5.1 追尋守恒量(新課標)
第一節 追尋守恒量教學目標:
1、了解勢能、動能的概念
2、初步建立機械能守恒和能量守恒的思想
3、通過守恒觀點的建立使學生樹立科學的世界觀
教學重難點:
通過對具體事例的分析建立守恒的思想
教具:
單擺,玻璃棒若干根。
教學過程:
[引入]:
問題:在一個大熱天,小強和小明呆在小強家里玩游戲,兩人熱得是滿頭大汗,可小強家里沒有空調,怎么辦呢?最后還是小明反應快,他對小強說:“你家不是有冰箱嗎,咱們把冰箱的門開著,不就可以降溫了嗎!”于是,他們把門窗關好,把冰箱門開著,他們能達到預期的效果嗎?
[新課]:
一.關于理想實驗
問題:伽利略的理想實驗的內容?小球怎樣運動的?為什么這樣運動?(從力的角度)
內容:如圖所示,讓小球從斜面1由靜止開始滾下,小球將滾上斜面2,如果沒有摩擦,小球將滾到與斜面1等高的地方。
解釋:當小球在斜面1上向下滾時,重力沿斜面向下的分力使小球做加速運動,小球的速度越來越大;當小球滾上斜面2時,重力沿斜面向下的分力使小球做減速運動,小球的速度越來越小。
但從動力學的角度不能解釋小球為什么會到達與斜面1上等高的地方,不會高也不會低。事實上,這一特點說明小球在運動的過程中,有一個量是不變的,即守恒的。這個量就是能量或能。
二.兩種形式的能
1.相互作用的物體憑借其位置而具有的能量叫做勢能。(重力勢能、彈性勢能)
2.物體由于運動而具有的能量叫做動能。
解釋:當小球被抬高時,它獲得了一定量的重力勢能,隨著小球向下運動,它的重力勢能逐漸減少,但它的速度逐漸增大,即它的動能逐漸增加;當小球沿著斜面2向上運動時,過程與在斜面1上相反。
討論:小球要達到與斜面1等高的地方,必須滿足什么條件?
提示:(1)小球在初始位置的重力勢能與小球到達底端時的動能具有什么關系?
(2)小球在其它位置的能量與小球在初始位置的重力勢能有什么關系?
如果沒有摩擦,小球向下運動時,重力勢能向動能轉化,小球在斜面底端的動能等于小球在初始位置時的重力勢能,當小球向上運動時,動能向重力勢能轉化,小球上升到最高位置時的重力勢能與底端時的動能相等,所以小球一定上升到與斜面1等高的地方。事實上,小球在任何位置的動能與重力勢能之和都相等,即機械能守恒。
三.拓展
讓學生列舉生活現象并加以討論。
秋千(單擺),過山車,鉆木取火,電爐絲通電發熱,植物的光合作用,以及解釋開頭提出的問題。把守恒的觀點推廣到多個物體和其它形式的能。