机械能守恒定律说课(通用10篇)
尊敬的各位专家,下午好!
我说课的主题是“机械能守恒定律”。下面我对这节课分五个方面进行说明:教材分析、学情分析、教学目标、教学方法、教学过程、板书设计。
一、教材分析
《机械能守恒定律》是人教版高中新教材必修2第七章第8节,本节内容从理论推导过程中,强化学生对动能定理的进一步理解;从思维方式上看,它符合由特殊到一般,再到特殊的认识规律,并在探究、推理过程中注重培养学生的演绎推理能力,分析归纳能力和探索发现能力,领悟物理规律的研究方法。机械能守恒定律属物理规律教学,是对功能关系的进一步认识,是学生理解能量的转化与守恒的铺垫,为今后学习动量守恒、电荷守恒打下基础。它结合动量守恒定律是解决力学综合题的核心,而这类问题又常伴随着较为复杂的运动过程和受力特点是充分考查学生抽象思维能力、分析能力、应用能力的关键点,所以在高考中也是必考点——占整个力学部分的30%左右。根据新课标要求通过本节课教学要实现如下教学目标。
二、学情分析
学生在初中已经学习过有关机械能的基本概念,在前几节功、重力势能、动能和动能定理等内容的学习基础上,机械能守恒定律的建立已经“水到渠成”。学生可根据已学知识在适当引导下自行推证机械能守恒的表达式,机械能守恒定律较牛顿运动定律更为简便,学生易掌握和运用。
三、教学目标
根据上述教材结构与内容分析,依据课程标准,考虑到学生已有的认知结构、心理特征,制定如下教学目标:
1、知识与技能
1)知道什么是机械能;
2)知道物体的动能和势能可以相互转化; 3)理解机械能守恒定律的内容; 4)掌握机械能守恒的条件;
5)学会在具体问题中,能判定机械能是否守恒,并能列出机械能守恒的方程式; 6)初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象,分析问题的方法,提高运用所学知识综合分析、解决问题的能力。
2、情感态度与价值观目标
1)培养学生发现和提出问题,并利用已有知识探索学习新知识的能力;
2)通过教学过程中各个教学环节的设计,如:观察、实验等,充分调动学生的积极性,激发学生的学习兴趣;
3)通过能量守恒的教学,使学生树立科学观点,理解和运用自然规律,并用来解决实际问题。
3、过程与方法:
1)学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒。
2)初步掌握运用能量转化和守恒来解释物理现象及分析问题的方法。教学重点、难点
本着课程标准,在吃透教材、了解学生学习特点的基础上,我确立了如下的教学重点、难点。
重点:
1)掌握机械能守恒定律的推导、建立过程,理解机械能守恒定律的内容; 2)在具体的问题中能判定机械能是否守恒,并能列出定律的数学表达式。
难点:
1)从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件;
2)能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒,能正确分析物体系统所具有的机械能,尤其是分析、判断物体所具有的重力势能。
四、教学方法
主要采用了讲授法、讨论法、归纳法相结合的启发式教学方法。通过师生一起探索得出物理规律及适用条件,充分调动学生积极性,充分体现“教师主导、学生主体”的教学原则。采用情景→问题→分析与活动→总结的教学设计模式,以老师指导下的学生活动为主。通过这样一个设计过程,学生理解机械能守恒定律的条件容易多了,整个难点的克服过程通过这样四个环节的设计,让学生真正成为学习的主体。这种运用归纳法的思想,从一个个典型的物理情景中总结出科学的结论,可以大大调动学生学习的积极性和主动性。在随后的课堂练习和课外作业中,学生对守恒条件的认识和理解很准确到位,提高课堂教学的效果。
五、教学过程(引入新课)
用多媒体展示下述物理情景:A.运动员投出铅球;B.弹簧的一端接在气垫导轨的一端,另一端和滑块相连,让滑块在水平的轨道上做往复运动。(激发学生的学习兴趣,并且为本节课结束时的反馈埋下伏笔。为下面的实验研究奠定基础)
1.动能和势能的转化
(演示实验)依次演示自由落体、竖直上抛、滚摆、单摆和弹簧振子,提醒学生注意观察物体运动中动能、势能的变化情况。
【提问】通过上述分析,我们得到动能和势能之间可以相互转化,那么在动能势能的转化过程中,动能和势能的和有什么变化呢?
2.探究规律找出机械能不变的条件 1)只受重力做功作用分析
设一质量为m的物体在自由下落过程中,经过离地高度为h1(任选的)A点时速度为V1,下落到离地高度为h2(任选的)的B点时的速度为V2。由学生用学习过的知识(牛顿定律或动能定理),分析下落过程中A、B两位置的机械能之间的数量关系。
物体从A运动到B,WG=1/2(mv22)-1/2(mv12)=EK2-EK1 再由重力做功与重力势能的关系有: WG=mgh1-mgh2= EP1-EP2 得到:EK2-EK1= EP1-EP2 移项后,得:EP1 +EK1= EP2 +EK2 即EA=EB 【引申】如果物体是沿光滑斜面下滑,上述结论成立吗? 2)只有弹力做功分析
气垫导轨上的水平弹簧振子,观察振动过程。
由学生分析振动过程的能量转化和实验结论,结合前面已经探究过的弹力做功与弹性势能的关系,类比重力做功,进行定性分析。
归纳结论 ① 物体只受重力,不受其他力,如自由落体运动;
② 除重力外,物体受其他力,但其他力不做功;
③ 除重力外,物体受其他力,其他力做功,但其他力对物体所做的总功为零。
3)结论:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变,这就叫机械能守恒定律。
3、能力训练
例1 在距离地面20m高处以15m/s的初速度水平抛出一小球,不计空气阻力,取g= 10m/s2,求小球落地速度大小。
引导学生思考分析,提出问题:(1)前面学习过应用运动合成与分解的方法处理平抛运动,现在能否应用机械能守恒定律解决这类问题?
(2)小球抛出后至落地之前的运动过程中,是否满足机械能守恒的条件?如何应用机械能守恒定律解决问题?
提出问题:请考虑用机械能守恒定律解决问题与用运动合成解决问题的差异是什么?
