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视频课题：人教版高中物理必修二第七章第一节7.1追寻守恒量.能量-天津
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人教版高中物理必修二第七章第一节7.1追寻守恒量.能量-天津市微山路中学
1、知识与技能
（1）领悟伽利略理想斜面实验中的转化和守恒的事实； （2）理解能量这个物理量及动能、势能的物理意义； （3）独立分析伽利略理想斜面实验的能量转换和守恒关系；
（4）除伽利略理想斜面实验以外，能列举出其它动能与势能相互转化和守恒的实例； （5）能够列举出不同形式的能量可以互相转化并可能守恒；
（6）理解能量转化与守恒是一种重要的自然规律，激发学生产生用这一规律解决问题的意识。
2、过程与方法
（1）体会伽利略分析问题的精妙，学习他能分析出事物本质的方法； （2）体会费恩曼所说话的深刻内涵，体会转化与守恒的普遍性。 3、情感、态度、价值观 （1）体会自然规律的和谐统一 （2）开辟了新的简单的解决问题的途径 2. 教学重点/难点 教学重点：
理解动能、势能的含义，体会能量转化、守恒的普遍存在性。 教学难点：
培养创新能力，使学生在发现了能量转化、守恒的普遍存在性后，能马上意识到这里面存在的巨大的使用前景（开辟解决问题的新的途径）。 3. 教学用具
多媒体、板书 学情分析
本节课的教学对象为高一新生，所有学生在初中阶段的学习中已经掌握了能量守恒的知识，但并没有掌握为什么会有能量守恒这个概念，他们并不理解守恒量的重要性。 导入新课: 上课前同学们观看一个电影片段
问题：冲浪运动是一种时尚极限运动，冲浪可以让人们忘却烦恼，体验一次次与海浪搏击、驰骋在海浪上的快感、刺激感。是什么能够让他在浪谷中翻飞，一浪紧冲一浪？通过这节课的学习我们就可以定性的给出解释。 我这里还有两个小故事跟同学们分享：
1我的女儿和她的小闺蜜特别喜欢玩跳棋,两个小朋友都争强好胜，谁也不让谁，有一次不小心棋盘被打翻了,棋子散了一地，于是一起收拾，收拾到最后发现一颗棋子找不到了,于是就找啊找,在寻找的过程中，两个小朋友都尽其所能，坚信一定能找到，最终在沙发底下找到了,支持他们俩找下去的信念是什么?
（提问）棋子的总个数是一定的，这是幼儿园阶段就会的数的守恒。
2爱迪生是个没有大学文凭之人，他与毕业于美国普林斯顿大学的高材生阿普顿一起工作，他经常受到阿普顿的歧视。有一次，爱迪生拿了个梨形灯泡，请阿普顿测算一下灯泡的容积。于是，阿普顿便拿起灯泡开始测算，他先测量灯泡的直径和高度，然后进行计算。但是，由于灯泡的形状很不规则，有像球形的地方，又有不像球形而像圆柱体之处，可是那里又不完全像圆柱体，测算起来十分繁琐而复杂。此时，只见阿普顿桌子上摆满他画的草图和多张白纸上写着密密麻麻的数据和计算公式，其结果还是没有算出来。阿普顿忙活了好一阵子，急得满头大汗，话也说不出来，„„。 爱迪生做完了自己的工作后，走到阿普顿跟前一看，观察和沉思了一会后，笑着说：“阿普顿，你是否可以换用另一种方法计算呢？”接着，爱迪生取来一杯水，给阿普顿刚才反复测算的玻璃灯泡里注满水，然后再把水倒入量筒，几秒钟就测量出水的体积，当然也就是玻璃灯泡的容积了。 （提问）同学们说这是什么原理？体积守恒
这两个小故事都用到了守恒，其实守恒很常见，那么追寻守恒量有必要吗？？？诺贝尔物理学奖获得者劳厄说：物理学的任务是发现普遍的自然规律。因为这样的规律的最简单的形式之一表现为某种物理量的不变性，所以对于守恒量的寻求不仅是合理的，而且也是极为重要的研究方向。
