高中物理第七章71追寻守恒量教案必修2.docx
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高中物理第七章71追寻守恒量教案必修2
7.1追寻守恒量
项目
内容
课题
7.1追寻守恒量
修改与创新
教学
目标
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）体会大自然的多样性和科学概念的概括性，激发对自然现象的探究欲望和对科学知识的崇尚精神。
（2）体会物理规律分析问题的简洁之美。
教学重、
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（就象商人看到了商机）。
教学
准备
多媒体课件、视频录像、双线摆系统和直尺一套、悠悠球一个，实物投影系统一套。
教学
过程
第1节追寻守恒量
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”至于力学中还有哪些概念牛顿也没有研究过，有兴趣的同学可以自己查找资料。
但是能量这一概念并不是牛顿之后才出现的，在伽利略时代，能量及其守恒思想就已经出现。
理想斜面实验是谁“做”的？
为了说明什么问题？
怎样“做”的？
（伽利略“做”的；为了研究力和运动的关系，证明运动不需要力来维持）
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，如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度。
减小后一斜面的倾角，小球在这个斜面上仍达到同一高度，但这时他要滚得远些。
继续减小后一斜面的倾角，小球达到同一高度，但滚得更远些，若将后一斜面放平，由于球永远达不到原来的高度，所以将永远滚动下去。
伽利略在分析理想斜面实验时，除了得出：
运动不需要力来维持的结论外，他还注意到实验中反映出一个转化与守恒的事实（或思想）。
1、对理想斜面实验的初步分析
提问1：
猜一猜他看出的转化的事实是什么？
（高度与速度，还要具体说一下，如下滑时高度转化为速度等，若有人直接说出势能与动能，则指出伽利略时代还没有这两个概念）
提问2：
猜一猜他看出的守恒的事实是什么？
（一个与高度有关的量和一个与速度有关的量之和守恒，若回答出势能、动能之和守恒，引导同上，若回答出高度与速度之和守恒，引导出这是描述物体运动的两个不同概念，单位都不一样，无法相加）
提问3：
假设你是伽利略，而且掌握了牛顿运动定律和运动学公式，能不能从理论上证明出与高度有关的量和与速度有关的量之和守恒？
（提醒：
把h0、h、v放在一个公式中，分析从P点释放到Q点过程中已知四个量，而学过的运动学公式中每个公式都有四个量）
总结1：
伽利略对理想斜面实验的分析：
高度与速度相互转化，转化过程中与高度有关的量和与速度有关的量之和守恒。
2、给出动能与势能的概念，体会动能与势能转化并守恒的普遍存在性。
伽利略的发现在今天看来就是我们初中学过的能量转换与守恒的思想。
其中与高度有关的量我们现在叫它势能；与速度有关的量我们现在叫它动能。
动能与势能的概念，请用势能和动能描述一下理想斜面实验中的转化与守恒的事实。
提问4：
动能与势能相互转化，但转化过程中总能量守恒的物理过程肯定有很多，只是你没有特意注意，现在在大脑中搜索一下，试着列举出几个动能与势能相互转化但总能量可能守恒的实例？
重点列举两个：
（1）视频：
游乐场中的海盗船和秋千。
双线摆演示（老师给出双线摆这个名字）；并演示证明左右最高点一样高，若时间允许可以让学生探究如何用这些器材证明左右一样高（提醒证明方法不唯一）。
最后采用底部放置直尺，左右摆开的最大距离相等）
（2）视频：
滚摆。
悠悠球演示
提问5：
课本开头给出了费恩曼的一段话，（老师阅读），费恩曼是何许人，也同学们课下自己去了解，他的这段话的意思是自然界的一切现象都受能量的转化与守恒定律支配，回忆初中所学知识，除了动能和势能外，还学过哪些能量？
列举出它们可以相互转化且总能量可能守恒的实例？
如电能转化为光能等。
总结2：
（1）
（2）在理想斜面实验中，动能与势能相互转化，转化过程中总能量守恒。
（3）能量的转化与守恒是自然界普遍存在的现象。
3、体会追寻能量转化与守恒思想的意义。
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：
（赫兹发现了电磁波，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……”国美的老板听了会想到什么：
空调会热销，发财的机会来了。
使用价值：
如果我掌握了守恒的规律，就可以用它来解决问题，看到了新技术，就要琢磨怎样应用它，就是创新。
如果你对它无动于衷，就总是落后于人家。
总结3：
追寻“守恒量”的意义：
开辟一种新的简单的解决问题的途径。
板书
设计
第1节追寻守恒量
（1）伽利略对理想斜面实验的分析：
高度与速度相互转化，转化过程中与高度有关的量和与速度有关的量之和守恒。
（2）
（3）在理想斜面实验中，动能与势能相互转化，转化过程中总能量守恒
（4）能量的转化与守恒是自然界普遍存在的现象。
（5）追寻“守恒量”的意义：
开辟一种新的简单的解决问题的途径。
（6）能量的概念是人类在寻找“运动中的守恒量是什么”的过程中发展起来的。
教学
反思
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。