4、应用机械能守恒定律解题的基本步骤:
1)根据题意,选取研究对象(物体或相互作用的物体系)。
2)分析研究对象在运动过程中所受各力的做功情况,判断是否符合机械能守恒的条件。3)若符合定律成立的条件,先要选取合适的零势能的参考平面,确定研究对象在运动过程的初、末状态的机械能值。
4)根据机械能守恒定律列方程,并代入数值求解。
5、总结归纳
本课学习,我们通过演示实验归纳总结了动能和势能之间可以发生相互转化,了解了只有重力做功或只有弹簧弹力做功的情况下,物体的机械能总量不变,通过简单的实例分析、加深对机械能守恒定律的理解。
【作业】书面完成课本78页“问题与练习”中3、4题。
六、板书设计
机械能守恒定律定理
一、动能和势能的转化
二、机械能不变的条件
1、只受重力做功作用
2、只有弹力做功
三、机械能守恒定律
1、机械能守恒
2、应用机械能守恒定律解题的基本步骤
3、例题:分析
“一抓”, 抓守恒的含义
“守恒”即“保持不变”, 只要系统的动能增加 (或减少) 跟系统的重力势能的减少 (或增加) 相等, 系统的动能与重力势能之和就保持不变, 即系统的总机械能就守恒.
“二抓”, 抓重力势能变化及动能变化的原因和量度 (功能关系)
重力势能的变化是由于重力做功引起, 并且重力所做的功WG刚好等于重力势能的减少, 即WG=Ep初―Ep末.-ΔEp=WG.
动能的变化则是合外力 (包括重力) 做功引起的, 而且合外力对物体所做的功W合在数值上就等于物体动能的变化, 即:ΔEk=W合
若系统机械能守恒, 必然有ΔEk+ΔEp=0, 由以上两式可得W合-WG=0, 即W合=WG.
可见, 只要重力的功等于合力的功, 亦即只要只有重力做功, 系统的机械能就守恒.机械能守恒的条件绝不是合外力的功等于零, 更不是合外力等于零, 而是看是否只有重力或弹力做功.
“三抓”, 抓机械能守恒的表达形式
1.守恒的观点:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2, 即初状态的动能与势能之和等于末状态的动能与势能之和.
2.转化的观点:ΔEk=―ΔEp, 即动能的增加量等于势能的减少量.
3.转移的观点:ΔEA=―ΔEB, 即A物体机械能的增加量等于B物体机械能的减少量.
(1) 运用“1”列式, 应选好零势能面, 且初、末状态必须用同一零势能面计算势能.
(2) 运用“2”列式, 关键是要分清势能的增加量或减少量, 不可死记公式.
判断系统机械能是否守恒, 常用以下两种方法:
(1) 从做功情况看, 若系统只有重力或弹力做功, 其他力不做功, 那么系统的机械能守恒, 这种方法常用于判断单个物体 (与地球构成的系统) 的机械能是否守恒.
(2) 从能量转化情况看, 若系统的机械能与其他形式的能不发生相互转化, 则系统的机械能守恒, 这种方法常用于判断几个物体构成的系统的机械能是否守恒.
例1有一竖直放置的“T”形架, 表面光滑, 滑块A、B分别套在水平杆与竖直杆上, A、B用一不可伸长的轻细绳相连, A、B质量相等, 且可看做质点, 如图1所示, 开始时细绳水平伸直, A、B静止.由静止释放B后, 已知当细绳与竖直方向的夹角为60°时, 滑块B沿着竖直杆下滑的速度为v, 则连接A、B的绳长为 ()
解析:设滑块A的速度为vA, 因绳不可伸长, 两滑块沿绳方向的分速度大小相等, 得:vAcos30°=vBcos60°, 又vB=v, 设绳长为l, 由A、B组成的系统机械能守恒得:mglcos60°=mvA2+mv2, 以上两式联立可得:l=, 故选 (D) .
例2如图2所示, 倾角为θ的光滑斜面上放有两个质量均为m的小球A和B, 两球之间用一根长为L的轻杆相连, 下面的小球B离斜面底端的高度为h.两球从静止开始下滑, 不计球与地面碰撞时的机械能损失, 且地面光滑, 求:
(1) 两球在光滑水平面上运动时的速度大小;
(2) 此过程中杆对A球所做的功;
(3) 分析杆对A球做功的情况.
解析: (1) 由于不计摩擦及碰撞时的机械能损失, 因此两球组成的系统机械能守恒.两球在光滑水平面上运动时的速度大小相等, 设为v, 根据机械能守恒定律有:
解得:.
(2) 因两球在光滑水平面上运动时的速度v比B从h处自由滑下的速度大, 增加的动能就是杆对B做正功的结果.B增加的动能为:
因系统的机械能守恒, 所以杆对B球做的功与杆对A球做的功的数值应该相等, 杆对B球做正功, 对A做负功.所以杆对A球做的功为:
(3) 当系统在斜面和水平面上运动时, A、B的运动状态相同, 杆中无作用力, 杆对A不做功;当B球从斜面进入水平面, 而A球仍在斜面上运动时, A、B的运动状态不同, 此过程中杆对A球做功.
例3如下图3所示的木板由倾斜部分和水平部分组成, 两部分之间由一段圆弧面相连接.在木板的中间有位于竖直面内的光滑圆槽轨道, 斜面的倾角为θ.现有10个质量均为m、半径均为r的均匀刚性球, 在施加于1号球的水平外力F的作用下均静止, 力F与圆槽在同一竖直面内, 此时1号球球心距它在水平槽运动时的球心高度差为h.现撤去力F使小球开始运动, 直到所有小球均运动到水平槽内.重力加速度为g, 求:
(1) 1号球刚运动到水平槽时的速度; (2) 整个运动过程中, 2号球对1号球所做的功.
解析: (1) 以1号球为研究对象, 根据机械能守恒定律可得mgh=mv2, 解得v=.
(2) 撤去水平外力F后, 以10个小球整体为研究对象, 利用机械能守恒定律可得, 解得
以1号球为研究对象, 由动能定理得mgh+W=mv2
得W=9mgrsinθ.
例4如图4所示, 在光滑水平桌面上有一质量为M的小车, 小车跟绳一端相连, 绳子另一端通过滑轮吊一个质量为m的物体, 物体离地的高度为h, 不计空气阻力, 假设物体着地的瞬间, 小车未离开桌子, 试求物体着地的瞬间, 小车此时的速度大小.
解析:以m和M为系统 (实际应包括地球) , 因绳子的拉力为内力, 在整个运动过程对小车做正功, 对物体做负功, 故W内=0, 外力当中也只有重力做功, 即系统外力和内力中其它力做功代数和为0, 由机械能守恒定律表达式ΔE增=ΔE减, 得:mgh= (m+M) v2, 解得
例5如图5所示, AB为光滑的水平面, BC是倾角为α的足够长的光滑斜面 (斜面体固定不动) .AB、BC间用一小段光滑圆弧轨道相连.一条长为L的均匀柔软链条开始时静止的放在ABC面上, 其一端D至B的距离为L-a.现自由释放链条, 则:
(1) 链条下滑过程中, 系统的机械能是否守恒?简述理由.
(2) 链条的D端滑到B点时, 链条的速率为多大?
