7.1 追寻守恒量--能量
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。
课件9：7.1 追寻守恒量——能量
(3)功的公式
①力 F 与位移 l 同向时：W＝__F_l_。 ②力 F 与位移 l 有夹角 α 时：W＝__F_l_c_o_s_α__。 ③各物理量的单位：F 的单位是_牛__顿___，l 的单位是_米___，W 的 单位是牛·米，即_焦__耳___，简称焦，符号 J。
2．正功和负功
根据力和位移方向间的夹角判定
一人乘电梯从 1 楼到 20 楼，在此过程中经历了先加速、 后匀速、再减速的运动过程，则电梯支持力对人做功情况是( )
A．加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功 B．加速时做正功，匀速和减速时做负功 C．加速和匀速时做正功，减速时做负功 D．始终做正功
解析： 要判断功的正负，可根据公式W＝Flcos α中力和 位移的夹角α来判断。在加速、匀速、减速的过程中，支持力与 人的位移方向始终相同，所以支持力始终对人做正功。
T 谢谢观看 HANK YOU!
物体的加速度 a＝Fm合＝430 m/s2，物体在 2 s 内的位移：x＝12at2＝21×430×22
m＝830
m，故合力的功
W＝F
合
x＝6
400 9
J≈711 J。
答案： 711 J
【规律方法】 计算总功时有两种基本思路 (1)先确定物体所受的合外力，再根据公式 W 合＝F 合 lcos α 求解合 外力的功。该方法适用于物体的合外力不变的情况，常见的是发生位 移 l 过程中，物体所受的各力均没有发生变化。求解流程图为： 受力与过程分析 求合力 求合力的功 (2)先根据 W＝Flcos α，求出每个分力做的功 W1、W2…Wn，再根 据 W 合＝W1＋W2＋…＋Wn，求解合力的功，即合力做的功等于各个 分力做功的代数和。该方法的适用范围更广，求解流程图为： 受力与过程分析 求各力的功 求合力的功
高中物理人教版必修二7.1【教学设计】《追寻守恒量——能量》
《追寻守恒量——能量》在物理学中，能量并不是由功定义的。
能量的概念是在人类追寻“运动中的守恒量是什么”的过程中发展起来的。
能量概念之所以重要，就是因为它是一个守恒量。
守恒关系是自然中十分重要的关系，从中学开始加强学生对守恒关系的认识是有益的，因为它是极为重要的研究方向。
根据这种认识，所以本节从追寻守恒量出发引入能量概念，为能量学习奠定了基础并把这种物理思想渗透在能量学习的全过程。
通过本节的学习加强对守恒关系的认识，重要是物理学的思想和方法的学习。
【知识与能力目标】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。
【过程与方法目标】1、重温一次伽利略的斜面实验，启发大家对守恒思想的认识；2、利用 自制教具(如单摆、滚摆)的演示，帮助同学们建立能量守恒的观念。
【情感态度价值观目标】1、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】1.对守恒思想的领会,对科学研究过程的体验。
2.理解动能、势能的含义。
【教学难点】认识到守恒是自然界的重要规律。
多媒体课件，单摆一、创设情景引入新课课件展示生活小故事：两个同学下象棋,不小心棋盘被打翻了,一颗棋子找不到了,一位同学就找啊找,最终在房间的一个角落找到了,支持这位同学坚持找下去的信念是什么?交流讨论：你还知道哪些量是守恒？教师总结点评引入本节课题。
板书：追寻守恒量——能量二、新课教学（一）能量是一个守恒量1.引导学生回忆能量转化的一些知识与现象。
2. 让一位学生大声朗读教材开头费恩曼的话，让学生体会能量守恒定律的重要性。
3.图片展示生活中各种各样的能量让学生感知能量无处不在。
4.课件展示“伽利略斜面实验”，通过动画展示，让学生感受到“有某一量是守恒的”。
（1）学生描述小球在理想斜面上的运动过程（2）分析各个过程运动和力的关系，并用所学知识证明小球能“记住高度”（3）引导学生阅读教材，并用能量的观点，解释“小球”释放后为什么会重新回到原来的高度。
新人教版物理必修二7.1 追寻守恒量——能量 课件 (共29张PPT)
解决力学问题，同学们往往习惯于运用 牛顿运动定律和运动学知识解决，以为这样 具体可信，而不习惯于从能量的观点和守恒 的思想来分析，但是从本章学习过能量之后 同学们会发现从能量的观点来分析和解决， 往往会给力学问题的解决带来很大的方便， 因此从本章起同学们应注意培养自己从能量 的观点分析、解决问题的能力.