阿普顿用常规的办法怎么也算不出来的结果，爱迪生非常快速巧妙的解决了，正是遵循了这种研究方向和思想，可见遵循守恒律是多么的重要。
守恒其实一直伴随着我们的成长，幼儿园学习数的守恒，小学学习体积守恒，初中质量守恒那么高中我们则要学习比较抽象的能量守恒。
新课教学：从本章开始，我们研究力学中另外一个重要的物理量：能量，以及它所遵守的规律。大家知道，牛顿是经典力学的奠基人，他提出了三个定律和万有引力定律，但是他没有研究过能量（至少没有深入研究），课本上有一句话：“„能量‟是牛顿没有留给我们的少数力学概念之一”能量是一个最为抽象的概念-------费恩曼 下面用演示实验来研究能量守恒的事实
1单摆实验：小球拉离平衡位置后释放就开始来回摆动，现在请一位同学来配合完成，将小球拉到鼻尖的位置释放，要求这位同学不动，其他同学注意观察，同学非常淡定，小球在摆回来的时候是否能撞到鼻尖，哎，绝对不能，其实小球好像人一样有记忆力，记得自己的初始位置。
2滚摆实验，将摆球卷到某一高度然后释放，摆球转动的同时上下往复运动，特别像咱们同学玩的悠悠球，也好像记得自己的初始高度。
这一事实的发现并不是牛顿之后才出现的，早在伽利略时代，能量及其守恒思想就已经出现。著名的一、伽利略理想斜面实验（板书）同学们还记得吗？他是为了研究力和运动的关系而引人的，两个光滑斜面对接，让小球沿一个斜面从静止开始滚下，小球将滚上另一个斜面，如果空气阻力也忽略，小球将上升到原来的高度。改变第二个斜面的倾角，那么小球将走的更远去找与释放点相同的高度，如果第二个斜面水平，那么小球为了找到相同的高度将一直运动下去，得出结论：运动不需要力来维持。
在研究力和运动关系的过程中，同学们是否注意到一个重要事实，就是小球每次都想且能够找到与释放点相同的高度，小球也像人一样有“记忆力”能够“记得”自己起始的高度； 以上实验中都能说明小球“记得”自己的初始高度这个事实，那么我们从理论上应用力和运动的关系来分析，看看能不能用我们学过的知识证明这两个高度一定相同？（在课本上写出简单的理论推导） 在A斜面上（受什么力，做什么运动）：a＝gsinα h/sinα＝v2/2a
在B斜面上（受什么力，做什么运动）：a‟＝－gsin β h‟/sinβ=（0－v2）/2a‟ ∴h‟＝h
“记忆力、记得”并不是物理学的语言，但这是伽利略的一个“灵感”，正是这种灵感的指引，才突出初末两个状态的比较，其结果高度相同与运动时间、路径、斜面倾角无关。从直观看是初末状态的高度不变，但过程中高度是变化的，依据守恒思想的研究思路，并不是高度守恒，那么实质蕴含了另外的一个不变的物理量，下面分析这个不变的量到底是什么？
在A斜面上由出发点下降时小球做加速运动，速度增加，①速度与初中学过的哪种能量相对应----动能，速度增加动能增加；同时高度降低，②高度与初中哪个能量相对应-----势能，高度降低势能减小。在斜面B上上升时小球做减速运动，③速度与哪个能量相对应---动能，速度减小动能减小；同时高度升高，④重力势能增大。⑤为什么能上升到相同高度？是什么不变-----在小球运动过程中动能和势能的总和机械能不变，或者说机械能守恒。
如果斜面不光滑，小球还能上升到原来的高度吗？---不能，为什么不能？有摩擦力做功，有内能产生，所以机械能减少，有守恒的信念引导着，一定有一个量不变，思考如果将机械能和内能加在一起，总的能量肯定是守恒的，
光滑斜面，机械能守恒，粗糙斜面总能量守恒，机械能是能量的一种，因此说不管什么样的情景，在运动过程中能的总量保持不变。即能量总是守恒的，这个表示空间状态的不变量称之为能量。（板书）