关键词:守恒条件;判断方法;应用
机械能守恒定律是力学中的一个重要规律,是能量转化与守恒的具体表现,有其独特的研究对象和适用条件,在中学物理解题中具有举足轻重的作用,也是高中物理教学的难点之一,在教学过程中教师普遍感到难教,学生普遍感觉难懂。为此,必须正确理解机械能守恒定律,并能准确判断研究对象的机械能是否守恒,以便熟练应用机械能守恒定律解决有关的物理问题。下面对机械能守恒的判断方法以及在具体应用机械能守恒定律时应注意的问题等方面进行阐述,供大家参考。
一、机械能守恒的判断
1.从机械能的定义看
动能与势能总和是否变化。如果动能和势能的总和不变,机械能就不变,反之动能和势能的总和变化了,机械能就不守恒。
2.从能量转化角度看
若物体系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化即系统内或系统与外界之间都没有机械能转化为其他形式的能,也没有其他形式的能转化为系统的机械能,则该物体系统机械能守恒。
3.从做功的角度看
只有重力或系统内弹簧的弹力做功,其他力(包括外力和内力)不做功或所做功的代数和为零。具体情况如下:
(1)单个物体(实质是一个物体与地球组成的系统)机械能守恒的条件
只有重力对物体做功。
(2)物体系统机械能守恒的条件
只有重力或弹簧的弹力作为内力做功,其他外力和内力不做功或者做功的代数和为零。
综上所述,如果研究对象是某个物体,先对物体进行受力分析,再分析出某个力对物体的做功情况。
二、机械能守恒定律的应用
1.应用机械能守恒定律解题时应注意的问题
(1)要注意研究对象的选择
研究对象的选取是应用机械能守恒解题的首要环节,有的问题选择单个物体为研究对象时机械能不守恒,但选择此物体与其他几个物体组成的系统为研究对象时机械能却是守恒的。
(2)要注意研究过程的选择
有些问题研究对象的运动过程分几个阶段,有的阶段机械能守恒,而有的阶段机械能不守恒,因此在应用机械能守恒定律解题时要注意过程的选择。
(3)要注意机械能守恒定律表达式的选取
①守恒的角度
②转化的角度
③转移的角度
2.机械能守恒定律解题的基本思路
(1)选取研究对象——物体或物体系
(2)根据研究对象所经历的物理过程,进行受力、做功分析,判断机械能是否守恒
(3)恰当地选取参考平面,确定研究对象在过程的初、末态时的机械能
(4)选取恰当的表达式列方程求解。
参考文献:
陶昌宏.高中物理教学理论与实践.北京师范大学出版社,2008.
1. 学会利用自由落体运动验证机械能守恒定律。
2. 进一步熟练掌握应用计时器打纸带研究物体运动的方法。
学习重点:
1. 验证机械能守恒定律的实验原理和步骤。
2. 验证机械能守恒定律实验的注意事项。
学习难点:
验证机械能守恒定律实验的注意事项。
主要内容:
一、实验原理
物体在自由下落过程中,重力势能减少,动能增加。如果忽略空气阻力,只有重力做功,物体的机械能守恒,重力势能的减少等于动能的增加。设物体的质量为m,借助打点计时器打下纸带,由纸带测算出至某时刻下落的高度h及该时刻的瞬时速度v;进而求得重力势能的减少量│△Ep│=mgh和动能的.增加量△EK=1/2mv2;比较│△Ep│和△EK,若在误差允许的范围内相等,即可验证机械能守恒。
测定第n点的瞬时速度vn:依据“物体做匀变速直线运动,在某段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度”,用公式vn=(hn+1-hn-1)/2T计算(T为打下相邻两点的时间间隔)。
二、实验器材
电火花计时器(或电磁打点计时器),交流电源,纸带(复写纸片),重物(带纸带夹子),导线,刻度尺,铁架台(带夹子)。
三、实验步骤
(1)按图装置固定好计时器,并用导线将计时器接到电压合适的交流电源上(电火花计时器要接到220 V交流电源上,电磁打点计时器要接到4 V~6 V的交流低压电源上)。
(2)将纸带的一端用小夹子固定在重物上,使另一端穿过计时器的限位孔,用手竖直提着纸带,使重物静止在靠近计时器的地方。
(3)接通电源,松开纸带,让重物自由下落,计时器就在纸带上打下一系列小点。
(4)换几条纸带,重做上面的实验。
(5)从几条打上了点的纸带上挑选第一、二两点间的距离接近2 mm且点迹清晰的纸带进行测量。
(6)在挑选出的纸带上,先记下打第一个点的位置0(或A),再任意选取几个点1、2、3(或B、C、D)等,用刻度尺量出各点到0的距离h1、h2、h3等,如图所示。
(7)用公式vn=(hn+1-hn-1)/2T计算出各点对应的瞬时速度v1、v2、v3等。
(8)计算出各点对应的势能减少量mghn和动能的增加量1/2mvn2的值,进行比较,得出结论。
四、实验记录
五、实验结论
在只有重力做功的情况下,物体的重力势能和动能可以相互转化,但机械能的总量保持不变。
六、实验注意事项
(1)计时器要竖直地架稳、放正。架稳就是要牢固、稳定。重物下落时它不振动;放正就是使上下两个限位孔在同一竖直平面内一条竖直线上与纸带运动方向相同,以减小纸带运动时与限位孔的摩擦(可用手提住固定好重物的纸带上端,上下拉动纸带,寻找一个手感阻力最小的位置)。
(2)打点前的纸带必须平直,不要卷曲,否则纸带在下落时会卷到计时器的上边缘上,从而增大了阻力,导致实验误差过大。
(3)接通电源前,提纸带的手必须拿稳纸带,并使纸带保持竖直,然后接通电源,待计时器正常工作后,再松开纸带让重物下落,以保证第一个点迹是一个清晰的小点。
(4)对重物的要求:选用密度大、质量大些的物体,以减小运动中阻力的影响(使重力远大于阻力)。
(5)纸带的挑选:应挑选第一、二两点间的距离接近2 mm且点迹清晰的纸带进行测量。这是因为:本实验的前提是在重物做自由落体运动的情况下,通过研究重力势能的减少量与动能的增加量是否相等来验证机械能是否守恒的,故应保证纸带(重物)是在打第一个点的瞬间开始下落。计时器每隔O.02 s打一次点,做自由落体运动的物体在最初0.02 s内下落的距离h1=1/2gt2=1/2×9.8×0.022m=0.002 m=2 mm,所以若纸带第一、二两点间的距离接近2 mm,就意味着重物是在打第一个点时的瞬间开始下落的,从而满足本次实验的前提条件(打第一个点物体的初速度为零,开始做自由落体运动)。
(6)测量下落高度时,必须从起点o量起。为了减小测量^的相对误差,选取的计数点要离O点适当远些(纸带也不宜过长,其有效长度可在60 cm~80 cm以内)。
(7)本实验并不需要知道重力势能减少量和动能增加量的具体数值,只要对mgh与1/2mv2进行比较(实际上只要验证1/2v2=gh即可)以达到验证机械能守恒的目的,所以不必测出重物的质量。
七、误差分析
(1)做好本实验的关键是尽量减小重物下落过程中的阻力,但阻力不可能完全消除。本实验中,误差的主要来源是纸带摩擦和空气阻力。由于重物及纸带在下落中要不断地克服阻力做功,因此物体动能的增加量必稍小于重力势能的减少量,这是系统误差。减小系统误差的方法有选用密度大的实心重物,重物下落前纸带应保持竖直,选用电火花计时器等。
(2)由于测量长度会造成误差,属偶然误差,减少办法一是测距离都应从起点0量起,下落高度h适当大些(过小,h不易测准确;过大,阻力影响造成的误差大),二是多测几次取平均值。
【例一】 在“验证机械能守恒定律”的实验中,已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,查得当地的重力加速度g=9.80m/s2.某同学选择了一条理想的纸带,用刻度尺测量时计数点对应刻度尺上的读数如图所示。图中O点是打点计时器打出的第一个点,A、B、C、D分别是每打两个点取出的计数点。根据以上数据,可知重物由O点运动到B点时:
(1)重力势能的减少量为多少?