5. 将一物体从粗糙斜面上滑下来，最终 停到水平面上，这一过程中的能量转化？
小 一、伽利略斜面实验表明
结
“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。
小球高度降低的同时，速度在增加；高 度升高的同时，速度在减小。
hA
α
β
B h’
实验表明斜面上的小球在运动过程中
好像“记得 ”自己起始的高度（或与高度
相关的某个量）。
后来的物理学家把这一事实说成是 “某个量是守恒的”,并且把这个量叫 做能量或能。
问题二：用“力”怎样描述伽利略斜面实
验
x
x’
hA
α
β
❖ 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2021/3/172021/3/172021/3/173/17/2021 5:10:50 PM ❖ 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2021/3/172021/3/172021/3/17Mar-2117-Mar-21 ❖ 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2021/3/172021/3/172021/3/17Wednesday, March 17, 2021 ❖ 13、志不立，天下无可成之事。2021/3/172021/3/172021/3/172021/3/173/17/2021
高中物理必修二课件-7.1追寻守恒量——能量-人教版
名词解释
物体由于运动而具有的能量叫做 动能（kinetic energy）。
它们都具有动能
火箭
足球 汽车
名词解释
机械能：动能与势能的总和 。
想一想 用“能量”怎样描述伽利略斜面
实验
当小球由最高点沿斜面 A 运动到达最低点 时，能量怎样变化？
v0 = 0
势能去了 哪里？
hA
B
参考面
势能消失
全 部
BA.两次具有相同的弹性势能
B.第一次比第二次的弹性势能大
C.第一次比第二次的弹性势能小
D.无法比较其大小
4. 将一物体从粗糙斜面上滑下来，最终 停到水平面上，这一过程中的能量转化？
小 一、伽利略斜面实验表明
结
“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。
hA
α
β
B h’
实验表明斜面上的小球在运动过程中
好像“记得 ”自己起始的高度（或与高度
相关的某个量）。
后来的物理学家把这一事实说成是 “某个量是守恒的”,并且把这个量叫 做能量或能。
问题二：用“力”怎样描述伽利略斜面实
验
x
x’
hA
α
β
B h’
在A斜面上：a＝gsinα v2-0=2ax h=xsinα=v2/2g
谢谢
1.追寻守恒量——能量
伽利略理想实验 问题一：我们看到怎样的现象呢？
观 1、小球从一个斜面的某一高度由静止滑下，并运动到另 察 一个斜面的同一高度，经历了哪几个运动过程？
2、这些过程各有什么特点？
hA
Bh
伽利略理想斜面实 验（斜面均光滑）
《7.1 追寻守恒量——能量》教案
这节课开始，我们先看一个实验：这是由5个普通的钢球组成的摆——“牛顿摆”。
注意观察：当拨动一边的钢球时，另一边的钢球会发生怎样的运动？【视频】好，我们发现当这边一个小球碰过去，另一边一个小球摆起来；第二次两个小球碰过去，另一边两个小球摆起来；如果这边三个小球碰过去的时候呢？另一边三个小球摆起来。
那么这其中有什么规律吗？小球在碰撞过程中，它好像记得前面有几个小球摆过来。
好，那么这节课我们就学习《追寻守恒量——能量》，一起来探究小球碰撞过程的奥妙。
什么是能量呢？在大家生活中涉及到能量的事情有哪些？吃饭，睡觉，走路，上课，还有的同学说运动。
我们平常说“万物生长靠太阳”，那太阳提供什么能？太阳能。
【PPT 】同学们刚才说的吃饭，那面包、牛奶提供什么能？化学能【PPT 】我们运动的时候也用到了能量【PPT 】可以说能量是无处不在的。