能量的提出并不是一帆风顺水到渠成的，，其实很难给能的概念下一个简单的一般定义，荷兰物理学家H·A·克拉默说过：“在物理科学中，最重要和最富有的成果的是那些不可能给予确切意义的概念．”
下面同学们通过屏幕来了解“能量”概念的发展史 1. 伽利略对摆的论证——为后人认识机械能守恒开辟一途径。
2. 莱布尼兹提出的物体运动的量与物体速度平方成正比被科里奥利称为“活力”
3. 英国物理学家杨（T.Young）(在光的干涉方面作出贡献)将 mv2/2 称作能量。
4. 热学中永动机不可能实现的确认和各种物理现象之间的普遍联系的发现，导致了能量守恒定律的最终确立。
机械运动中常见的几种能量有
二、能量
1、相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能（potential energy）。中学阶段主要学习重力势能和弹性势能提问：自然界中势能处处存在，同学们举出相应的实例来体悟能量。
（被举高的杠铃，被弹高的人，被捏瘪的球）
2、物体由于运动而具有的能量叫做动能（kinetic energy）。为什么快速运动的物体能造成这么大的破坏呢？提问：自然界中动能也处处存在，同学们举出相应的实例来体悟能量。
（运动的足球、奔驰的汽车，运行的火箭） 3、机械能（mechanical energy）: 动能与势能的总和
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自然界存在各种不同形式的能量——机械能(动能和势能)、内能、电能、化学能、核能等等，各种不同形式的能量可以相互转化，在转化过程中遵从能量守恒这个基本原理，冲浪这种极限运动为什么能在浪谷中翻飞，一浪紧冲一浪？冲浪板是利用势能与动能之间的转换而运动的.冲浪板处于浪峰时势能最大.冲向浪谷时势能转换为动能, 利用惯性紧接着就能再冲上第二个浪尖，脚踩一块冲浪板（长1.5-2.7米，宽0.6米，厚0.1米）能在海浪上驰骋。
诺贝尔物理学奖获得者费恩曼说：“有一个事实，如果你愿意，也可以说一条定律，支配着至今所知的一切自然现象„„这条定律称做能量守恒定律。它指出某一个量，我们把它称为能量，在自然界经历的多种多样的变化中它不变化。那是一个最抽象的概念„„ 理想斜面试验和单摆有共同之处“能量的观点”描述单摆实验 小球由最高点运动到达最低点时，能量怎样变化？
小球高度降低的同时，速度在增加，也就是势能减小，动能增加，小球到达最低点时高度为零，势能消失，那么势能去哪里了呢？全部转化为动能，速度最大，在下落过程中势能转化为动能。
小球由最低点沿斜面B 运动到达最高点时，能量怎样变化？
速度在减小的同时，高度在升高。也就是动能减小势能增加，小球到达最高点时速度为零，动能消失，那么动能去哪里了呢？全部转化为势能，在能量转化过程中能量总量保持不变，因此小球总是上升到同一高度。不会高一点也不会低一点，所以演示实验中撞不到鼻尖。
其实我们之前学过的物理情景，不仅涉及力和运动关系，同时蕴含能量转换和守恒的思想，下面我们用能量观点解释我们平时做题经常出现的物理情景。
以斜上抛的小球为例说明小球的势能和动能的转化情况．这个例子中是否存在着能的总量保持不变？
斜上抛运动的小球，首先由动能转化为势能，达到最高点时，动能为最小，势能最大，在下落时，势能逐渐减小，动能逐渐增大，势能又转化为动能．在小球运动的过程中，小球的机械能总量保持不变．
自然界中不仅动能势能之间相互转化，各种形式能无处不在，各种能量之间也是不停的转移和转化，其总量使保持不变的。我们会发现自然规律会显得那么的和谐统一。
三、追寻能量转化与守恒思想的意义（板书）
1.