(2)动能的增加量是多少?
(一)说课稿
尊敬的各位评委,大家好。我是——,我所说课的内容是动量守恒定律
(一),我所使用的教材人民教育出版社2005年审核通过的高中物理选修3—5,十六章动量守恒定律第二节动量守恒定律
(一)。由于课改及教材改编,动量守恒定律不同于从牛顿第二定律和第三定律推导出动量守恒定律,不利于学生顺利地去认识现象,建立概念与规律的传统讲法,事实上动量守恒定律本身就具有实验基础独立的物理定律,我的教学设计基于改造实验案例二的 “实验演示”教学模式实践活动突出了体现学习中的探究精神,强调物理学中“不变量”的思想,设置情景、问题与学生交流探讨,纠正对事物的理解产生错误的所在,加深学生对知识的理解与掌握,发展对学科的兴趣与热情,培养交流协作能力的教学设计思想。
正因为如此,根据《普通高中物理课程标准》对本节课教学内容的要求及教材知识板块构成,本节在第一节“实验:探究碰撞中的不变量”的基础上提出动量概念,并从物理学史角度加以认识。通过例题提出动量的变化,加深对动量是矢量的认识,并在计算动量的变化时注意它的矢量性、动量的概念与力学系统、内力、外力的基础上导出动量守恒定律,提出动量守恒定律成立的条件是一个系统不受外力或者系统所受外力的矢量和为零。由于应用动量守恒定律解决实际问题,只需考虑物体相互作用前后的动量,不考虑相互作用过程中各个细节的瞬间,即使在牛顿定律适用范围内,它也能解决许多由于相互作用难以确定而不能直接应用牛顿定律解决的问题。这正是动量守恒定律的优点和特点,同时为我们解决力学问题提供了一种新的方法和思路。在整个物理教材的知识体系中,该节与运动学、机械能守恒定律、原子物理等各模块有着紧密的联系,是各知识的交汇点与穿插点,以及是各个知识点的思维拓宽处,所以在整个物理知识体系中站有比较重要的位置。
我所面临的学生通过前面模块的学习,已经具备了知道物体通过相互作用而产生的运动类型,初步的实验设计、操作与分析能力。同时碰撞相互作用而产生的运动类型也有生活感知,且在必修2中《机械能及其守恒定律》一章中有类似的模型;并通过第一节的学习对碰撞不变量有所探讨的知识基础;已经形成自己的思想,对事物有一定的理解并能运用所学知识解释自己的观点的年龄阶段情感特点;但存在对动量的方向性的确定不透彻,对前期所学习的一些物理基本概念不是分得很清楚,对动量守恒定律成立条件的掌握的学习障碍,为应对这些问题所采用的教学设计由浅入深,设计符合学生认知能力的情景,分组讨论与归纳的教学策略,形成“一 + 一 =3”模式的教学特点,即学生占主体,教师设置问题与情景,学生分组交流讨论,发表自己的观点,与全班交流,由教师总结得出知识点;最后留3分钟解决学生前次课或该次课提出的不清晰点。
根据《普通高中物理课程标准》及对教材分析和学情分析确定了:
一、知识目标:
1、掌握动量的表达式及其物理符号的含义;
2、知道关于动量的物理学史;
3、知道与塑造“力学系统”这一物理模型;
4、掌握动量守恒定律的确切含义与表达,知道定律的成立的条件和适用范围;
5、会用动量守恒定律解决简单的实际问题。
二、过程与方法:
1、通过对动量概念及动量守恒定律的学习,了解归纳与演绎两种思维方法的应用;
2、参加小组探讨、师生互动经过思考发表自己的见解;
3、经历实验探究过程,发现规律,具备分析、解决问题能力和交流、合作能力;
三、情感与价值:
1、主动与他人合作的团队精神,有将自己的见解与他人交流的愿望;
2、培养学生将物理知识、物理规律进行分析比较与联系,养成自主构建知识体系的意识;
3、培养实事求是、具体问题具体分析的科学态度; 的三维教学目标。
根据《普通高中物理课程标准》、《教学大纲》及教学目标确定这节教学重点:
1、掌握动量的表达式及式中各物理符号的含义;
2、知道“力学系统”这一物理模型,理解外力与内力;
3、掌握动量守恒定律,会用动量守恒定律解决实际问题;
根据《普通高中物理课程标准》、学情分析及教学目标确定这节教学难点:
1、知道动量为矢量,掌握其方向的判定;
2、明确q=mv式中v表示瞬时速度;
3、掌握动量守恒定律成立满足的条件;
基于学情分析、教学目标、教学重难点,我所采用的教学方法是:运用物理的“实验探究”、“类比推理”相结合的教学模式,而使用了演示法、设问法、对比法;采用演示实验引导、分组讨论、问题设置和情景模拟相结合,多媒体辅助的教学手段。
课前准备:
1、认真研习《物理课标》、《教师用书》及《学科教学指导意见》;
2、仔细揣摩教材该章节,分析其“隐藏”知识点,找出本节与整套物理知识模块的交汇点;
3、分析学生所掌握的知识点和已具备的分析探索能力及已具备的认知特点;
4、准备演示实验器材(在课前放置于讲桌下);
教学环境:多媒体教室;所使用的教学用具:多媒体课件(视频)、自制半定量研究一维碰撞实验装置(四枚象棋子)、牛顿摆、小车。
教学过程图:
汇报:
1.实验内容
2.实验结果
反应前物质总质量(烧杯+试管+两种溶液)_______g,反应后物质总质量为_______g。
反应前后物质总质量是否发生变化_______。
3.演示实验
演示:
白磷燃烧前后质量测定。
1.观察记录:反应前物质总质量为_______g,反应后物质总质量为_______g。
2.书写反应文字表达式
3.实验结果分析:反应前后物质总质量是否发生变化_______。
思考:通过以上几个实验你能得到什么结论
科学家曾做过大量实验,无数实验都证明:化学反应前后各物质的总质量相等。这是化学反应遵循的规律。这个规律叫做质量守恒定律(板书课题)
(3)得出结论。实验完毕,各小组汇报结果,然后我写出以上各反应的文字表达式,介绍以上各种溶液的成分。接着提出以下具有阶梯性问题:
①所用的溶液中哪些成分参加了反应?哪些成分没有参加反应?反应后的物质中哪些是反应生成的?