4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1．我国南方多雨地区在建造房屋屋顶时，需要考虑将屋顶设置成一定的角度，以便雨水可以快速地流下。
若忽略雨水从屋顶流下时受到的阻力，为使雨水在屋顶停留时间最少，则屋顶应设计成下图中的
A．
B．
C．
D．
2．某住宅小区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成，发电机中矩形线圈电阻不计，它可绕轴OO′在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动。
降压变压器副线圈上的滑动触头P上下移动时可改变输出电压，R0表示输电线电阻。
下列判断正确的是（）
A．若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈的电流瞬时值最大
B．当用户数目增多时，为使用户电压保持不变，滑动触头P应向下滑动
C．若滑动触头P向下滑动，流过R0的电流将减小
D．若发电机线圈的转速减为原来的
，用户获得的功率也将减为原来的
3．把图甲所示的正弦式交变电流接在图乙中理想变压器的A、B两端，电压表和电流表均为理想电表，Rt为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），R为定值电阻．下列说法正确的是：
（）
A．Rt处温度升高时，电流表的示数变大，变压器输入功率变大
B．Rt处温度升高时，电压表V1、V2示数的比值不变
C．在t=1×10﹣2s时，穿过该矩形线圈的磁通量为零
D．变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=36sin50πt（V）
4．使物体脱离星球的引力束缚，不再绕星球运行，从星球表面发射所需的最小速度称为第二宇宙速度，星球的第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是
。
已知某星球的半径为r，它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的。
不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为
A．
B．
C．
D．
5．如图所示，a、b、c、d、e五条实线为电场中的等势面，相邻两个等势面间的电势差相等，且等势面b的电势为零。
一个带电的粒子仅在静电力作用下从A点运动到B点，其在A点的动能为10J，到达B点时的动能为30J。
在此过程中，粒子动能是27.5J时的电势能为
A．-2.5JB．2.5JC．12.5JD．-12.5J
6．如图（甲）所示，足够长的木板B静置于光滑水平面上，其上放置小滑块A．木板B受到随时间t变化的水平拉力F作用时，木板B的加速度a与拉力F关系图象如图（乙）所示，则小滑块A的质量为（）
A．4kgB．3kgC．2kgD．1kg
二、多项选择题
7．下列说法正确的是_______
A．物体的内能与物体的温度有关，与物体的体积无关
B．布朗运动是指液体分子的无规则运动
C．物体体积改变，内能可能不变
D．液晶既具有液体的流动性，又具有单晶体的光学各向异性的特点
E．自然界符合能量守恒定律的宏观过程不一定能发生
8．下列说法正确的是_________。
A．把很多小的单晶体放在一起，就变成了非晶体
B．载人飞船绕地球运动时容器内的水呈球形，这是因为液体表面具有收缩性
C．随着科技的不断进步，物体可以冷却到绝对零度
D．第二类永动机没有违反能量守恒定律
E.一定质量的理想气体经历等压膨胀过程，气体密度将减小、分子平均动能将增大
9．如图示所示的电路中，R1、R2为定值电阻，R3为可变电阻，C为电容器，电源电动势为E，内阻为r，电压表与电流表均为理想电表。
在可变电阻R3的滑片由a端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是
A．电流表的示数减小B．电压表的示数减小
C．电容器的电荷量逐渐减少D．电源的输出功率一定增大
10．如图，甲、乙两物体靠在一起放在光滑的水平面上，在水平力F1和F2共同作用下一起从静止开始运动，已知F1>F2。
两物体运动一段时间后
A．若突然撤去F1，甲的加速度一定减小
B．若突然撤去F1，甲乙间的作用力减小
C．若突然撤去F2，甲的加速度一定减小
D．若突然撤去F2，乙的加速度一定增大
三、实验题
11．在平直公路上，自行车与同方向行驶的一辆汽车在t＝0时刻同时经过某一个路标A，自行车匀速运动的速度是5m/s，汽车速度是20m/s。
汽车过路标A时开始以大小为2m/s2的加速度刹车，经过一段时间，自行车和汽车又同时在路标B。
求：
（1）路标A与B之间的距离；
（2）自行车和汽车之间的最大距离。
12．
（1）某同学在做“利用单摆测重力加速度”的实验中，先测得摆线长为L，摆球直径为d，然后用秒表记录了单摆全振动n次所用的时间为t．则：
他测得的重力加速度g=_____．（用测量量表示）
（2）如果已知摆球直径为2.00cm,让刻度尺的零点对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如右图所示，那么单摆摆长是____,如果测定了40次全振动的时间如下图中秒表所示，那么秒表读数是_____s，单摆的摆动周期是_______s.
