7.1追寻守恒量
2018年高中物理必修二教案：7.1 追寻守恒量——能量
教学目标 一、知识和技能
1.理解能量及动能、势能的概念与意义。 2.了解守恒思想的重要性，守恒关系是自然界中十分重要的关系。 3.通过具体的事例使学生对守恒观念有初步的认识。
二、过程和方法 1．通过实验观察，让学生感知事物本身存在的规律。 2．学生列举生活中物理现象，进一步体会守恒的基础性、普遍性、重要性。 三、情感、态度和价值观 通过动能、势能间的相互转化来研究生活中的物体的运动，培养热爱生活的情趣。 教学重点 通过对具体事例的分析建立能量转化和守恒的思想。 教学难点 培养创新能力，使学生在发现了能量转化和守恒的普遍性后，能意识到其存在的巨大 使用前景。 教学过程 一、导入新课 “挽弓当挽强，用箭当用长；射人先射马，擒贼先擒王。”这是杜甫的诗。跳高运动员 总要充分地助跑才能取得好的成绩。请同学们思考下面的问题： 1. 为什么强弓能射得远？ 2. 跳高运动员是以高度来计算成绩的，而他们为什么要提高自己的速度呢？难道速度 与高度有什么联系吗？ 教师活动：指导学生分析上述问题中能量转化的例子，让学生初步体会“能量”在人 类生活中的重要性。 学生活动：积极思考，列举实例。学生代表发言，其他同学补充。 教师活动：总结点评学生的发言情况，引出课题。 二、新课教学 （一）能量 1. 学生阅读课文。 2. 课件展示：伽利略理想斜面实验。 3. 质疑讨论 （1）当小球沿斜面从高处由静止滚下时，小球的高度不断减小，而速度不断增大，这 说明了什么？ 学生交流讨论总结：小球凭借其位置而具有的某一物理量在不断减小，而由于其运动 而具有的某一物理量在不断增大。 （2）当小球从斜面底沿另一斜面向上滚时，小球的位置不断升高，而速度不断减小， 这说明了什么？ 学生交流讨论总结：小球凭借其位置而具有的某一物理量在不断增加，而由于其运动 而具有的某一物理量在不断减小。 4. 继续展示课件 调整斜面倾角，引导同学观察小球运动，指导学生用自己的语言描述看到的现象，改
7.1追寻守恒量-能量
7.1、追寻守恒量
山东烟台招远 张长庚
观 察
h
A
B
h
伽利略理想斜 面实验（斜面 均光滑）
证 明
h
A
α
β
B
h’
在A斜面上：a＝gsinα x＝h/sinα＝v2/2a 在B斜面上：a’＝－gsinα x’＝h’/sinβ=（0－v2）/2a ＝v2/2a ∴h’＝h
能 量
伽利略斜面实验表明，小球在运动过程 中，“有某一量是守恒的”，这个量叫 做能量或能。
说明：能量与物体的运动相对应，是对 物体不同运动形式的统一的量度，不同 的运动形式对应不同的能量。
几 种 常 见 的 能 量 形 式
相互作用的物 体凭借其位置 而具有的能， 叫做势能。
物体由于运动 而具有的能， 叫做动能。
分 析
h
A
B
h
在伽利略斜面实验中，势能和动能是怎样转化的?