②反应前物质的总质量是哪些物质质量之和?反应后物质的总质量是哪些物质质量之和?
③反应前物质的总质量等于反应后物质的总质量其实质上是什么在反应前后的总质量相等?
让学生在自己独立思考后,进行小组讨论,然后进组际间交流,共同得出以下关系(略)
在建立了质量守恒定律模型后,教师提出:为什么物质在发生化学反应前后各物质的总质量相等?要求学生用化学式表达氢气还原氧化铜:H2 CuO→Cu H2O。提出以下具有阶梯性问题:
①反应前后,原子的种类是否改变了?
②反应前后,原子数目改变了没有?
③计算上式中各物质的相对分子质量。
④反应前各物质的质量总和是多少?反应后各物质的质量总和是多少?
⑤反应前后物质的质量总和是否相等?
⑥通过思考上述问题,你得出什么结论?
一、从研究对象看出,动能定理运用于单个质点,而机械能守恒定律运用于系统
动能定理的适用对象是单个质点,但对于研究对象是相互作用的系统问题,应先隔离物体,再运用动能定理列式,而不能将动能定理对系统直接列式.而机械能守恒定律运用于系统,对于抛体运动实际上是地球与物体组成的系统机械能守恒.只不过人们往往把地球省了.
例1如图1所示,轻弹簧一端与墙相连,质量为4 kg的木块沿光滑的水平面以5 m/s的速度运动并压缩弹簧k,求弹簧在被压缩过程中最大的弹性势能及木块速度减为3 m/s时弹簧的弹性势能.
解析:此题若以木块为研究对象机械能不守恒,但若以木块和弹簧所组成的系统为研究对象,则机械能守恒.当木块的速度为零时,弹簧的压缩量最大,弹性势能最大,设弹簧的最大弹性势能为Epm,木块和弹簧组成的系统机械能守恒,则有
当木块速度为v=3 m/s时,弹簧的弹性势能为Ep1,则有
例2如图2所示,斜面足够长,其倾角为α,质量为m的滑块,距挡板P为s0,以初速度v0沿斜面上滑,滑块与斜面间的动摩擦因数为μ,滑块所受摩擦力小于滑块沿斜面方向的重力分力,若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失,求滑块在斜面上经过的总路程为多少?
解析:滑块在滑动过程中,要克服摩擦力做功,其机械能不断减少;又因为滑块所受摩擦力小于滑块沿斜面方向的重力分力,所以最终会停在斜面底端.
在整个过程中,受重力、摩擦力和斜面支持力作用,其中支持力不做功.设其经过总路程为L,对全过程,由动能定理得:
得
二、从应用范围看,无论什么力做功动能定理都能应用,而有介质阻力和摩擦阻力做功时机械能守恒定律则不能运用
当动能与重力势能的转化,必有高度的变化;动能与弹性势能的转化,必须有弹簧.所以物体高度的变化和作用过程有弹簧参与的,这都是运用机械能守恒定律的信号.但运用之前必须判定机械能是否守恒.如果有摩擦和介质阻力,就有机械能与其它形式能的转化,这时机械能就不守恒,只能由动能定理列式求解.尤其是单个物体的运动过程,若涉及位移、动能以及变力做功等物理量时,宜优先考虑采用动能定理.
例3以初速度v0竖直向上抛出一质量为m的小物体.若没有空气阻力,已知重力加速度为g,求物体由最大高度返回到原抛出点的速率;假定物块所受的空气阻力f大小不变,则物体上升的最大高度和返回到原抛出点的速率又是多少?
解析:小物体运动过程中若没有空气阻力,则机械能守恒.设物体上升的最大高度为H,在物体整个上升过程中应用机械能守恒定律,有
同理可得,物体由最大高度返回到原抛出点的速率为v0.
当物块所受的空气阻力f大小不变时,则要用动能定理列式求解.上升的过程中,重力做负功,阻力f做负功,由动能定理得求返回抛出点的速度由全程使用动能定理,重力做功为零,只有阻力做功有解得
三、从揭示的规律看,机械能守恒定律反映的是系统的始末状态量的转移和转化关系,是有条件的;动能定理反映的是合力做功与动能变化的关系
有些问题既可以运用机械能守恒定律求解,也可以运用动能定理求解.一般能运用机械能守恒定律求解的问题不用动能定理求解,因为用机械能守恒列式更简单;而不能用机械能守恒定律求解的要用动能定理求解.
例4如图3所示,跨过同一高度处的光滑轻小定滑轮的细线连接着质量相同的物体A和B,A套在光滑水平杆上,定滑轮离水平杆的高度h=0.2 m,开始时让连接A的细线与水平杆的夹角θ=53°.由静止释放A,在以后的运动过程中,A所能获得的最大速度为多少?(sin53°=0.8,cos53°=0.6,g取10m/s2,且B不会与水平杆相碰.)
解析:物体A被拉至左侧定滑轮的正下方时获得最大速度,此时物体B的瞬时速度为0.所以B物体的重力势能的减少量应等于A物体动能的增加量,在从物体A刚被释放到物体A运动至左侧定滑轮正下方的过程中,对系统应用机械能守恒定律,有解得A所能获得的最大速度为v=
【中图分类号】G633.7 【文献标志码】A 【文章编号】1005-6009(2016)38-0077-02
【作者简介】王俊鹏,江苏省泰州中学(江苏泰州,225300)副校长,正高级教师,江苏省特级教师。
一、教学实录
1.创设情境。
(上课前先播放壶口瀑布壮丽景象的视频)
师:(定格视频)请大家注意观察,本来平缓的水流何以能够飞流直下,汹涌澎湃?