普遍性自然界的一切过程都必须满足能量守恒，如中午食堂吃完饭下午体育课
能跑800，但是能不能因为跑800就饱饱的，不用吃晚饭了呢？不会，那是因为满足能量守恒定律的过程不一定都能实现。所以食堂才有提示：吃多少打多少，节约能源是必须的，同时还要开发新能源。
同学们每天都要观看新闻，5月18日，新闻报道，我国在南海北部神狐海域可燃冰试开采成功，标志着中国在全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得稳定连续产能的国家，可燃冰的学名为“天然气水合物”，是一种高效清洁，储量巨大的新的能源。是天然气和水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶化合物，可直接点燃，可燃冰就像变形金刚当中机器人争夺的能量块，占用体积小蕴含能量却不可估量，燃烧后几乎不产生任何残渣和废气，是绿色清洁的战略能源。
2. 能量的转化与守恒是自然界普遍存在的现象，由此你想到了什么？或说你意识到什么？
提醒：（赫兹证明电磁波存在以后，很快有人发明了电报）气象预报说：“近年夏天会持续高温，而且干旱……”企业的老板听了会想到什么：空调会热销，发财的机会来了。自然规律的发现能发挥它的使用价值并提升经济效益：如果咱们掌握了守恒的规律，就可以用它来解决力学问题，看到了新工具，就要琢磨怎样应用它，就是创新。
例如滚摆，运动过程比较复杂，既有平动又有转动，若想求某一位置的速度，同学们想一想用什么思想?从力和运动分析不适合，若能用能量的观点则非常简洁。因此能量2.开辟一种新的简单的解决问题的途径。
其实我们在解决力学问题时，往往习惯于运用牛顿运动定律和运动学知识解决，以为这样具体可信，通过本节课的学习使我们认识到能量概念的重要性，我们又知道能量可以转化且总量保持不变，只要分析对比两个状态的能量即可，不必注重细致的过程推导，同学们会发现从能量的观点来分析和解决，能够更好的处理复杂运动，是一种新的简单的解决问题的途径。因此从本章起同学们应注意培养自己从能量的观点分析、解决问题的能力.
课后探究：各种形式的能量无处不在，各种能量之间是如何相互转化的？
提醒：（长度可以用尺子——多少米来量度，质量可以天平——多少千克来来量度，那么能量用什么来量度？）
知识梳理 （由学生进行）
一、伽利略斜面实验表明
“有某一量是守恒的”，这个量叫做能量。 二、能量
1、势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量。
2、动能：物体由于运动而具有的能量。 三、“追寻守恒量”的意义 1、普遍性
2、解题方法：开辟一种新的简单的解决问题的途径。 课堂总结：
同学们可以延伸到人文科学中的守恒：塞翁失马焉知非福有得必有失有失必有得 这也是哲学原理：在变化中寻求不变，在不变中寻找变化能量转化的原因就是我们课后探究中的内容，也就是我们下节课要研究的问题。
练习题
例1. 关于伽利略的斜面实验,以下说法正确的是 （BCD） A.无论斜面是否光滑,小球滚上的高度一定与释放的高度相同. B.实际上,小球滚上的高度会比释放的高度要小一些.
C.只有在斜面绝对光滑的理想条件下,小球滚上的高度才与释放的高度相同. D.伽利略的斜面理想实验反映了在小球的运动过程中存在某个守恒量 2.关于能量转化的说法中正确的是（）
A.举重运动员把重物举起来，体内的一部分化学能转化为重力势能 B.电流通过电阻丝使电能转化为内能 C.内燃机的做功冲程是内能转化为动能 D.煤炭燃烧的过程中能量不守恒
3、“神州”六号飞船进入太空后，首先在一个椭圆轨道上平稳运行，它在椭圆轨道上运动过程中，动能和势能如何变化？动能和势能的总和（机械能）如何变化？
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