伽利略理想实验
A
等
高
C
B
A到B 动能增加,势能减少 B到C 势能增加,动能减少
思 考 做自由落体的小球的势能和动能如何转换？ 改成竖直上抛呢？
小 结
一、伽利略斜面实验表明 “有某一量是守恒的”，这个量叫做能量。 二、能量 1、势能：相互作用的物体凭借其位置而具有 的能量。 2、动能：物体由于运动而具有的能量。 三、“追寻守恒量”的意义 1、可行性：物质在运动变化过程中存在守恒 量。 2、重要性：物质在运动变化过程中都要满足 一定的守恒定律。
高中物理 7.1《追寻守恒量》同步教案
§7－1追寻守恒量（教学设计）【教学设计理念】通过课堂教学，让学生体验科学探究过程，了解科学研究方法；增强创新意识和实验能力，发展探索自然、理解自然的兴趣与热情；促使学生进一步形成守恒的思想，使学生了解守恒思想的重要性。
认识能量守恒思想对社会发展的影响，为形成科学世界观和科学价值观打下基础。
【章节内容分析】在老教材中，本章的教学流程主线是：先学习功的概念，再了解功和能的关系，然后学习能量的概念以及能量转化过程中的规律。
但实际上，在物理学的发展过程中，能量的概念几乎是与人类对能量守恒的认识同步发展起来的，能量的概念之所以重要，就是因为它是个守恒量。
守恒关系是自然界中十分重要的一类关系，我们强调方法的教育、观念的教育，就要从中学时代开始加强学生对守恒关系的认识。
根据这样的思想，新教材把守恒思想的提出放到了具体的能量概念之前，并把它渗透在能量学习的全过程。
这实际上是还原了能量概念在科学史上本来的位置。
（一）知识与技能1、知道自然界中存在着多种守恒的因素，守恒是自然界的重要规律。
2、知道自然界中存在着一种被命名为能量的守恒量。
3、知道相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫势能。
4、知道物体由于运动而具有的能量叫动能。
5、能分析生活中涉及机械能转化的问题。
【教学重点难点】重点：对守恒思想的领会，对科学研究过程的体验，对能量、动能、势能等概念的理解。
【教学用具器材】多媒体，铁架台，小球与细线，滚摆。
【教学过程设计】(一)课前练习1、寒假期间，邻居的两个小孩被你领进一个小房间里下棋。
你关上房门外出办事回来后，发现棋子散了一地。
你带领两个孩子一起收拾棋子，把棋子在盒子里排放整齐后，发现还缺少6颗。
你们一起找啊找，门后有1颗，墙角有1颗，杯子里面也有1颗，还有3颗就是找不到。
但是你们还是继续找，地毯下又找到了2颗。
最后一颗在哪里呢？你发现窗户打开着，探出头一看，草地上还有一颗！支撑你们继续寻找的信念是什么？2、如右图所示，小球从斜面A上距地面高度为H处滚下来，又滚上斜面B，若地面和斜面都是光滑的，两个斜面的倾角都未知，试用我们学过的知识证明：小球滚上斜面B的最大高度也一定等于H!〈设计说明〉第1个问题选自浙江省编的《作业本》，本人认为是个非常经典的守恒问题，所以拿来让学生在新课之前先预热一下，既有趣，又可以强化学生对新课的期待。
人教版高一物理必修二教案-7.1追寻守恒量——能量
《追寻守恒量－能量》教学设计教学流程个最为抽象的概念。
”这个不变的量是什么呢？这条定律又是什么呢？一．伽利略斜面实验牛顿是经典力学的奠基人,他提出了三个定律和万有引力定律,但是他没有研究过能量(至少没有深入研究),所以当时人类对自然的认识还很有局限.但在伽利略的实验中,已经有了“能量”的影子。
实验探究：课件展示一：伽利略理想实验的模拟动画。
问题:1.当小球沿斜面从高处由静止滚下时,小球的高度不断减小,而速度不断增大,说明了什么?2.当小球从斜面底沿另一个斜面向上滚时,小球的位置不断升高,而速度不断减小,说明了什么问题?课件展示二：利用动画模拟实验,将斜面调整,引导学生观察小球的运动情况.指导学生自己组织语言,描述看到的物理现象。
二、物体的动能和势能1.实验演示：演示单摆、滚摆实验,进一步强化,如果没有摩擦和介质阻力,物体学生观察交流、讨论并总结:明确：1.说明小球凭借其位置而具有的物理量不断减少,而由于运动而具有的物理量不断增大。
2.说明小球凭借位置而具有的物理量不断增加,而由于运动而具有的物理量逐渐减少。
学生通过阅读并观察、讨论、总结:让小球沿一个斜面从静止开始滚下,小球将滚上另一斜面,如果没有摩擦,小球将上升到原来的高度.减小后一斜面的倾角,小球在这个斜面上仍达到同一高度,但这时他要滚得远些.若继续减小后一斜面的倾角,小球达到同一高度,但滚得更远些。
参考结论：小球好像“记得”自己的起始高度,但又永远达不到原来的高度,所以将永远滚动下去。
点评：教师通过动画展示,让学生感受到“有某一量是守恒的”.教师逐步引导,让学生体会“守恒量”的追寻过程,进一步激发学生的探究意识和学习的欲望。
课件展示实验探究学生通过阅读并观察、讨论、总结好像“记得”自己初始的高度,即某一量是守恒的.教师点评：在物理学中,我们把以上这一事实说成是“有某一量是守恒的”,并把这个量叫做能量或能.教师引导学生认识,伽利略的发现今天看来就是我们学习过的能量转化与守恒的思想.其中与高度有关的量,我们称为势能;与速度有关的量我们称为动能。
高中物理课件 7.1.追寻守恒量
1．追寻守恒量 【知识目标】 1．理解能量．知道动能和势能的物理意义． 2．能独立分析伽利略理想斜面实验的能量转换 关系． 3．知道能量这个物理量是如何产生的． 4．举例说明不同形式的能量之间是可以相互转 化的．
【重点】 理解动能、势能的含义，体会能量守恒的思想． 【难点】 在动能和势能转化的过程中体会能量守恒．
我们中国人早就知道利用水资源做功． 据《天工开物》记载，有的水车利用水 的势能做功，有的水车则通过人力做功增加 水的机械能，以灌溉农田． 19世纪在许多领域电能做功取代了蒸汽 的内能做功，人们利用水力、火力、风力、 地热、潮汐等发电。 如今人们已经掌握把原子能转化为电能 的技术．
能量在人们生活中占有十分重要的地位．
我们把动能和势能的总和统称为机械能
例1 举出生活中的一个例子，说明不同形 式的机械能之间可以相互转化．
你的例子是否向我们提示，转化过程中能 的总量保持不变?
