追尋守恒量-能量教學(xué)內(nèi)容

1、追尋守恒量-能量 小敏媽媽出門，讓小敏在家玩棋子，回來后小敏媽媽出門，讓小敏在家玩棋子，回來后棋子撒了一地，小敏媽媽把棋子在盒子中排棋子撒了一地，小敏媽媽把棋子在盒子中排放整齊，發(fā)現(xiàn)少了三顆，找啊找，一顆在門放整齊，發(fā)現(xiàn)少了三顆，找啊找，一顆在門后，一顆在杯中，一顆在窗戶外的草地上找后，一顆在杯中，一顆在窗戶外的草地上找到了。到了。支撐小敏媽媽繼續(xù)尋找的信念是什么？支撐小敏媽媽繼續(xù)尋找的信念是什么？牛頓擺實(shí)驗(yàn)舉出生活中前后總量舉出生活中前后總量不變的事例不變的事例物理學(xué)家們研究一些待認(rèn)識的問題時，物理學(xué)家們研究一些待認(rèn)識的問題時，常是想方設(shè)法找出守恒量，一旦發(fā)現(xiàn)常是想方設(shè)法找出守恒量，一旦發(fā)現(xiàn)

2、某個物理量守恒，首先用經(jīng)驗(yàn)和知識某個物理量守恒，首先用經(jīng)驗(yàn)和知識總結(jié)出定律，然后用事實(shí)驗(yàn)證，如果總結(jié)出定律，然后用事實(shí)驗(yàn)證，如果定律得以證實(shí)，就借助于它解決問題，定律得以證實(shí)，就借助于它解決問題，甚至做出新的預(yù)見，甚至做出新的預(yù)見，伽利略理想實(shí)驗(yàn)伽利略理想實(shí)驗(yàn)等高等高小球小球“記得記得”原來的高度原來的高度 在伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)中，是否存在守恒量？在伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)中，是否存在守恒量？ 觀察伽利略理想斜伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)（斜面面實(shí)驗(yàn)（斜面均光滑）均光滑）H HABH H試用所學(xué)知識證明試用所學(xué)知識證明 H= H H在在A A斜面上：斜面上：a agsingsin x xH/sinH/si

3、nv v2 2/2a/2a ABHH 在在B B斜面上：斜面上：a agsingsin x xH H/sin=/sin=（0 0v v2 2）/2a/2a v v2 2/2a/2aHHH H小球的運(yùn)動有什么特點(diǎn)？小球的運(yùn)動有什么特點(diǎn)？小球高度降低的同時，速度在增加；高度升高的同時，速度在減小。小球運(yùn)動中，有無小球運(yùn)動中，有無守恒量（即有沒哪守恒量（即有沒哪個物理量保持不個物理量保持不變）？變）？ABHH h小球從H高度運(yùn)動到任意一高度h時，速度為v,試證明在運(yùn)動中有一量前后沒變物體的加速度：物體的加速度：a agsingsin2H-h2gsinsinv22gH2ghv21mgH2mghmv (

4、 )f hg vC伽利略斜面實(shí)驗(yàn)表明，小球在運(yùn)動伽利略斜面實(shí)驗(yàn)表明，小球在運(yùn)動過程中，過程中，“有某一量是守恒的有某一量是守恒的”，這個量叫做能量或能。這個量叫做能量或能。說明：能量與物體的運(yùn)動相對應(yīng)，說明：能量與物體的運(yùn)動相對應(yīng)，是對物體不同運(yùn)動形式的統(tǒng)一的量是對物體不同運(yùn)動形式的統(tǒng)一的量度，不同的運(yùn)動形式對應(yīng)不同的能度，不同的運(yùn)動形式對應(yīng)不同的能量。量。相互作用的物相互作用的物體憑借其位置體憑借其位置而具有的能，而具有的能，叫做勢能。叫做勢能。物體由于運(yùn)動物體由于運(yùn)動而具有的能，而具有的能，叫做動能。叫做動能。1 1、伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)、伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)從運(yùn)動學(xué)的角度描述小球的運(yùn)動情

5、況從運(yùn)動學(xué)的角度描述小球的運(yùn)動情況小球從小球從A A斜面滑下，做斜面滑下，做_運(yùn)動運(yùn)動, ,速度速度_高度高度_,_,小球滑上小球滑上B B斜面斜面, ,做做_運(yùn)動運(yùn)動, ,速度速度_高度高度_2 2、勢能與動能的初步概念、勢能與動能的初步概念相互作用的物體憑借其相互作用的物體憑借其_而具有的能而具有的能, ,叫做勢能叫做勢能. .物體由于物體由于_而具有的能而具有的能, ,叫做動能叫做動能. .3 3、運(yùn)用動能和勢能的概念簡化對伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)的、運(yùn)用動能和勢能的概念簡化對伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)的描述描述小球從小球從A A斜面滑下，動能斜面滑下，動能_,_,勢能勢能_,_,小球滑上小球滑上

6、B B斜面斜面, , 動能動能_,_,勢能勢能_._.在動能與勢能相互轉(zhuǎn)化的過程中在動能與勢能相互轉(zhuǎn)化的過程中, ,能的總量能的總量_._. 觀察單擺、滾擺的運(yùn)動情況，他們有什么共同觀察單擺、滾擺的運(yùn)動情況，他們有什么共同之處？之處？ 小球和擺小球和擺“記得記得”原來的高度原來的高度 這兩個實(shí)驗(yàn)中，是否存在守恒量？這兩個實(shí)驗(yàn)中，是否存在守恒量？ 在伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)中，若有摩擦阻力，動能和勢能的總量仍守恒嗎？是否仍有守恒量 追尋和研究守恒是物理學(xué)中一種重要的追尋和研究守恒是物理學(xué)中一種重要的研究方法研究方法 任何人類活動都離不開能量。在長期的任何人類活動都離不開能量。在長期的科學(xué)實(shí)踐中，人類