生:水流从高处落下,重力做功,根据前面学过的动能定理,知道其动能增大。
(说明:这里要求学生进行观察,用物理知识和语言表述自然界的现象,在情境中复习了以往所学的知识。)
2.引入模型,提出猜想。
如图1,把摆球拉起一个高度后释放。
师:在摆动过程中,有什么现象?
生:小球向下摆动时,高度(重力势能)减小,速度(动能)增大。向上摆动时,则相反。
在铁架台上水平搁置一根直尺,让小球从直尺同高度处释放。
师:小球来回摆动,看到什么现象?
生:好像小球还能回到原来的释放高度。
师:小球势能减小时,动能增大;势能增大时,动能减小。似乎应该有什么关系……
生:可能其和不变。
师:如果要来探究你的假设正确与否,我们需要做些什么?
生:做实验。选择两个不同的状态来测定小球的势能和动能。
师:选择哪两个状态有要求吗?怎么测定势能和动能?
生:理论上讲没有要求,摆动过程中任意两个状态都可以比较。但为了简便起见,可以选择摆球释放点和摆动的最低点两个特殊位置。通过测高度可以计算出势能。要计算动能,可以测定小球的速度……
师:小球速度怎么测量?以前学习过的哪些知识能够解决这一问题的?
生:用打点计时器和纸带。(摇头,似乎不行!)
(也有人提出用光电门来做)
师:无论是打点计时器还是光电门来测定小球的速度,我们是直接测量速度这一状态量的吗?
生:不是。都是测出距离和时间而间接测量的。
师:对!采用了转换的思想方法。是用过程量(距离、时间)来表达状态量(速度)的。而且在光电门实验中,还用微小时间内的平均速度来近似表示其瞬时速度。如果没有光电门,有没有简便的办法?如果到达最低点时,绳子正好断了,会怎么啦?
生:以最低点的水平速度作为初速度平抛运动。测出其平抛的高度h和水平距离s就能测出速度v。
引导学生设计出在铁架台上小球摆动的最低点安放小刀片,当摆球摆到最低点时把绳子割断,小球平抛出去,落在桌面上的复写纸上。
(说明:这里采用的模型是经过简化的,在学生探究这个模型时,教师可逐步引导学生采用迁移、类比的思想方法来得出测量方式。在这一过程中,学生相互探讨、互动合作,体现了合作交流的人文精神。)
3.实验探究。
引导学生设计实验并小组合作完成各项实验步骤,记录数据表格时,可改变小球释放的高度,多做几次。教师做好引导、释疑和点拨。
4.理论分析。
师:同学们,我们要注意,上面完成了实验,但仅有实验的结果是不够完备的,还应该从理论上进行严密的推导分析。
如图2,质量为m的物体平抛后在高度h1时速度大小为v1,到达高度h2速度大小为v2,请利用学过的知识来推导其物理量的关系。
学生用动能定理分析,验证了实验的结果(机械能守恒)。
师:从本例中,可以分析出守恒的条件是什么?
生:只受到重力作用。
师:前面做实验的摆球也是符合这个条件吗?
生:不是。小球除了受到重力,还受到绳子的拉力。但是拉力不做功。
师:那守恒条件修正为——只有重力做功。
接着,可以观看撑竿跳高的视频,分析其中机械能的变化(动能、重力势能、弹性势能之间的转化),引导学生进一步修正机械能守恒的条件为:只有重力和弹力做功。写出机械能守恒的表达形式。
(说明:理论与实验是物理学的两大基石,在有实验结果的基础上,也一定要用数学工具进行理论推导分析,这样一来可以强化学生思维的严密性,二来可以在推导的过程中强化学生对物理公式的运用。)
5.应用与总结。
学生分析解决给出的例题(具体过程略),教师讲析步骤、方法和注意点。
强调本节课的知识重点:机械能守恒定律的内容、适用条件、表达形式。
物理思想:守恒的思想,转换的思想。
研究方法:情境—问题—猜想—实验—理论分析—完善;间接测量的方法(用过程量来替代状态量)。
二、教学反思
这是我的一节常态课,整节课中,学生的实验探究质量和整个教与学过程是有效且高效的。上课开始时播放的视频,气势宏大,给学生以震撼,达到了激发学生的学习积极性,启动心智的作用和目的。在学生对新课的学习形成了一种急切的期盼、关注的心理之后,我紧扣本节课的教学目标,设计并提炼了符合学生水平的一连串问题,最终让教学水到渠成得出规律。除了以上几点外,我还注意课堂中教师准确的角色定位,时刻关注学生的主体地位,绝不越俎代庖,在教学中也合理利用了现代教育技术等等。
另外,本节课通过问题串的呈现,把科学方法巧妙地融入其中,让学生感受到无论是物理现象的观察、物理数据的测量、物理模型的抽象、物理概念的形成、物理规律的获得、物理理论的建立,还是提出问题、分析问题、解决问题,都离不开逻辑思维方法,而且在讲授过程中,我注意引导学生分析或者明确告知我们采用的思维方法,注意有意识地、明明白白地训练学生的思维方法,培养思维能力。
最后本节课的探究活动是在教师组织和引导下的小团队合作活动,团队精神、民主作风、合作意识和百家争鸣都是科学活动中人文精神的组成部分。实验活动中时刻提醒学生进行实事求是的数据记录,这种态度就是要教会学生追求科学的“真”。陶行知说:“真教育是心心相印的活动。”所以师生互动在本质上就是在教育情境中师生之间人格的相遇、精神的交往、心灵的理解。在“机械能守恒定律”的教学过程中,我通过各种手段,把学生推到主动学习的位置,让学生由生疑、质疑,再到思疑、解疑,通过自我发展主动建构起知识的体系,全过程自始至终都注意人文精神的渗透与教育培养。
大家好!我是阳平二中的李少辉。今天,我说课的课题是人民教育出版社九年级化学上册第五单元 课题1 质量守恒定律 第一课时。
我们知道教学理念是教学设计的指挥棒,是课堂教学的灵魂,所以我先谈一谈我的教学理念。其实在学习新课程后,新课程所体现出的三大课堂教学理念“生活性、发展性、生命性”一直以来都指引着我的教学。生活性——体现了对学生的现实关怀,使课堂教学充满生活气息; 发展性——体现了对学生的未来关怀,让课堂教学以人的发展为本; 生命性——体现了对学生的终极关怀,使课堂教学充满生命气息。在这样的教学理念指导下,才会使知识变得鲜活,使课堂焕发活力。今天我的说课也将在这样的教学理念下,从以下几个方面展开。一.教材分析
首先我们来看课题分析,在前面的学习中学生已经掌握了元素符号,化学式分子和原子的初步知识,关于化学反应主要是从定性的角度来分析的。本节课是学生从定性角度向定量的角度去过渡的第一站。同时,他又为后续学习化学方程式的书写与计算做铺垫。所以,本节课在整本书中起到承上启下的重要作用。鉴于此,我把本节课的教学目标设置如下:(一)教学目标:
(1)知识与技能:认识质量守恒定律,分析常见化学反应中的质量关系,运用质量守恒定律解决相关问题。
(2)过程与方法:通过探究实验、小组讨论等活动,培养学生动手能力、综合实践能力、分析推理能力。
(3)情感态度与价值观:在参与过程中体验科学探究的艰辛和喜悦,感受化学与生活的密切联系。
(二)教学重难点:
教学重点:通过实验探究认识质量守恒定律。教学难点:从微观的角度解释质量守恒定律。二.学情分析:
三位一体的教学目标有机联系,不可分割。而为了达到这样一种目标,就必须要做到“因材施教”,从学生的实际情况出发,有的放矢的进行教育。那么学生在学习本节课时是怎样一种情况呢?
