2019-2020年高中物理《追尋守恒量》導(dǎo)學(xué)案 新人教版必修2(1).doc

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2019-2020年高中物理《追尋守恒量》導(dǎo)學(xué)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(xué)習(xí)目標(biāo)】 (1)理解動(dòng)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(guān)系是自然界中十分重要的關(guān)系。 (3)通過具體的事例使同學(xué)們對守恒觀念有初步的認(rèn)識． 【重點(diǎn)】理解動(dòng)能、勢能，體會(huì)能量轉(zhuǎn)化和守恒的普遍性 【難點(diǎn)】創(chuàng)新思維的培養(yǎng) 【自主導(dǎo)學(xué)】 何謂守恒？ 1．尋找規(guī)律的基本步驟 (1)觀察和實(shí)驗(yàn) 觀察自然現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是物理學(xué)研究的基本方法，伽利略通過對小球運(yùn)動(dòng)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?qū)⒁恢毖厮街本€運(yùn)動(dòng)下去?！蓖瑫r(shí)得到：“無論斜面B比斜面A陡些或緩些，小球總會(huì)在斜面上的某點(diǎn)停下來，這點(diǎn)距斜面低端的豎直高度與它出發(fā)時(shí)的高度相同”的觀察結(jié)論。 (2)推理和概括 通過對觀察結(jié)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(zhì)（規(guī)律性的東西），完成由感性向理性的上升。如圖所示實(shí)驗(yàn)，如果忽略摩擦力這個(gè)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(jī)械能（即動(dòng)能和勢能的總和）。 2．關(guān)于“能量”的概念 能量是一個(gè)抽象的物理概念，是物理學(xué)中研究問題的“工具”，書本并沒有對能量下嚴(yán)格的定義，而是將“記得”說成是一個(gè)守恒量，這個(gè)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(yán)格的定義，因此在此不要去追求能量的嚴(yán)格定義，隨著學(xué)習(xí)的深入會(huì)逐步得到準(zhǔn)確的定義，但應(yīng)該看到物理學(xué)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(zhì)點(diǎn)）所處的位置是一個(gè)空間點(diǎn)，在一維空間（數(shù)軸）上用（x）表示，在二維空間（平面直角坐標(biāo)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(guān)，當(dāng)位置改變時(shí)，勢能也隨之改變。 (3)勢能和動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化，在這種轉(zhuǎn)化時(shí)，勢能減少的同時(shí)，__________在增加，勢能增加的同時(shí)，_________在減少。 4．動(dòng)能 (1)物體由于_________而具有的能量叫做動(dòng)能（Kinetic energy）。 (2)正確理解動(dòng)能的概念，必須理解運(yùn)動(dòng)的相對性，即前面學(xué)過的參考系問題，由于牛頓力學(xué)僅適用于________參考系，因此本處運(yùn)動(dòng)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(dòng)能到底由什么因素決定，但要知道當(dāng)物體的速度大小發(fā)生變化時(shí)，物體的動(dòng)能也將發(fā)生變化。 (3)動(dòng)能可以和勢能發(fā)生轉(zhuǎn)化，在這種轉(zhuǎn)化過程中，動(dòng)能減少同時(shí)，__________在增加，動(dòng)能增加的同時(shí)，_________在減少. 【問題思考】 以豎直上拋的小球?yàn)槔f明小球的勢能和動(dòng)能的轉(zhuǎn)化情況。在這個(gè)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(shí)間改變），設(shè)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(gè)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(shí)間內(nèi)流入A1B1的水的體積應(yīng)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(gè)守恒量。 考察很短的時(shí)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(shí)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(dòng)。 【夯實(shí)基礎(chǔ)】 1.下列關(guān)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(shí)驗(yàn)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(zhuǎn)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(dòng)能轉(zhuǎn)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(yùn)動(dòng)而具有的能量稱為動(dòng)能，那么，伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)可以給我們一個(gè)啟示，下列關(guān)于真?zhèn)€啟示正確的是（ ） ①小球在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球離地面的高度減小，速度增加，小球的速度是由高度轉(zhuǎn)變而來的 ②小球在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球離地面的高度增加，速度減小，小球的高度是由速度轉(zhuǎn)變而來的 ③小球在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球離地面的高度減小，速度增加，小球的動(dòng)能是由勢能轉(zhuǎn)變而來的 ④小球在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球離地面的高度增加，速度減小，小球的勢能是由動(dòng)能轉(zhuǎn)變而來的 A. ①② B. ③④ C. ①③ D. ②④ 【問題思考】解析：豎直上拋運(yùn)動(dòng)的小球，首先由動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢能，達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能為零，勢能達(dá)到最大，在下落時(shí)，勢能逐漸減小，動(dòng)能逐漸增大，勢能又轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。在小球運(yùn)動(dòng)過程中，小球的機(jī)械能總量保持不變。 【夯實(shí)基礎(chǔ)】1.BC 2.D 3.B