豎直上拋的小球?yàn)槔f(shuō)明小球的勢(shì)能和動(dòng)能的轉(zhuǎn)化情況．這個(gè)例子中是否存在著能的總量保持不變？豎直上拋運(yùn)動(dòng)的小球，首先由動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能為零，勢(shì)能最大，在下落時(shí)，勢(shì)能逐漸減小，動(dòng)能逐漸增大，勢(shì)能又轉(zhuǎn)化為動(dòng)能．在小球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，小球的機(jī)械能總量保持不變．3.舉出生活中的一個(gè)例子，說(shuō)明不同形式的能量之間可以互相轉(zhuǎn)化．蕩秋千是一種常見(jiàn)的娛樂(lè)活動(dòng)．如果空氣阻力和秋千各部分的摩擦力可以忽略，秋千就會(huì)不停地?cái)[動(dòng)下去，這說(shuō)明秋千在運(yùn)動(dòng)過(guò)程當(dāng)中有一個(gè)保持不變的“東西”，你認(rèn)為這個(gè)“東西”是什么？下圖表示撐桿跳運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)階段：助跑、撐桿起跳、越橫桿．試定性地說(shuō)明在這幾個(gè)階段中能量的轉(zhuǎn)化情況．化學(xué)能→動(dòng)能→重力勢(shì)能→動(dòng)能4、唐朝詩(shī)人杜甫的《登高》中有這樣兩句詩(shī)：“無(wú)邊落木蕭蕭下，不盡長(zhǎng)江滾滾來(lái)”。從物理學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，“落木蕭蕭下”的過(guò)程是______轉(zhuǎn)化為_(kāi)____能；而“滾滾來(lái)”的長(zhǎng)江水蘊(yùn)含豐富的______。5、古代戰(zhàn)爭(zhēng)中常用滾木和檑石作為武器來(lái)阻止敵人的進(jìn)攻，你能用所學(xué)的知識(shí)說(shuō)明其中的科學(xué)道理嗎？這種戰(zhàn)術(shù)適用于哪種情況？怎樣才能使殺傷力更大？為什么？答案：滾木和檑石的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，利用其動(dòng)能來(lái)殺傷敵人；這種戰(zhàn)術(shù)適用于據(jù)高防守；提高其高度、增大其質(zhì)量才有更大的殺傷力．動(dòng)能越大，作用效果越強(qiáng).勢(shì)能動(dòng)能動(dòng)能“能量”概念發(fā)展史簡(jiǎn)介1.伽利略對(duì)擺的論證——為后人認(rèn)識(shí)機(jī)械能守恒開(kāi)辟一途徑。2.萊布尼茲提出的物體運(yùn)動(dòng)的量與物體速度平方成正比被科里奧利稱為“活力”。3.英國(guó)物理學(xué)家楊（T.Young）(在光的干涉方面作出貢獻(xiàn))將mv2/2稱作能量。課外拓展4.熱學(xué)中永動(dòng)機(jī)不可能實(shí)現(xiàn)的確認(rèn)和各種物理現(xiàn)象之間的普遍聯(lián)系的發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致了能量守恒定律的最終確立。5.能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)最重要的貢獻(xiàn)者當(dāng)推邁耶（M.Meyer）、焦耳（J.P.Joule）和亥姆霍茲（H.von.helmholtz