高中物理人教版 (新课标)必修21.追寻守恒量——能量教学设计

追寻守恒量 教案1

洪家中学 物理组 小河流水

一：教学内容分析：

在旧教材中，我们总是先学习能量的概念，而后研究一两个具体问题，发现动能与势能之和在某些过程中不变，由此引出机械能守恒定律。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，所以我们应强调方法的教育、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，新教材将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。

二：教学对象分析：

本节课的教学对象为高一新生，所有学生在初中阶段的学习中已经掌握了能量守恒的知识，但并没有掌握为什么会有能量守恒这个概念，他们并不理解守恒量的重要性。

三：教学目标分析：

根据学生的情况，故本节课的重点并不是对能量守恒知识的讲解，而是让学生从学习中去感受守恒思想的重要性。

四：设计思想：

先从日常生活出发让学生体会守恒量的意义然后再进行讲解

五：教学方法：

    以学生探究为主，教师引导为附，充分发挥学生的自创新能力，发挥学生的想象，让学生在学习中掌握知识，学会学习。

六：教学过程：

一：引入课题

问题1：现在有100元人民币，要换成10元面值的人民币,请问能换几张？

问题2：现在有1千克的冰，当它融化成水时，水的质量为多少？

问题3：数学中的解方程：X＋3＝7

问题4：化学中的反应方程式配平的依据是什么？

提问：大家为什么这么快就能得到答案？

问题1：人民币的总面值守恒

问题2：水的质量守恒

问题3：方程两边的总数守恒

问题4：电子转移的个数守恒

讲述：这四个问题非常简单，前两个问题是日常生活的应用，后两个是学习中的应用。但是从这四个简单的问题中确说明了一个不简单的问题。那就是“守恒量”；大家在生活和学习中其实已经在应用守恒这个概念了，只不过大家没有感觉而已。所以守恒的概念非常重要。

就像 诺贝尔物理学奖获得者劳厄曾经说过地一句话“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”。

二：追寻守恒量

今天，我和同学们一起来寻找一个守恒量，此守恒量在物理学中guan穿始终，非常重要的一个物理量，这也是niu顿老前辈的yi汉之一，其实有niu顿之前，伽俐略的斜面实验就已经显露出了这种守恒思想，我们来看看伽俐略的理想斜面实验：分析运动过程的特殊状态

问:利用我给你们的实验器材,如何设计一个实验来追寻伽俐略的理想斜面实验过程(器材:带绳的小钢球,铁架台,直尺等)

让学生设计,整理,实验,

学生进行分组实验，单摆

学生边做实验边观察并分析物体运动过程中的详细运动情况，并且总结观察现象得出结论。

在分析过程中加以引导学生很快就能得到结论：小球高度先降低，速度不断增大，当到达最低点时速度最大，然后上升速度不断减小高度不断增大到达最高点时速度最小，高速最大，且小球能上升到原来的高度。

问：这是特殊现象吗？（学生设计如何做好下一步实验，来排除这种凝虑）

为了更好地说明问题我们继续观察实验：在单摆悬点地正下方放一钉子阻挡小钉子观察小球的上升位置。

总结得出：物体总是“记得”自己的起始位置，这个位置总是不变的。

问：这个实验中那些量守恒呢？是高度还是速度？

       “记得”自己位置的“记得”并不是物理语言，所以我们引入一个物理量“能量”来表示这种特性。

故是能量守恒

学生举例：你们初中学习过那些能量？（学生可能会答道，电能，动能，热能，势能等）

顺势推出动能和势能的概念。

三：动能和势能

           分析以上几个实验现象，对物体运动的过程加以分析，归纳得出动能和势能的概念

           动能：物体由于运动而具有的能量

势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量。

并用具体实例加以说明。

在学生理解了动能、势能和能量守恒的概念后，让学生用能量的观点来分析前面的几个实验的过程。

当我们将小球提升至起始高度时，我们赋予了小球一定的势能。释放小球后，小球开始运动，高度不断降低，同时小球速度不断增大，此时小球的势能并没有丢失而是逐渐转化为了动能；运动到最低点时小球的动能最大；当小球向上运动时，小球的速度不断减小，同时高度不断增加，此时小球的动能逐渐转化为了势能。最终小球到达了和起始点相同的高度，说明小球的能量保持守恒。

在一定的条件下（阻力不计）动能和势能可相互转化，并且在整个转化过程中能量守恒。不仅在初末两位置守恒，在整个运动过程中能量都守恒。

       除此之外,还有其它例子吗?   请一位学生上来表演,别一位同学用能量观点作解释.

四：一般情况下的机械能守恒    思考？

如果把单摆放在油中做实验，结果如何？能量还守恒吗？

提问：能量守恒吗？

回答：能量依然守恒。此时能量有一部分转化为热能（内能）。

五：练习：

【例】 在伽利略实验中，如果空气阻力和摩擦阻力不能忽略(斜面粗糙)，人们要寻找的守恒量还存在吗？如图1.

解析：通过实验不难发现，在伽利略实验中有空气阻力的情况下，小球滚上B斜面的高度减小了，因此与物体上升的高度对应的重力势能减少了，能量看起来不再守恒.由此引发两方面的思考：其一，物体系统减少的能量哪儿去了，是消失了吗？其二，如果没有消失，它转化为哪种形式的能量？减少的重力势能是否等量地以另一种形式出现？若球减少的重力势能以另外的形式等量出现，则能量仍是守恒的.

联系所学过的知识和生活中的经验知道，球在运动过程中有摩擦便会产生热，与物体的高度、速率对应的机械运动有一部分转化为大量分子组成的系统的热运动.

设计精确的实验，收集测量这部分热能，便可以验证守恒量的存在与否.

点评：本题是一个改变实验条件而引发出的一个具有探索性、开放性的问题，可考查   学生：

（1）对比实验：采用控制变量法在不同条件下实验.

（2）发现问题：球滚上的高度在有摩擦时减小.

（3）提出问题：守恒量还存在吗？球减少的重力势能哪儿去了？

（4）运用知识推理论证：产生了热……

　（5）设计实验证明自己的推理：损失的能量是否全部转化为热?

六．让学生小结本节课的内容

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。

注,来源于网络加整理