做自由落体运动的物体在下落过程中，势能 不断减少，动能不断增加，在转化的过程中，动 能和势能的总和不变．
例2 下图表示撑杆跳运动的几个阶段：助跑、 撑杆起跳、越横杆．试定性地说明在这几个阶段 中能量的转化情况．
当伽利略释放小球后，小球开始运动，获得
速度，当它到达斜面的底部时，已经处于桌面的 平面上．势能消失，转化成动能．
当小球继续沿另一斜面升高时，它会变慢，
因而不断失去动能，但它的高度在增加，势能不 断被“回收”，当小球到达最高点时，其全部动 能转化为势能，小球相对桌面的高度又达到它在 实验起始时的高度．
点拨：现在人类使用的煤形成于古代，是由
古代的太阳能被古代的植物吸收发生光合作用转 化为化学能后，这些古代的植物在漫长的地质变 迁过程中转化成了煤．因此，可以说煤所具有的 化学能来源于古代的太阳能．
物理：7.1《追寻守恒量》教学案例(二)
“追寻守恒量”教学案例【教学目标】一、知识和技能1．了解守恒思想的重要性。
2．知道能量概念的形成过程。
3．知道动能和势能的概念，了解势能和动能的决定因素.4．知道势能和动能可以相互转化，且在转化过程中能量守恒.二、过程和方法1．通过实验观察,让学生感知事物本身存在的规律。
2．学生列举生活中物理现象，进一步体会守恒的基础性、普遍性、重要性。
三、情感、态度和价值观培养学生实事求是的态度，并能依据守恒的思想去解决实际问题。
教学重点：追寻守恒量，建立能量概念的过程。
教学难点：追寻守恒量，建立能量概念的过程。
【教学过程】一、导入新课老师：能量概念的形成和发展，始终是和能量守恒定律的建立过程紧密相连的。
能量守恒定律发现告诉我们，尽管物质世界千变万化，但这种变化不是没有规律的,基本的规律就是守恒定律。
也就是说:—切运动变化无论属于什么运动形式,反映什么样的物质特性，都要满足守恒定律.这一节课我们从一个较高的角度去认识这个问题。
教师：“机械能守恒”这个大家并不陌生，请同学说出自己对它的认识？二、新课教学教师：请同学们先自己阅读教材，回答下面的问题。
1．什么叫守恒?2．教材中说:在牛顿之前，伽利略的斜面理想实验已经显现了能量及其守恒的思想，这个实验中什么是不变的？学生的答案可能有很多种，老师注意引导.教师:演示斜面实验.让学生观察，当小球沿斜面从入高处由静止滚下时，小球的高度不断减少，而速度不断增大，这说明小球凭借其位置而具有的物理量不断减少，而由于运动而具有的物理量不断增大。
当小球从斜面底沿另一个斜面向上滚时,小球的位置不断升高，而速度不断减小，说明小球凭借位置而具有的物理量不断增加，由于运动而具有的物理量逐渐减少。
教师：如果斜面是光滑的，当小球到达斜面的h高度时,速度为零，小球好像“记得”自己起始的高度。
教师：演示滚摆实验和单摆实验，进一步强化，如果没有摩擦和介质阻力，物体好像“记得”自己初始的高度，即某一量是守恒的。
新人教版高中物理必修二(课件)7.1 追寻守恒量 (共39张PPT)
一、追寻守恒量 思考 小球为何总能到达出发时相同高度处？
势能 相互作用的物体凭借其位置而具有的能量 动能 物体由于运动而具有的能量
一、追寻守恒量
思考 为啥到达同一高度？ 某种东西在过程中不变 能量 守恒