那能量到底是什么呢？【PPT 】诺贝尔物理学奖获得者费曼是这么说的：“有一个事实，如果你愿意，也可以说一条定律，支配着至今所知的一切自然现象……这条定律称做“能量守恒定律”。
它指出某一个量，我们把它称为能量，在自然界经历的多种多样的变化中它不变化。
它是一个最抽象的概念……”费曼说能量是一个最抽象的概念，那我们把它形象化一些，通过一个故事去体悟。
【PPT 】《庄子·齐物论》里讲了一个“朝三暮四”的故事：养了一群成精的猴子，早上给它吃3个桃子，晚上吃4个桃子，猴子很不高兴，提抗议；那马上改口说，早上给它吃4个桃子，晚上吃3个桃子（猴子）。
怎么样呢？猴子都非常高兴。
“朝三暮四，众猴皆怒；朝四暮三，众猴皆喜。
”如果我是那只猴子的话，不，如果大家是那群猴子的话，你会怎么想呢？【提问】你是更倾向于朝三暮四/朝四暮三？有的同学说朝四暮三，猴子也是这么想的，你是从养殖学的角度去考虑的：早上消耗的能量会更大一些，晚上吃了不消化容易长肉，将来能卖个好价钱。
抛开这些因素，其实一天都是七只桃子，总数是不是没变？对，正如劳厄所言，我们物理学主要的任务就是研究哪些量是不变的。
部级优课：7.1.追寻守恒量——能量=天津市微山路中学张永晶
教学目标1、知识与技能（1）领悟伽利略理想斜面实验中的转化和守恒的事实；（2）理解能量这个物理量及动能、势能的物理意义；（3）独立分析伽利略理想斜面实验的能量转换和守恒关系；（4）除伽利略理想斜面实验以外，能列举出其它动能与势能相互转化和守恒的实例；（5）能够列举出不同形式的能量可以互相转化并可能守恒；（6）理解能量转化与守恒是一种重要的自然规律，激发学生产生用这一规律解决问题的意识。
2、过程与方法（1）体会伽利略分析问题的精妙，学习他能分析出事物本质的方法；（2）体会费恩曼所说话的深刻内涵，体会转化与守恒的普遍性。
3、情感、态度、价值观（1）体会自然规律的和谐统一（2）开辟了新的简单的解决问题的途径2. 教学重点/难点教学重点：理解动能、势能的含义，体会能量转化、守恒的普遍存在性。
教学难点：培养创新能力，使学生在发现了能量转化、守恒的普遍存在性后，能马上意识到这里面存在的巨大的使用前景（开辟解决问题的新的途径）。
3. 教学用具多媒体、板书学情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。
导入新课: 上课前同学们观看一个电影片段问题：冲浪运动是一种时尚极限运动，冲浪可以让人们忘却烦恼，体验一次次与海浪搏击、驰骋在海浪上的快感、刺激感。
是什么能够让他在浪谷中翻飞，一浪紧冲一浪？通过这节课的学习我们就可以定性的给出解释。
我这里还有两个小故事跟同学们分享：1我的女儿和她的小闺蜜特别喜欢玩跳棋,两个小朋友都争强好胜，谁也不让谁，有一次不小心棋盘被打翻了,棋子散了一地，于是一起收拾，收拾到最后发现一颗棋子找不到了,于是就找啊找,在寻找的过程中，两个小朋友都尽其所能，坚信一定能找到，最终在沙发底下找到了,支持他们俩找下去的信念是什么（提问）棋子的总个数是一定的，这是幼儿园阶段就会的数的守恒。
2爱迪生是个没有大学文凭之人，他与毕业于美国普林斯顿大学的高材生阿普顿一起工作，他经常受到阿普顿的歧视。
教学设计17：7.1 追寻守恒量——能量
7.1 追寻守恒量——能量一、教材分析从教材的地位和作用方面来看，本节课主要是观念性教育的内容，目的是对学生进行方法和观念上的教育，使学生了解守恒思想的重要性。
在物理学中，能量的概念是在人类追寻“守恒量是什么”的过程中发展起来的。
所以本节从追求守恒量出发引入能量概念，为能量学习奠定了基础，并把这种物理思想渗透在能量学习的全过程，让学生从更高的、全新的角度来重新认识身边的物理规律。
从教材的内容方面来看，本节课的定位很重要，既不是讲能量守恒定律，也不是讲人们发现能量守恒定律的历史，主要是让学生感受和体会对于守恒量的认识和探究过程，从追寻守恒量的过程中体验能量转化与守恒，同时利用实验和生活中的例子使学生认识到能量转化与守恒的普遍性。
因此，本节课的整体设计思路是认识守恒→分析伽利略理想斜面实验→能量守恒。
