物理必修21.追尋守恒量——能量教案

這是一份物理必修21.追尋守恒量——能量教案，共4頁。教案主要包含了教學目標，教學重點，教學難點，課時安排，教學過程等內(nèi)容，歡迎下載使用。
追尋守恒量授課人：林籽葵一、教學目標1、知識與技能1． 理解能量這個物理量。知道動能和勢能的物理意義。2．學生能獨立分析伽利略理想斜面實驗的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系。3．知道能量這個物理量是如何產(chǎn)生的4．舉例說明不同形式的能量之間是可以相互轉(zhuǎn)化的。2、過程與方法1．  體會伽利略理想斜面實驗的過程和方法。2．  會分析動能與勢能間的相互轉(zhuǎn)化。3、情感、態(tài)度與價值觀1．  通過“追尋守恒量”，使學生了解守恒思想的重要性，初步樹立能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點。2．  通過動能、勢能間的相互轉(zhuǎn)化來研究生活中物體的運動，培養(yǎng)熱愛生活的情趣。二、教學重點理解動能、勢能的含義，體會能量守恒的思想。三、教學難點 在動能和勢能轉(zhuǎn)化的過程中體會能量守恒。四、課時安排1課時五、教學過程新課導入：德國物理學家勞厄說：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。也就是說物理學是以最簡潔的語言，最簡單的方式研究最普遍的規(guī)律。諾貝爾物理獎獲得者費恩曼說過：“有一個事實，如果你愿意，也可以說是一條規(guī)律，支配著至今所知的一切自然現(xiàn)象……這條定律稱作能量守恒定律，它指出有某一個量，我們把它稱作能量，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……”我們今天就一起來追尋這個守恒的量——能量。師生一起舉例生活中能量轉(zhuǎn)化的例子，初步體會“能量”在人類生活中的重要性。（現(xiàn)代化的生活離不開電廠供應的電能；現(xiàn)代交通離不開汽油燃燒釋放的化學能；核電站要利用某些原子核裂變時釋放的核能；人類生活需要攝入食物中的化學能；植物的生長依賴太陽能……）“能量”是牛頓沒有留給我們的少數(shù)力學概念之一，但是在牛頓之前。能量及其守恒的思想，在伽利略的實驗中就已經(jīng)顯現(xiàn)出來了。一．伽利略理想實驗（見課本第2頁圖5.1-1，學生閱讀課本后回答）問題1：小球從一個斜面的頂端由靜止滑下，并運動到另一個斜面的頂端，經(jīng)歷了哪幾個特殊的狀態(tài)？這些狀態(tài)各有什么特點？ （小球從一個斜面的頂端由靜止滑下，并運動到另一個斜面的頂端，然后從這個斜面的頂端再由靜止滑下，并運動到另一個斜面的頂端，經(jīng)歷了四個特殊的狀態(tài)，分別為左右兩個最高點，速度為零，在最低點速度最大）問題2：小球從一個斜面的頂端由靜止滑下，并運動到另一個斜面的頂端，經(jīng)歷了哪幾個特殊的過程？這些過程各有什么特點？（小球從一個斜面的頂端由靜止滑下，并運動到另一個斜面的頂端，經(jīng)歷了先加速再減速這樣兩個特殊的過程，在加速過程中，小球速度越來越大，位置高度越來越??；在減速過程，小球速度越來越小，但位置高度越來越大。在不斷地往返運動過程中，要經(jīng)歷加速、減速、反向加速、減速……的運動過程）小結(jié)：當釋放小球時，由于受合外力不為零，小球開始沿光滑的斜面由靜止開始做勻加速運動，當?shù)竭_最底端時，小球速度達到最大，然后，在水平段上，由于小球受合外力為零，小球做勻速直線運動，直到水平斷的末端。在另一個斜面上，小球受合外力不為零，并且與速度方向相反，小球做勻減速運動，直到速度為零。問題3：觀察并比較小球在兩個斜面的高度，思考這兩個相同的原因是什么？設兩個光滑斜面的傾角分別為θ1和θ2，從第一個斜面上高h處由靜止釋放，試通過定量計算分析說明小球到達另一斜面的高度和第一個斜面的高度是相同的。(小球做勻加速運動的加速度a1＝gsinθ1；在第一個斜面上勻加速運動的距離，其中為到達斜面底端時的速度；小球在另一個斜面上勻減速運動的加速度a2＝－gsinθ2；設小球到達另一個斜面的高度為h′，則小球在另一個斜面上勻減速運動的距離；由以上四式解得小球到達另一個斜面的高度h′＝h?？