用能量观点解释伽利略实验 球提高 势能 释放 动能 势能转化为动能
升高 动能转化为势能 到达等高处
一、追寻守恒量
伽利略实验的重要贡献：引入能量概念。
一个 物体能够对外做功，就说这个物体具 有能量 能量是表示做功本领大小的物理量
一、追寻守恒量 单摆运动
能量 守恒
一、追寻守恒量 小球运动
能量 守恒
一、追寻守恒量 牛顿摆 能量 守恒
一、追寻守恒量
功与能量 物体在力作用下能量发生变化时，该力一定对 物体做了功。
二、功
（3）当90° ＜θ≤180°时，
－1 ≤ cos θ ＜0.W为负值。 力对物体的运动起阻碍作用。 力对物体做负功或者说物体克服力F做正功。
注意
1.讲“功”一定要指明是那个力对那个物体的功。
二、功
2.功是标量：
功只有大小没有方向,是标量。功的正负既不是描 述方向也不是描述大小而是表示这个力对物体做功 的效果。 3.力对物体做负功即物体克服力F做正功
3公式适用条件： 恒力对物体做功
二、功
4.功的单位： 焦耳（牛.米） 思考 1J的物理意义是（1）当0≤θ＜90°时，
0 ＜cos θ ≤1.W为正值， 力对物体做正功。力对
物体的运动起推动作用。
（2）当θ= 90°时， cos θ =0，W=0.力对物 体不做功。力对物体的运动既不推动也不阻碍。
7.1-7.2 追寻守恒量 功
法二：先求合力，再求总功．
物体受到的合力为
F合＝Fcos 37°－Ff＝10×0.8 N－4.2 N＝3.8 N 所以W＝F合l＝3.8×2 J＝7.6 J. 【答案】 7.6 J
【方法总结】
求合力做功时方法的选择：
(1)若物体做匀变速直线运动，即合力是恒力，先求合力
(F合＝ma)再求功较简捷；
(2)若物体受到的合力是变力，或物体受到的几个力不是
பைடு நூலகம்
∵ W1= F1l = Fl COSα W2 = 0
∴ W = F l COSα
3、公式：
W = F L cosα
力对物体所做的功，等于力的大小(F)、位移的大小 (L)、力与位移夹角的余弦(cosα)这三者的乘积
适用条件： F为恒力 4、标量 5、单位：国际单位：焦耳（焦） 单位符号：J
１Ｊ＝１Ｎ×１m=1N· m 思考： １Ｊ有什么物理意义呢？
同时作用的，选用W总＝W1＋W2＋„＋Wn较为简捷．
例3
如图所示，木块原来静止在光滑水平面上，子弹
以一定的速度从左端打进木块，当子弹与木块速度恰
好相等时，子弹的位移为l1、木块的位移为l2.设木块与
子弹间的摩擦力为Ff ，则摩擦力对木块所做的功为多
少？
摩擦力对子弹所做的功为多少？
一对摩擦力做功的代数和是多少？
观 察
h
A
B
h
伽利略理想斜 面实验（斜面 均光滑）
观 察
h
A
B
h
下滚过程
高度 速度
上滚过程
h
A
B
相互作用的物体凭借 势能： 其位置而具有的能量
h
“记得”
能量 动能： 物体由于运动而具有的能量
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《追寻守恒量》导学案
【学习目标】
(1)理解动能、势能及能量的概念与意义。
(2)了解守恒思想的重要性，守恒关系是自然界中十分重要的关系。
a
(3)通过具体的事例使同学们对守恒观念有初步的认识.