本节课意在启迪学生，在学生心中埋下物理守恒思想的种子，注重知识的形成过程、研究方法，重视视学生的体验，所以课堂上我采用了“探究式与体验式”教学模式。
二、学情分析学生在初中学习过能量和能量守恒定律的有关知识，了解各种能量间可以相互转化以及机械能守恒的观点，这为本节课的教学奠定了一定的基础，在进行相关问题的探究时，对猜想有了定向。
能量的概念是伴随人类对能量守恒的认识同步发展起来的，但学生对能量还没有完整的知识网络，尤其对守恒思想的认识不深刻，通过本节课的教学帮助学生逐步的建立这种思想。
三、核心素养通过《追寻守恒量》的探究学习过程，使学生领会寻找守恒量是科学研究的重要思想和方法，树立辩证唯物主义认识论；沿着科学发展的足迹，从追求守恒量出发引入了能量的概念，让学生从更高的、全新的角度来重新认识身边的物理规律。
四、教学目标(1) 了解守恒思想的重要性，认识守恒关系是自然界中十分重要的关系；(2) 理解动能、势能及能量的概念与意义；(3) 通过具体事例使学生对能量守恒有初步了解，并认识到能量守恒定律具有普遍性。
五、重点与难点教学重点观察伽利略理想斜面实验，从理论的角度去寻找出小球运动过程中的守恒量，并用实验进行验证。
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7.1 追寻守恒量—能量
一三维目标
1．知识与技能 (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，
(3)通过具体的事例使同学们对守恒观念有初步的认识．
2．过程与方法 (1)再温一次伽利略的斜面实验，启发大家对守恒思想的认识
(2)利用自制教具(如单摆)的演示，帮助同学们建立能量守恒的观念．3．情感、态度与价值观
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。
通过了解人类追寻“能”这一守恒量的过程，体验守恒思想的重要意义
二教学重点理解动能、势能的含义。
三教学难点在动能和势能转化的过程中体会能量守恒。
四教学方法教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论
（一）创设情境，引入新课
1 今天我们这节课学习“追寻守恒量”先解读一下这个标题，“守恒”这个词你是
怎么理解的？
2有一首古诗，“离离原上草，一岁一枯荣，野火烧不尽，春风吹又生”。
这首诗反映了一定的自然规律：世界万物时时刻刻都在发生变化，又生生不息。
变来变去，那什么东西是不变的呢（学生思考）伽利略理想实验我们曾学过，这个实验或者能给我们启示（二）创设情境，新课教学
探究一：能量的概念
1伽利略理想实验小球从一个斜面的某一高度由静止滑下，不考虑摩擦阻力，将会运动到另一个斜面的同一高度。
提问：小球经历了几个运动过程？这些过程各有什么特点?
2设小球从距水平面H高静止静止滑下，不考虑摩擦阻力，滑下到离水平面高h时的速度为v。
H，h, v三者是什么关系？
教师：在这个实验中，无论斜面B比斜面A陡些或缓些，小球的速度最后总会在斜面上的某点变为0,这点距斜面底端的竖直高度与出发点的竖直高度相同，它好像“记得”自己的起始高度，或与高度相关的某个量。
这个事实存在一个守恒量，这个量是什么呢？通过推导这个量与速度和高度有关，这个量我们把它叫能量
板书伽利略斜面实验表明：
“有某一量是守恒的”，这个量叫做能量
3学生活动读55页第一段了解能量概念的意义
能量在不同的情况下有不同的表现形式，同学们知道那些形式的能量呢?学生答
（这节课我们主要学习势能、动能两种形式的能量）
针对训练１：关于伽利略的斜面实验,从斜面上静止释放一小球，以下说法正确的是（）A．无论斜面是否光滑,小球滚上的高度一定与释放的高度相同.
B．实际生活中,小球滚上的高度会比释放的高度要小一些.
C．只有在斜面绝对光滑的理想条件下,小球滚上的高度才与释放的高度相同.
D．伽利略的斜面理想实验反映了在小球的运动过程中存在某个守恒量.
