《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。【PPT 】

那么接下来我们看一个以前学过的实验——“伽利略理想斜面实验”，理想在什么地方？斜面是光滑的。【flash 】我们把一个小球从一定高度静止释放，看到什么呢？小球又回到了原来的高度。调整斜面倾角，再次释放小球，看到什么？小球还是回到原来的高度。如果把斜面放平，会怎样呢？（提问）小球将做匀速直线运动，一直运动下去。为什么它要一直运动下去？因为它想回到原来的高度，但是回不到。就像一个执着的情郎，一心想着自己的梦中情人，但是道阻且长、那人宛在水中央，于是便一直运动，去追寻原来的高度。【PPT 】我们看一下刚才实验中小球从一个斜面的某一高度由静止滑下，并运动到另一个斜面的同一高度，经历了哪几个运动过程？这些过程各有什么特点？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。速度与高度什么关系？此消彼长。⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+=+=+=+3

03;312;321;330但是不管中间过程如何，小球总是能回到初始高度，用一个词来表示就是“仿佛记得原来的位置”。那它为什么会记得自己的位置或者回到原来的高度呢？因为在运动过程中有一个量是守恒的或不变的，叫做“能量”。

【PPT 】我们通常所说的机械运动所具有的能量叫做机械能，其具有两种形式——势能和动能。大家看这幅图是复活节岛上的巨石，这些石头是否具有能量？具有什么能量呢？对，重力势能。物体由于被举高而具有的能量就叫做：重力势能。比方说被弹高的人、被举起的杠铃都具有重力势能；而被拉弯的弓的能量还是重力势能吗？并不是，而是势能的另一个分支——弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能量就叫做弹性势能。二者二合为一，概括一下势能：相互作用的物体由于其位置而具有的能量就叫做势能（相互作用：万有引

力相互作用、电磁相互作用；位置：高度、弹性形变量。所以势能也叫作“位能”）（与零势面的选取有关：20分、60分、80分，社会比较压力：自信、自卑、自负）；接下来，我们看下一个例子：在十字路口汽车一头撞上了围栏酿成了一起交通事故，那汽车有这样破坏力的原因就是汽车具有动能。什么是动能呢？由于物体运动而具有的能量就叫动能（与参考系的选取有关）。比方说飞行的火箭、前进的汽车、滚动的足球都具有动能。那势能与动能之和就是一个做机械运动的物体所具备的总能量——机械能。

【PPT】接下来我们即学即用看两个例子：

例1：拉开的弓——具有弹性势能；射出的箭——具有动能；

所以弓强，势能大，可以转换的动能就越大，射的就越远。

例2：运动员助跑——具有动能；撑杆瞬间——动能能够转化为弹性势能；

越杆：弹性势能转化为重力势能。

总结：这两个例子说明能量之间可以相互转化。

最后，我们回到伽利略的理想斜面实验，解答小球在滚下斜面和滚上斜面的过程中能量是如何转化的？这个过程也符合机械能守恒。【PPT】

两个动能势能相互转化的视频【视频】

●概念：能量：以物质为载体，在运动形式及相互作用中体现出来的。

●能量守恒：能量不会凭空创造或消失，只能从一种形式转化成另一种形式；

或从另一个物体转移到另一个物体。

●板书

●练习：完成步步高填空。