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2019-2020年高中物理《追尋守恒量》導學案 新人教版必修2(1) 【課題】：追尋守恒量 【課型】問題生成解決拓展課 【學習目標】 (1)理解動能、勢能及能量的概念與意義。 (2)了解守恒思想的重要性，守恒關系是自然界中十分重要的關系。 (3)通過具體的事例使同學們對守恒觀念有初步的認識． 【重點】理解動能、勢能，體會能量轉化和守恒的普遍性 【難點】創(chuàng)新思維的培養(yǎng) 【自主導學】 何謂守恒？ 1．尋找規(guī)律的基本步驟 (1)觀察和實驗 觀察自然現(xiàn)象和實驗現(xiàn)象是物理學研究的基本方法，伽利略通過對小球運動現(xiàn)象的觀察和分析（如圖），得到牛頓第一定律的基本內(nèi)容：“如果斜面是光滑的，小球將一直沿水平直線運動下去?！蓖瑫r得到：“無論斜面B比斜面A陡些或緩些，小球總會在斜面上的某點停下來，這點距斜面低端的豎直高度與它出發(fā)時的高度相同”的觀察結論。 (2)推理和概括 通過對觀察結論的分析和概括，抓住主要矛盾，忽略次要因素或干擾因素，抽象出物理的本質（規(guī)律性的東西），完成由感性向理性的上升。如圖所示實驗，如果忽略摩擦力這個干擾因素，可推斷出此過程中隱含這某種守恒量，此守恒量就是初中物理中接觸過的機械能（即動能和勢能的總和）。 2．關于“能量”的概念 能量是一個抽象的物理概念，是物理學中研究問題的“工具”，書本并沒有對能量下嚴格的定義，而是將“記得”說成是一個守恒量，這個守恒量叫做能量。其原因是在本節(jié)教材中無法對能量下嚴格的定義，因此在此不要去追求能量的嚴格定義，隨著學習的深入會逐步得到準確的定義，但應該看到物理學中的守恒量有著十分重要的功能。 3．勢能 (1)物體憑借其_________而具有的能量叫做勢能（Poctential energy） (2)正確理解勢能的概念，必須理解位置的概念，物體（看作質點）所處的位置是一個空間點，在一維空間（數(shù)軸）上用（x）表示，在二維空間（平面直角坐標系）中用（x、y）表示；在三維空間中用（x、y、z）表示。本處不討論勢能的大小到底由哪些因素決定，僅要求知道勢能與位置有關，當位置改變時，勢能也隨之改變。 (3)勢能和動能可以相互轉化，在這種轉化時，勢能減少的同時，__________在增加，勢能增加的同時，_________在減少。 4．動能 (1)物體由于_________而具有的能量叫做動能（Kinetic energy）。 (2)正確理解動能的概念，必須理解運動的相對性，即前面學過的參考系問題，由于牛頓力學僅適用于________參考系，因此本處運動的參考系也是指____________，沒有特殊說明，一般指地面參考系。本處不討論動能到底由什么因素決定，但要知道當物體的速度大小發(fā)生變化時，物體的動能也將發(fā)生變化。 (3)動能可以和勢能發(fā)生轉化，在這種轉化過程中，動能減少同時，__________在增加，動能增加的同時，_________在減少. 【問題思考】 以豎直上拋的小球為例說明小球的勢能和動能的轉化情況。在這個例子中是否存在著能的總量保持不變？ 【范例精析】 例題：如圖所示，河道中的水在穩(wěn)恒地流淌（各處的水流速度不隨時間改變），設截面A1B1的面積為S1，流速與截面垂直，速度為V1；截面A2B2的面積為S2，速度為V2，通過觀察和分析，本題中位于A1B1A2B2區(qū)域中的水的體積是否為一個守恒量？若是的話，你可以推斷出S1、S2、V1、V2滿足什么規(guī)律？ 解析 由于水不可壓縮，單位時間內(nèi)流入A1B1的水的體積應等于流出A2B2面的體積，因此位于A1B1A2B2區(qū)域中的水的體積是一個守恒量。 考察很短的時間Δt，流入A1B1的水的體積為ΔV1=S1V1Δt，流出A2B2面的的水的體積ΔV2=S2V2Δt，所以S1V1= S2V2，截面積越小的地方，水的流速越大。 拓展 截面積和流速的乘積稱為流量（單位時間內(nèi)流過截面的液體的體積，單位為m3/s），通常用Q表示，即Q=SV。如果各處的流量不等，則水位就升高或降低，為非穩(wěn)恒流動。 【夯實基礎】 1.下列關于能量的說法中正確的是（ ） A.能量的概念是牛頓最早提出來的 B.伽利略的斜面理想實驗體現(xiàn)出能量是守恒的 C.能量有不同的表現(xiàn)形式，并可以相互轉化，但總量不變 D.以上說法均不正確 2.下列現(xiàn)象中，物體動能轉化為勢能的是（ ） A.秋千在最高處蕩向最低 B.張開的弓把箭射出去 C.騎自行車勻速駛向斜坡 D.正在上升的禮花彈 3.如果我們把相互作用的物體憑借其位置而具有的能量叫做勢能，把物體由于運動而具有的能量稱為動能，那么，伽利略的斜面實驗可以給我們一個啟示，下列關于真?zhèn)€啟示正確的是（ ） ①小球在斜面上運動時，小球離地面的高度減小，速度增加，小球的速度是由高度轉變而來的 ②小球在斜面上運動時，小球離地面的高度增加，速度減小，小球的高度是由速度轉變而來的 ③小球在斜面上運動時，小球離地面的高度減小，速度增加，小球的動能是由勢能轉變而來的 ④小球在斜面上運動時，小球離地面的高度增加，速度減小，小球的勢能是由動能轉變而來的 A. ①② B. ③④ C. ①③ D. ②④ 【問題思考】解析：豎直上拋運動的小球，首先由動能轉化為勢能，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，勢能又轉化為動能。在小球運動過程中，小球的機械能總量保持不變。 【夯實基礎】1.BC 2.D 3.B