(1)知识状况:学生已经了解了元素符号、化学式等基础知识,并初步掌握了一些简单的化学反应。
(2)能力状况:学生已经掌握了简单的化学实验基本操作技能,但对探究实验学习方法的了解尚处于启蒙阶段。
(3)心里状况: 学生对于化学实验,在情绪和心理都处于比较好奇和兴奋的状态,往往渴望动手进行实验探究,这些都为本节课的学习做了很好的准备。三.教法分析:
古人曾指出“事必有法,然后可成”,这就是说,我们的课堂教学存在方法的问题,教师的教应该为学生的学造就一种趋向和条件,以促进学生的学习。本节课中我主要采用的教学方法是“探究式教学”。整个的课堂以实验探究为核心,通过“激疑—探究—形成”这条教学思路,以及五个教学环节,最终让学生自主形成质量守恒定律。那么,到底这个定律是如何形成在学生脑中的呢?让我们一同走进我的课堂!四.教学过程:
(一)创设情境,引入课题
课堂之初,我会给我的学生放一段关于狄仁杰断案的视频。在这段视频中,狄仁杰遇到了两个困惑的问题:1.为什么蜡烛燃烧后质量会变小了呢?
2.为什么铁刀放置一段时间后质量会增加呢?通过这样一则小故事,将学生的思绪带进我们的课堂。让学生思考:物质发生化学变化前后的总质量有没有什么变化呢?对这个问题,学生出现了分歧,引发了思维冲突。这样,我以身边的实例创设情境,引出本节课学习内容,体现化学来源于生活。而引发学生的思维冲突更是为下一实验探究环节提前调动了学生的学习热情,从而顺利进入实验探究阶段。
(二)合作探究,解决课题 “实践是检验真理的唯一标准”,接下来我将带领学生一同走进实验探究环节,让学生亲自通过实验探究来论证自己的猜想。在探究前我需要向学生再次明确探究内容,即 参加化学反应的各物质质量总和与反应后生成的各物质的质量总和是否相等?让学生心中有目标。整个探究环节共分为三个部分,第一部分介绍质量守恒定律的发展史,第二部分教师演示探究实验,第三部分是学生亲自实践阶段,而之所以这样安排,一是通过介绍质量守恒定律的发展史,使学生学习科学家严谨求实的科学态度。二是考虑到学生探究实验的能力还比较薄弱,对整个实验的过程还不熟悉,需要在动手前先向老师学习。
首先,我们看第一部分:我向学生介绍的对化学反应定量研究作出贡献的第一位科学家是—波义尔,他认为化学反应后质量增加了,另一位科学家是拉瓦锡,他用较精确的实验法测得反应后质量不变。通过化学史料的矛盾再次引发学生的思维冲突,也再次激发了学生学习的兴趣。接着第二部分是教师的演示实验,我准备的演示实验是红磷的燃烧。在做实验之前,强调观察的角度,主要是实验现象以及天平的平衡状态。这样学生观察我的演示实验,不仅学习了探究过程,而且使质量守恒思想在学生脑中初步形成。接下来是学生的探究实验。我为学生准备的探究实验共有两组,分别是“铁钉和硫酸铜溶液的反应”,“碳酸钠和稀盐酸的反应”。接着教师组织学生分小组进行实验探究,在实验的过程中要针对不同情况分别指导学生实验,我们可以看到他们一个比一个做的认真,一个比一个做的细致,实验完毕后,组织学生汇报实验的结果,结果发现“碳酸钠和稀盐酸的反应”这个实验反应前后质量不相等,教师就要组织学生讨论为什么碳酸钠和稀盐酸的反应后质量减小?学生很快就有了结果,老师鼓励学生设计改进实验装置,将课堂向培养创新能力的高度自然延伸。学生对以下两个改进装置比较满意,一是仿照我的演示实验,在锥形瓶口系一气球,另一个是锥形瓶上塞上插有针管的单孔橡胶塞。学生改进装置后重新探究,发现反应前后质量守恒。这样通过探究实验,学生自主建构了:1.化学反应中,参加反应的物质的总质量等于反应后生成物质的总质量。2.反应要在密闭条件下进行。
为了使学生更深入的理解质量守恒定律,就要带领学生继续探究,即化学反应前后质量相等的原因。我以电解水为例,动画演示反应的过程,并让学生分析讨论这样几个问题,学生会观察到水分子在通电的条件下分裂为氢原子和氧原子,氢原子和氧原子重新组合成新的氢分子和氧分子,在整个变化过程中,分子分裂为原子,原子重新组合成新的分子,学生讨论得出:化学反应前后质量之所以守恒是因为变化过程中原子的种类、原子的数目、原子的质量都没有改变。到此,通过教师的演示实验,学生自主探究实验,以及学生观察、讨论质量守恒的原因,本节课的教学重点和难点,都得以解决,质量守恒定律也真正的建构在学生的脑中。
(三)归纳概括,小结课题
这个环节,以质量守恒定理为中心,把本节课的知识点做一总结。本节课主要探究了质量守恒定律的含义,适用范围,应用以及实质。以图表的形式直观的展示给学生。
(四)反馈练习,巩固课题
当学生记住质量守恒定律的内容,理解质量守恒的原因后,就可以利用定律去解决一些实际问题了。以此扩大知识的应用面,拓展学生的思维,使他们能够把知识转化为能力。让学生利用本节课所学的知识,解决课前“狄仁杰的迷惑”。让学生学以致用,巩固知识。
(五)拓展延伸,应用课题
为了把我们的课堂延伸到课外,我还给学生布置了家庭小任务。这样,我们通过反馈练习和拓展延伸两个教学环节,培养了学生分析问题和解决问题的能力,让学生切身感受到,化学来源于生活,又服务于生活。
五. 设计反思
总体上看,本节课的教学过程贯穿“激疑—探究—形成”这样一条教学主线,体现了生活性、发展性、生命性的教学理念。真正的做到使我们的学生在沉浸在一个充满生命活力的课堂。正如教育家叶澜教授说过的一句话“让课堂焕发出生命的活力!”