梢姡喝绻泵媸枪饣模瑹o論斜面是陡些還是緩些，當小球到達另一斜面的相同高度時，速度為零，小球好像“記得”自己起始的高度，然后重復前面的運動。) 抽象總結(jié)（抽象是法寶）：①小球由加速過程過渡到減速過程，恢復到原來的高度。②加速過程和減速過程中與高度有關(guān)的一個物理量在變化的同時，一個與速度有關(guān)的物理量也在變化。③與高度有關(guān)的物理量的變化引起了另一個與速度有關(guān)的物理量的變化。④伽利略理想實驗表明：小球在運動過程中，“有某一量是守恒的”，這個量叫做能量。二．勢能定義：相互作用的物體憑借其位置而具有的能量叫做勢能。舉例：見課本第2頁圖5.1-2“巨石陣”，巨石由于被舉高而具有勢能。……為了擴大學生知識面，提高學生綜合素質(zhì)，激發(fā)學生學習興趣，進一步介紹“巨石陣”：距英國首都倫敦130公里的一個叫索爾茲伯里的地方，遺留下一個迄今為止仍難解其奧秘的建筑奇跡：幾十塊巨石形成一個大圓圈，高的達6米，每塊重數(shù)十至數(shù)百噸，在這一馬平川的平原上矗立了幾千年之久。考古學家們至今仍不能斷定當初建造此“巨石陣”的確切目的，而只是推測這是早期的英國某宗教部落舉行儀式的地點，或觀測天象的地方。    不過，英國考古學家對“巨石陣”的建造年代，已取得了較準確的結(jié)論。他們認為，“巨石陣”最早在4000－5000年前時就開始動工興建了，工程前后延續(xù)了數(shù)百年，最后才大體上形成與今天相似的格局。專家們指出，建筑期經(jīng)歷了三個階段。第一階段可追溯至公元前1800年左右的新石器時代的晚期，不過當時尚無巨石，而只是建造了一圓形土堤，并在緊挨著土堤的溝里挖了56個坑，形成了一個圓圈。由于發(fā)現(xiàn)坑的考古學者名叫奧布里，故這些坑也被稱作“奧布里坑”。“巨石陣”最令人困惑的是：當時的人們是如何從幾百公里以外的威爾士運來這么多每塊重達幾十噸甚至上百噸的巨石。去年4月，40多名專家進行了一次試驗，試圖用幾千年前的工具和方法將1塊重約25噸的巨石從威爾士運來，但花了九牛二虎之力，才將其挪動了100米。據(jù)此專家們相信，這些巨石不可能是通過人力運來的，而更可能是由覆蓋地面的冰川帶來的，但此后顯然又經(jīng)過人為的排列，否則不會在夏至那天與太陽升起的位置恰恰排列成一條直線。三．動能定義：物體由于運動而具有的能量叫做動能。所以，當伽利略釋放小球后，小球開始運動，獲得速度，當它到達斜面的底部時，已經(jīng)處于桌面的平面上。以前由于它在桌面上方的某一高度而具有的勢能已經(jīng)消失，但是小球獲得了動能。這個事實可以理解為勢能并未消失，而是轉(zhuǎn)化成動能；當小球繼續(xù)沿另一斜面上升時，它會變慢，因而不斷失去動能，但高度在增加，勢能不斷被“回收”，當小球最后靜止停下時，其全部動能轉(zhuǎn)化成勢能，小球相對桌面的高度又達到它在實驗起始時的高度。提問：被舉到相同高度的不同質(zhì)量的物體落到地面上，有什么不同的作用效果？把相同質(zhì)量的物體舉到不同高度釋放，落到地面又有什么不同？學生結(jié)合生活經(jīng)驗思考，并在老師的啟發(fā)下，理解什么是勢能和動能，而且他們可以相互轉(zhuǎn)化。例題（課本第3頁“問題與練習”）：以豎直上拋的小球為例說明小球的勢能和動能的轉(zhuǎn)化情況。在這個例子中是否存在著能的總量保持不變？解析：豎直上拋運動的小球，首先由動能轉(zhuǎn)化為勢能，達到最高點時，動能為零，勢能達到最大，在下落時，勢能逐漸減小，動能逐漸增大，勢能又轉(zhuǎn)化為動能。在小球運動過程中，小球的機械能總量保持不變。伽利略的理想斜面實驗使人們認識到引入能量概念的重要性，同時也提出了值得思考的問題：勢能和動能如何定量地量度？勢能和動能的轉(zhuǎn)化是怎樣進行的？我們以后將一起來繼續(xù)學習。四．板書設計           一.追尋守恒量1．伽利略斜面實驗——“有某一量是守恒的”，這個量叫做能量2．勢能：相互作用的物體憑借其位置而具有的能量叫做勢能3．動能：物體由于運動而具有的能量叫做動能4．“追尋守恒量”的意義