【重点】理解动能、势能，体会能量转化和守恒的普遍性
【难点】创新思维的培养
【自主导学】
何谓守恒？
1•寻找规律的基本步骤
(1)观察和实验
观察自然现象和实验现象是物理学研究的基本方法，伽利略通过对小球运动现象的观察和
分析(如图)，得到牛顿第一定律的基本内容：如果斜面是光滑的，小球将一直沿水平直线
运动下去。
”同时得到：无论斜面B比斜面A陡些或缓些，小球总会在斜面上的某点停下来，这点距斜面低端的竖直高度与它出发时的高度相同”的观察结论。
(2)推理和概括
通过对观察结论的分析和概括，抓住主要矛盾，忽略次要因素或干扰因素，抽象出物理的
本质(规律性的东西)，完成由感性向理性的上升。
如图所示实验，如果忽略摩擦力这个干扰因素，可推断出此过程中隐含这某种守恒量，此守恒量就是初中物理中接触过的机械能(即动
能和势能的总和)。
2•关于能量”的概念
能量是一个抽象的物理概念，是物理学中研究问题的工具”书本并没有对能量下严格的定义，而是将记得”说成是一个守恒量，这个守恒量叫做能量。
其原因是在本节教材中无法对能量下严格的定义，因此在此不要去追求能量的严格定义，随着学习的深入会逐步得到准确的
定义，但应该看到物理学中的守恒量有着十分重要的功能。
3.势能
(1)物体凭借其___________ 而具有的能量叫做势能(Poctential energy )
（2）正确理解势能的概念，必须理解位置的概念，物体（看作质点）所处的位置是一个空间点,
在一维空间（数轴）上用（x）表示，在二维空间（平面直角坐标系）中用（x、y）表示；在
三维空间中用（x、y、z）表示。
本处不讨论势能的大小到底由哪些因素决定，仅要求知道势能与位置有关，当位置改变时，势能也随之改变。
（3）势能和动能可以相互转化，在这种转化时，势能减少的同时，___________ 在增加，势能增
加的同时，___________ 在减少。
4.动能
（1）_________________ 物体由于而具有的能量叫做动能（Kinetic energy ）。
（2）正确理解动能的概念，必须理解运动的相对性，即前面学过的参考系问题，由于牛顿力学
仅适用于_________ 参考系，因此本处运动的参考系也是指____________________ ，没有特殊说明，一般
指地面参考系。
本处不讨论动能到底由什么因素决定，但要知道当物体的速度大小发生变化时，
物体的动能也将发生变化。
（3）动能可以和势能发生转化，在这种转化过程中，动能减少同时， ___________ 在增加，动能
增加的同时，____________ 在减少•
【问题思考】
以竖直上抛的小球为例说明小球的势能和动能的转化情况。
在这个例子中是否存在着能的
总量保持不变？
【范例精析】
例题：如图所示，河道中的水在稳恒地流淌（各处的水流速度不随时间改变），设截面
的面积为S i,流速与截面垂直，速度为V i；截面A2B2的面积为S2,速度为V2,通过观察和
分析，本题中位于A1B1A2B2区域中的水的体积是否为一个守恒量？若是的话，你可以推断出
S i、S2、V i、V2满足什么规律？
解析由于水不可压缩，单位时间内流入A1B1的水的体积应等于流出A2B2面的体积，因此
位于A1B1A2B2区域中的水的体积是一个守恒量。
考察很短的时间A t，流入A I B I的水的体积为A V i=S i V i A t，流出A2B2面的的水的体积A V2=S2V2A t，所以S i V i= S2V2，截面积越小的地方，水的流速越大。
拓展截面积和流速的乘积称为流量（单位时间内流过截面的液体的体积，单位为m3/s），
通常用Q表示，即Q=SV。
如果各处的流量不等，则水位就升高或降低，为非稳恒流动。
【夯实基础】
1.下列关于能量的说法中正确的是（）
A.能量的概念是牛顿最早提出来的
B.伽利略的斜面理想实验体现出能量是守恒的
C.能量有不同的表现形式，并可以相互转化，但总量不变
D.以上说法均不正确
2.下列现象中，物体动能转化为势能的是（）
A. 秋千在最高处荡向最低
B. 张开的弓把箭射出去
C .骑自行车匀速驶向斜坡 D. 正在上升的礼花弹
3.如果我们把相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能，把物体由于运动而具有的能
量称为动能，那么，伽利略的斜面实验可以给我们一个启示，下列关于真个启示正确的是（）
①小球在斜面上运动时，小球离地面的高度减小，速度增加，小球的速度是由高度转变而来的
②小球在斜面上运动时，小球离地面的高度增加，速度减小，小球的高度是由速度转变而来的
③小球在斜面上运动时，小球离地面的高度减小，速度增加，小球的动能是由势能转变而来的
④小球在斜面上运动时，小球离地面的高度增加，速度减小，小球的势能是由动能转变而来的
A. ①②
B.③④
C.①③
D. ②④。