7.1 追寻守恒量 学案

7.1 追寻守恒量【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，(3)通过具体的事例使同学们对守恒观念有初步的认识．【学习重点】理解动能、势能的含义。

【知识要点】一、能量：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”，并且把这个量叫做能量（）或能。

二、势能：当伽利略把小球从桌面提高到起始点的高度时，他赋予小球一种形式的能量，我们称它为势能（）。

势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能。

三、动能：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。

以前由于它在桌面上方的某一高度而具有的势能，现在已经消失。

但是，小球获得了运动。

这个事实可以理解为，势能并未丢失，而是转化成另一种形式的能量，我们称它为动能（）。

动能：物体由于运动而具有的能量叫做动能。

四、动能和势能可以相互转化，在转化过程中能量保持不变。

教师：请同学们再举一些生活中的例子，说明不同形式的能可以相互转化。

并思考各种形式的能有转化过程中总量是否保持不变？【问题探究】【问题1】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？结论：动能和势能之和不变。

【问题2】既然能量是守恒的,不可能消灭,为什么我们还要节约能源?结论：能量具有耗散性，例如燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，它就不会自动聚集起来供人类重新利用，也就是说能量转化具有方向性。

【问题3】有人设计了这样一台“永动机”：距地面一定高度架设一个水槽，水从槽底的管中流出，冲击一个水轮机，水轮机的轴上安装一个抽水机和一个砂轮．他指望抽水机把地面水槽里的水抽上去，这样循环不已，机器不停地转动，就可以永久地用砂轮磨制工件做功了（右图）．请你分析一下，这个机器是否能够永远运动下去结论：不能永远运动下去，因为这样违反了能量守恒【典型例题】［例1］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A1B1的面积为S1，流速与截面垂直，速度为V1；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S1、S2、V1、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。

§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。

课时教学设计首页授课时间: 年月日课时教学流程甲：高度不变；乙：能量不变；丙：机械能不变；太原市教研科研中心研制1、小球经历了先加速后减速的过程2、在加速过程中，小球速度增大，位置高度减小；在减速运动过程中，小球速度在减小，太原市教研科研中心研制太原市教研科研中心研制太原市教研科研中心研制课时教学设计尾页太原市教研科研中心研制7.1追寻守恒量学生学案1．在伽利略的斜面理想实验中（斜面光滑），以下说法正确的是( ) A．小球从A到B运动的过程动能保持不变B．小球从A到B运动的过程势能减少C．只有小球从B到C运动的过程中动能和势能的总和不变D．小球在斜面上运动的最大距离等于AB2．下列实例中,动能转化为势能的是( )B．上紧发条的玩具汽车正在行驶.C．从高处下落的乒乓球D．从斜槽上滚下的钢珠3．关于伽利略的斜面实验,以下说法正确的（）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．实际上,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.4. 关于能量概念的说法正确的是( )A．能量的概念是牛顿首先提出的一个力学概念.B．能量的概念是伽利略提出的,并用斜面理想实验来验证能量的存在.C．人们从伽利略的斜面实验得到启发,认识到引入能量概念的重要性.D．以上说法都不正确.参考答案：1.B 2.A 3.BCD 4.C教学设计评价：学习本节的主要任务:“追寻守恒量”一节，主要是使学生了解守恒思想的重要性。

学生在学习本节课前已经学习了能量的有关知识，在过去的教学中，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。

“机械能守恒”这个词学生并不陌生，但是让学生说出自己对它的认识又不是一件容易的事。

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。

学校临清二中学科物理编写人徐俊红审稿人王福清必修二第七章第一节《追寻守恒量》（教案）一、教材分析通过课堂教学，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。

二、教学目标1．知识目标：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。

2．能力目标：能分析生活中涉及机械能转化的问题。

3．情感、态度和价值观目标通过动能、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。

三、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。

难点：类似于科学家的研究过程，怎样从实际情景中抽象出某些关键的因素，并利用已有的知识和方法，产生灵感，从而进行新的联系及产生得出新的概念。

四、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。

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、课前准备课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案七、课时安排：1课时八、教学过程(一)预习检查、总结疑惑检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。

（二）情景导入、展示目标。

教师活动：指导学生列举生活中能量转化的例子，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。

探究一、能量的概念1、请一位同学有感情地朗读费恩曼的话2、引导学生明确正是这个最抽象的概念，却是物理学中最重要，意义也最深远的概念之一3、那么什么是能量呢？这是牛顿没有留给我们的少数力学概念之一，但是在牛顿之前，我们就能发现它的萌芽。

《追寻守恒量》教案设计一、教材分析本节教材选自人民教育出版社全日制普通高中课程标准实验教科书（物理2·必修）第七章《机械能守恒定律》第一节《追寻守恒量——能量》。

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。

7.1 追寻守恒量—能量
【学习目标】
1、理解动能、势能及能量的概念
2、会分析动能与势能间的相互转化
3、了解寻找守恒量的过程、方法及意义，体验追寻守恒量的过程与方法，从中得出动能、势能及能量的概念，会分析动能和势能间的相互转化。