探究二：势能、动能的概念
1、势能（学生看书）
运动员把杠铃举了起来，举起杠铃的同时，运动员也就赋予了杠铃一种形式的能量，我们称它为势能。
板书物体凭借其位置而具有的能量叫做势能。
提问:生活的哪些物体具有势能?你觉得势能与什么有关？
2、动能（学生看书）
伽利略释放小球后，小球高度降低，同时获得速度，当它到达水平桌面，由于它在桌面上方的某一高度而具有的势能以消失，但小球获得了运动。
能量是守恒的，我们把与运动有关的能量叫动能。
板书动能：物体由于运动而具有的能量
提问：生活中的那些物体具有动能？你觉得动能与什么有关?
3、提问：在“伽利略斜面实验”中小球能量是怎样转化的？
针对训练２：在伽利略实验中，小球从斜面A上离斜面底端h高处滚下斜面，通过最低点后继续滚上另一个斜面B，小球最终会在斜面B上某点停下来而后又下滑，这点距斜面底端的竖直高度仍为h，在小球运动过程中，下列说法正确的是（）
Ａ．小球在A斜面上运动时，离斜面底端的竖直高度越来越小，小球的运动速度越来越大。
Ｂ．小球在A斜面上运动时，动能越来越小，势能越来越大
Ｃ．小球在B斜面上运动时，速度越来越大，离斜面底端的高度越来越小
Ｄ．小球在B斜面上运动时，动能越来越小，势能越来越大
（三）典例分析
单摆演示实验：如果把小球拉开一个角度，松手后它会来回摆动，让小球贴着某位学生的鼻子，松手后，看一看小球在摆动过程中会不会碰到鼻子。
实验现象？它并没有比原来运动得更高，为什么呢？有个守恒量支配着它的运动，这个量是什么？摆动的小球在不涉及到空气阻力时，涉及到那些能量？能量是怎样转化的?
下降过程：
上升过程：
实际生活中的摆会不会始终摆下去？（学生答）它的动能，势能怎样了，它的总的能量还守不守恒吗？减少的能量那里去了？
（四）小结(学生思考)
阅读材料：
科学家们一直都在寻找新的守恒量，这些守恒量就是变化中的不变量，不变量的发现会让我们多一些途径来理解这个世界。
我们已知的守恒量有很多，包括能量守恒、质量守恒、电荷量守恒等等，有的量我们可以觉察得出来，有的我们是看不见的，但它们都在统治着这个宇宙，无论宇宙万物怎么演化，这些量都是不变的。
每一个新的守恒量的发现都要经历漫长的历史过程，我们应当相信，我们还能够找到一
些新的守恒量。
伴随着新的守恒量的发现，科学一次次地向前飞跃，每一个新的守恒量的发现，都给了我们一个新的研究问题的途径！
追寻人生的目的和物理学家寻找系统的守恒量是一样的，都是为了找到一个支配复杂系统的简单原则，在多变的现象中找到不变的东西。
使复杂的问题简单化、清晰化。
观
察一个现象总是很容易的，但从中分析并得到规律得到启示却很不容易，望同学
们都能做有心人,做学习和生活上的有心人。
功和能量转化的关系不仅为解决力学问题开辟了一条新的重要途径,同时它也是分析解决电磁学、热学等领域中问题的重要依据.但是学生在能量概念的建立上没有概念基础,所以教材在第一节设立追寻守恒量,旨在让学生对能量能够有清晰的认识.教材从著名物理学家的理论出发,展示伽利略的斜面实验,逐步引导能量的概念建立.继而利用生活中的实例,给出势能和动能的概念.教材具体说明了引入能量概念的必要性.
在实际教学中,逐步渗透物理学家研究待认识问题的方法:设法找出所研究现象是否存在物理量守恒的情况,一旦发现某种物理量守恒,就首先用以整理过去的经验和知识并总结成定律,然后在新的现象或事例中对总结出的守恒定律进行检验,如果定律得以证实就可以借助它解决问题,甚至作出新的预见,追寻和研究守恒量是物理学的一种重要研究方法.
守恒关系是自然界中十分重要的关系,通过本节课的学习,加强学生对守恒关系的认识,并把这种物理思想渗透在能量学习的过程中.。