7、已經(jīng)建立起各種形式科學(xué)實(shí)踐中，人類已經(jīng)建立起各種形式的能量概念及其量度的方法。如：動能、的能量概念及其量度的方法。如：動能、勢能、電磁能、核能等。研究過程中發(fā)勢能、電磁能、核能等。研究過程中發(fā)現(xiàn)，各種能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，而且現(xiàn)，各種能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，而且轉(zhuǎn)化過程中遵從能量守恒這個基本原理。轉(zhuǎn)化過程中遵從能量守恒這個基本原理。 舉出生活中的一些例子，說明不同形式舉出生活中的一些例子，說明不同形式的能量之間是可以相互轉(zhuǎn)化的。哪些能的能量之間是可以相互轉(zhuǎn)化的。哪些能量變化了，總量是否變化了？量變化了，總量是否變化了？ 問題一問題一 如圖所示，在一個盛滿水的容器內(nèi)放入一塊冰。不考慮水的如圖所示，

8、在一個盛滿水的容器內(nèi)放入一塊冰。不考慮水的熱膨脹，在冰的融化過程中，容器內(nèi)的水會繼續(xù)溢出嗎熱膨脹，在冰的融化過程中，容器內(nèi)的水會繼續(xù)溢出嗎? ?為什么？為什么？ 在這里，雖然冰發(fā)生了物態(tài)在這里，雖然冰發(fā)生了物態(tài)變化，但我們?nèi)绻业搅俗兓兓?，但我們?nèi)绻业搅俗兓械闹械氖睾懔渴睾懔抠|(zhì)量。質(zhì)量。 的質(zhì)量的質(zhì)量M冰gF浮M水g即冰塊即冰塊的質(zhì)量等于的質(zhì)量等于“水塊水塊”F浮=M冰g F浮= M水gM冰g= M水g M冰= M水 問題二問題二 如圖所示，用彈簧測力計(jì)掛一個重如圖所示，用彈簧測力計(jì)掛一個重10N10N的金屬塊，使金屬塊的金屬塊，使金屬塊部分浸入臺秤上的水杯中（水不溢出），當(dāng)系統(tǒng)靜止時彈

9、簧測力計(jì)部分浸入臺秤上的水杯中（水不溢出），當(dāng)系統(tǒng)靜止時彈簧測力計(jì)的示數(shù)為的示數(shù)為6N6N，則臺秤的示數(shù)與金屬塊不浸入相比，則臺秤的示數(shù)與金屬塊不浸入相比( ) A( ) A、保持不變保持不變 B B、增加、增加10N C10N C、增加、增加6N D6N D、增加、增加4N4N解法一解法一 對金屬塊受力分析，求得水對物體的浮力為對金屬塊受力分析，求得水對物體的浮力為4N，根據(jù)牛頓第三定律，金屬塊對水的反作用力為根據(jù)牛頓第三定律，金屬塊對水的反作用力為4N; 對水杯和水組成的系統(tǒng)受力分析，求得臺秤對水杯對水杯和水組成的系統(tǒng)受力分析，求得臺秤對水杯的作用力將增加的作用力將增加4N，所以選項(xiàng)，所以

10、選項(xiàng)D正確。正確。解法二解法二 金屬塊重金屬塊重10N是個定值，彈簧測力計(jì)平衡掉其是個定值，彈簧測力計(jì)平衡掉其中中6N ，則剩下，則剩下4N最終必定由臺秤承擔(dān)，所以選擇最終必定由臺秤承擔(dān)，所以選擇D選項(xiàng)。選項(xiàng)。解法二表面上看來沒有解法一嚴(yán)謹(jǐn)，但解法二表面上看來沒有解法一嚴(yán)謹(jǐn)，但實(shí)際上卻體現(xiàn)了實(shí)際上卻體現(xiàn)了“追尋守恒量追尋守恒量”的深刻的深刻思想。思想。 問題三問題三 如圖所示為液壓機(jī)的工作原理圖。如圖所示為液壓機(jī)的工作原理圖。1 1、使用液壓機(jī)為什么能夠省力？、使用液壓機(jī)為什么能夠省力？分析探究分析探究 守恒量守恒量 作用作用結(jié)論結(jié)論12 2、為什么使用液壓機(jī)能夠省力卻不省距離？、為什么使用液壓機(jī)能夠省力卻不省距離？分析探究分析探究 守恒量守恒量 作作 用用結(jié)結(jié) 論論2綜合結(jié)論綜合結(jié)論1和和2可得可得 122121hhSSFF即即 2211hFhF壓強(qiáng)（帕斯卡定律）壓強(qiáng)（帕斯卡定律）2211SFSF建立等量關(guān)系建立等量關(guān)系力的大小與活塞橫截面積成正比力的大小與活塞橫截面積成正比液體體積液體體積2211hShS建立等量關(guān)系建立等量關(guān)系活塞移動的距離與橫截面積成反比活塞移動的距離與橫截面積成反比注意該式，它注意該式，它可能是一個新可能是一個新的守恒量的守恒量加在密閉液體任一部分加在密閉液體任一部分的壓強(qiáng)，必然按其原來