【课前热身】
我们生活中都有哪些能量：
【教学过程】
一、伽利略理想实验
试验中，小球的高度如何变化？
实验表明：哪个物理量是守恒的？
二、能量
1、势能的定义：
生活中的例子：
2、动能的定义：
生活中的例子：
3、机械能的定义：
三、知识概要:
1）、伽利略斜面实验表明
“有某一量是守恒的”，这个量叫做能量。

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。

3）、“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。

【课后反思】。

Hift1：小球在不光滑的斜面A 上从高为h 处由静止滚下，滚上另一不光滑的第一节追寻守恒一能量《学案》一、 学习目标1・知识与技能理解动能、势能及能量的概念与意义2・过程与方法(1)会分析动能与势能间的相互转化(2 )通过各种能量相互转化分析培养学牛分析解决问题的能力3 •情感、态度与价值观通过了解人类追寻“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1. 理解动能、势能的含义2 •体会在动能和势能的转化过程中能量守恒三、 新知探究探究一：结合所学知识、教材相关内容分析能量的概念1•现实屮的斜面实验斜面B,速度变为零吋的高度为h 2, h 和h2的大小关系怎样？为什么? 问题2；如果将A 、B 斜面粗糙程度降低些，h2的大小会发牛变化呢？为什 么？2. 伽利略斜面实验2：小球在光滑的斜面A 上从高为h 处由静止滚下，滚上另一光滑的斜面 B, 速度变为零吋的高度为h 2, h 和h2的人小关系怎样？如果增人或减小斜面 B 的倾角，h2的大小会发牛怎样的变化?问题3：如图所示用“力”学知识分析伽利略斜面实验中小球高度h 和h2为什 么相等?针对训练：关于伽利略的斜面实验，以下说法正确的是（）A.无论斜而是否光滑,小球滚上的高度一定与释放的高度相同.B.实际上，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：结合教材相关内容分析势能、动能的概念、转化及守恒问题1：小球从斜面A的某一高度由静止滚下，并运动到斜面B的同一高度，经历了那儿个阶段？在这个过程中小球的速度和高度是如何变化的？总结归纳：势能： _________________________________________________________动能： _________________________________________________________问题2：在“伽利略斜面实验”中小球能量是怎样转化的？总的能量会发生变化吗？针对训练：在伽利略实验屮，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上某点停下来而后乂下滑，这点距斜面底端的竖直高度仍为h,在小球运动过程中，下列说法止确的是（）A.小球在A斜面上运动时，离斜而底端的竖直高度越来越小，小球的运动速度越来越大。

《追寻守恒量—能量》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。

【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。

第2个问题也可以在新课中直接给出，不要求在课堂上进行证明，只是关注一下：用牛顿定律与运动学知识，是可以进行证明的，然后马上提出如果斜面是曲面的问题。

但在课堂上，学生可能会有一种想要证明的冲动，这会使下面的课堂过程难以顺利的进行下去。

而作为课前练习，由于是针对著名的“伽利略斜面理想实验”的问题，又是利用已学的牛顿定律与运动学知识，学生运用已掌握的知识和方法解决著名的问题应该是有兴趣的。

再说，让学生事先证明过之后，课堂上提出“小球滚上斜面B的最大高度也一定等于H”时，学生心里也更踏实了。

铜山中学高一物理《必修2》导学案主备人______ 审核_______ 审批 _________ 班级______ 姓名_______ 小组______
问题4、结合问题3中的推导结果和势能、动能的概念，你能不能猜想势能和动能的 表达式？ 问题5、若小球与斜面间的摩擦力及空气阻力不能忽略，小球将不能达到起始点相同 的高度，而是在两个斜面间来回滚动，所能达到的高度越来越低，最终停在最低处。

在这个过程中能量怎么转化，能量还守恒吗？
【合作探究练习】
1•如图所示，将一个带轴的轮子用两根细线悬吊起来， 使轮轴处于 水平状态，做成一个“滚摆” •旋转滚摆，让细线绕在轮轴上，然后由 静止开始释放滚摆•滚摆就会边旋转边下落，绕在轮轴上的细线也随 之不断释放；到达最低点后，滚摆又会边旋转边上升，细线又随之逐 渐绕在轮轴上•试分析滚摆运动过程中的能量转化情况•在阻力小到 可以忽略的情况下，试猜想滚摆每次都能回升到起始点的高度吗？请 说明你猜想的依据.
2•在下列事例中，属于动能和势能相互转化、而动能和势能的总和保持不变的是 A •游乐园中的海盗船，如果没有摩擦和空气阻力，船在摇摆过程中的运动
B •在不计空气阻力的情况下，将一小球竖直上抛，小球从被抛出到落回抛出点过 程的运动
C •物体以一定的初速度沿粗糙的固定斜面上滑而达到一定 的高度
D •自行车从粗糙斜坡顶端由静止滑下
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