一、教材分析
在第8节学习了机械能守恒定律之后,很自然地过渡到能量守恒的概念,同时这是学生初中学习的知识,因此本节课应当在唤起学生初中时期对于能量守恒感性认识的同时,借助对机械能守恒的定量的分析,充分理解能量守恒的定律,加深对于能量守恒规律的认识,在此基础上,形成从能量的角度分析问题解决问题的思维习惯,培养学生的发散思维能力,体会科学探索的乐趣。
二、教学目标
1、参与能量守恒定律问题的探讨,体验从日常生活中的能量转移现象形成能量守恒概念的过程
2、认识传统能源与新能源,能够区分它们的使用范围、局限性,能够认识到能源对推动人类社会发展所产生的巨大的作用,体会的科学的伟大的力量
3、学会用能量守恒的观念解决日常物理问题,形成对地于科学的认同感
三、教学重难点
1、能量守恒作为本节课的切入点,起到串接整节课的作用,是学生学生的重点,同时,其于能量守恒的知识的应用也是教学的侧重点,对于形成解决问题的能力有重要作用。
2、难点在于如何形成能量守恒的概念,由于能量的守恒涉及到学生并不熟悉的能量种类如内能、生物能、化学能等等,不像机械能那样形象客观,因此,如何通过举证大量的事例,逐步引导学生思考总结是本节课的难点
四、教学用具
1、单摆的实验展示
2、永动机的简介、简单的人体的运动PPT
3、太阳能的循环的PPT
五、教学过程
1、新课的导入
同学们还记得在第8节中学生机械能守恒时的单摆吗,无论我从什么样的高度阻挡物体的摆动,在空气中摩擦力足够小的情况下都能保证在摆到另一端时高度与初始是一样的,而这个也就说明机械能是守恒的。
今天我们从考虑另外一个问题,由于在空气中运动,单摆肯定是受到摩擦力的作用,既如此,如果让摆球长时间摆动,比如3个小时,那么那里它的能摆动到的最大高度是不是跟原来一样呢?如果不是,那这说明什么问题?
(学生)由于除了重力与弹力做功外,物体还受到空气的摩擦力的作用,因此不满足机械能守恒的概念。
(老师)对,同学们说得很对。现在机械能是不守恒了,那么减少的机械能到哪里去了呢?是挥发了?还是变成其它类型的能量?如果是转换成了其它类型的能量,那么这个其它类型的能量是什么能量呢?(学生)转化成了热能(老师)对,是热能。机械能通过与空气间的摩擦力做功转换成热能,机械能并不是减少了,而是转化成了其它形式的能量!
2、其实,机械能不守恒的实例还是很多的,生活中触手可及,下面同学们再看看这样的一些物理情境,请帮老师分析其中机械能的增减或是转移情况,如果是转换的情况,请务必说明转换成的其它能量的类型。1)刘翔在110米栏比赛前后
2)
汽车从山脚沿着盘山公路匀速行驶到山顶的过程
显然对于第一个跑步的物理情境,刘翔在运动的前后动能发生改变,起跑的时候速度是零但是冲刺的时候速度很大,可以接近10m/s,显然,动能是增大的;至于重力势能呢?也是增大的,因为起跑的时候重心相对更低。所以在这个物理情境中,刘翔的机械能是增加的,既然是增加的,那么除了重力做功弹力做功外肯定还有其它力做功。这个力是什么力?是摩擦力。摩擦力做功转换成了脚面与地面的热能,耗散到空气中去了,这部分耗散的空气可以使周围的水汽吸热气化转换成其内能 对于第二个物理情境,希望同学们自行思考解决,给3分钟的时间讨论
3、根据上面的分析,我们得出这样的结论:能量是守恒的。
怎样理解?
1)能量是个守恒量,不会凭空产生也不会凭空消失,就像我们初中化学学质量守恒的概念一样,在化学反应中各种原子的总数始终不变,只是组合不同
2)能量的守恒并不是只某一种能量始终不变,是指能量的集合不变,在能量的集合中各种能量之间是可以转换的,一种形式的能量减少了,那么肯定有另一种能量的增加
3)机械能守恒是能量守恒的一种特殊形式,它的存在是有一定条件的
下面,请同学们思考下面的问题:
例:一个斜面高度h=3m,倾角30度,考虑从顶点处释放一个质量为1kg的小球,求其下滑到低端时的速度的大小?用三种不同的方法(牛顿第二定律,动能定律,能量守恒定律)(时间3分钟)
同学们,通过求解,你们能告诉我这三种方法哪种更方便吗?对你有什么启示
4、能量是守恒的,就是不会消失,那么是不是可以利用这点做成永动机呢?使能量不断循环而不消失?
看看前人设计的永动机。(PPT展示永动机并分析)
事实上,即使不考虑到力矩的问题,上面的永动机也不太可能成为现实,因为在机器运行的过程中肯定会有摩擦力的作用,而这点注定不可能实验机器的“永动”。
在机器对能量的损耗过程中,不能实现永动,必须要有能源。我们常见的能源又有哪些呢? 传统的生物质能(煤、石油、天然气)、新能源(太阳能、水电能、风能、地热能、核能)
对于能源同学们首先要明白,人类社面临的问题是能源短缺,煤、石油天然气为代表的传统能源为代表的一次性能源日益枯竭,促使人们找寻更多的可利用的新能源。能不能举出比较有代表性的例子。
如:乙醇添加汽油,在美国玉米是大面积种植的粮食作物,通过催化剂的作用对其进行发酵可以得到大量的乙醇
在深海地区存在许多可燃冰,即固态的甲烷或是其它有机可燃的气体,由于海洋面积巨大,如果对其利用技术成熟,可以山极大缓解人类对于能源的需求
在地球上无处不在的水其实也是人类解决能源问题的一种方式,如果有一种方法可以使水分解成氢气和氧气,那么就可以直接对氢气进行燃烧得到动力
所以,需求一种解决能源危机的方法要集合全人类的意志,努力进取,不断创新。与此同时,对现有能源有效开发利用做到合理利用资源、科学规划、减少浪费也是非常重要的要求。请同学们回答下面的问题:
一次性能源有哪些?可循环能源有哪些? 一次性能源:煤、石油、天然气、核能 可循环能源:太阳、水、风
5、课堂总结
1)能量是守恒量,机械能守恒是能量守恒的一种表现。能量守恒没有条件,是自然界的一种基本规律
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