7.1追寻守恒量 导学案

高中物理《追寻守恒量》导学案 高一年级物理学科“问题导学案” 【课题】：追寻守恒量 【学习目标】 (1)理解动能、势能及能量的概念与意义。 (2)了解守恒思想的重要性，守恒关系是自然界中十分重要的关系。 (3)通过具体的事例使同学们对守恒观念有初步的认识． 【重点】理解动能、势能，体会能量转化和守恒的普遍性 【难点】创新思维的培养 【自主导学】 何谓守恒？ 1．寻找规律的基本步骤 (1)观察和实验 观察自然现象和实验现象是物理学研究的基本方法，伽利略通过对小球运动现象的观察和分析（如图），得到牛顿第一定律的基本内容：“如果斜面是光滑的，小球将一直沿水平直线运动下去。”同时得到：“无论斜面B比斜面A陡些或缓些，小球总会在斜面上的某点停下来，这点距斜面低端的竖直高度与它出发时的高度相同”的观察结论。 (2)推理和概括 通过对观察结论的分析和概括，抓住主要矛盾，忽略次要因素或干扰因素，抽象出物理的本质（规律性的东西），完成由感性向理性的上升。如图所示实验，如果忽略摩擦力这个干扰因素，可推断出此过程中隐含这某种守恒量，此守恒量就是初中物理中接触过的机械能（即动能和势能的总和）。 2．关于“能量”的概念 能量是一个抽象的物理概念，是物理学中研究问题的“工具”，书本并没有对能量下严格的定义，而是将“记得”说成是一个守恒量，这个守恒量叫做能量。其原因是在本节教材中无法对能量下严格的定义，因此在此不要去追求能量的严格定义，随着学习的深入会逐步得到准确的定义，但应该看到物理学中的守恒量有着十分重要的功能。 3．势能 (1)物体凭借其_____而具有的能量叫做势能（Poctential energy） (2)正确理解势能的概念，必须理解位置的概念，物体（看作质点）所处的位置是一个空间点，在一维空间（数轴）上用（x）表示，在二维空间（平面直角坐标系）中用（x、y）表示；在三维空间中用（x、y、z）表示。本处不讨论势能的大小到底由哪些因素决定，仅要求知道势能与位置有关，当位置改变时，势能也随之改变。 (3)势能和动能可以相互转化，在这种转化时，势能减少的同时，_____在增加，势能增加的同时，_____在减少。 4．动能 (1)物体由于_____而具有的能量叫做动能（Kinetic energy）。 (2)正确理解动能的概念，必须理解运动的相对性，即前面学过的参考系问题，由于牛顿力学仅适用于_____参考系，因此本处运动的参考系也是指_____，没有特殊说明，一般指地面参考系。本处不讨论动能到底由什么因素决定，但要知道当物体的速度大小发生变化时，物体的动能也将发生变化。 (3)动能可以和势能发生转化，在这种转化过程中，动能减少同时，_____在增加，动能增加的同时，_____在减少. 【问题思考】 以竖直上抛的小球为例说明小球的势能和动能的转化情况。在这个例子中是否存在着能的总量保持不变？ 【范例精析】 例题：如图所示，河道中的水在稳恒地流淌（各处的水流速度不随时间改变），设截面A1B1的面积为S1，流速与截面垂直，速度为V1；截面A2B2的面积为S2，速度为V2，通过观察和分析，本题中位于A1B1A2B2区域中的水的体积是否为一个守恒量？若是的话，你可以推断出S1、S2、V1、V2满足什么规律？ 解析 由于水不可压缩，单位时间内流入A1B1的水的体积应等于流出A2B2面的体积，因此位于A1B1A2B2区域中的水的体积是一个守恒量。 考察很短的时间Δt，流入A1B1的水的体积为ΔV1=S1V1Δt，流出A2B2面的的水的体积ΔV2=S2V2Δt，所以S1V1= S2V2，截面积越小的地方，水的流速越大。 拓展 截面积和流速的乘积称为流量（单位时间内流过截面的液体的体积，单位为m3/s），通常用Q表示，即Q=SV。如果各处的流量不等，则水位就升高或降低，为非稳恒流动。 【夯实基础】 1.下列关于能量的说法中正确的 ... ...