（3）某同学在利用单摆测定重力加速度的实验中，若测得的g值偏大，可能的原因是_____
A．摆球质量过大
B．单摆振动时振幅较小
C．测量摆长时，只考虑了线长忽略了小球的半径
D．测量周期时，把n个全振动误认为（n﹣1）个全振动，使周期偏大
E．测量周期时，把n个全振动误认为（n+1）个全振动，使周期偏小
（4）为了提高实验精度，在实验中可改变几次摆长l并测出相应的周期T，从而得出一组对应的l和T的数值，再以l为横坐标、T2为纵坐标将所得数据连成直线，并求得该直线的斜率K．则重力加速度g=_____．（用K表示）
四、解答题
13．如图所示，在第Ⅱ象限内有水平向右的匀强电场，在第Ⅰ、Ⅳ象限内分别存在如图所示的匀强磁场，磁感应强度大小相等。
有一个带正电的粒子质量为m带电量为q以垂直于x轴的初速度v0从x轴上的P点进入匀强电场中，并且恰好与y轴的正方向成45°角进入磁场，又恰好垂直进入第Ⅳ象限的磁场。
已知OP之间的距离为d。
求：
（1）电场强度E的大小；
（2）带电粒子在磁场中第二次经过x轴时，在电场和磁场中运动的总时间。
14．如图所示，xOy平面内，A、B、C三点恰好组成一个直角三角形，∠B＝90°，∠C＝60°，BC长为l.D为AC的中点，D为AD的中点．第二象限内有沿-y方向的匀强电场；三角形BCD区域内有匀强磁场I，AB下方有匀强磁场Ⅱ，方向均垂直纸面向里，一质量为m，电荷量为q（q＞0）的带电粒子从B点以速度v0沿+y方向进入磁场I，离开磁场I后又刚好从坐标原点O沿与-x成30°的方向进入电场，又从A点离开电场进入磁场Ⅱ，经磁场Ⅱ偏转后回到B点，回到B点的速度方向仍沿+y方向，之后带电粒子重复上述运动过程．不计粒子重力．求：
（1）磁场I的磁感应强度B及匀强电场的场强E的大小；
（2）带电粒子运动的周期.
【参考答案】
一、单项选择题
题号
1
2
3
4
5
6
答案
C
B
A
B
B
B
二、多项选择题
7．CDE;
8．BDE
9．BC
10．BD
三、实验题
11．
（1）50m
（2）37.5m
12．
8735m75.21.88e
四、解答题
13．
（1）
（2）
14．
（1）
、
（2）
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。
4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1．如图所示线圈匝数为n的小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈面积为S，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO＇匀速转动。
矩形线圈电阻为r，矩形线圈通过两刷环接电阻R，伏特表接在R两端。
当线圈以角速度ω匀速转动，下列说法正确的是
A．从线圈与磁场平行位置开始计时瞬时电动势为e=nBSωsinωt
B．当线圈平面转到与磁场垂直时电压表示数为零
C．线圈从与磁场平行位置转过90°过程中通过电阻R的电荷量为
D．线圈转一周的过程中回路产生的焦耳热为
2．直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子，如图所示．设投放初速度为零，箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比，且运动过程中箱子始终保持图示姿态．在箱子下落过程中，下列说法正确的是
A．加速下落时，箱内物体对箱子底部的压力逐渐变大
B．箱子刚从飞机上投下时，箱内物体受到的支持力最大
C．箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力可能为0
D．若下落距离足够长，箱内物体有可能做减速运动
3．如图所示，竖直井中的升降机可将地下深处的矿石快速运送到地面。
某一竖井的深度约为104m，升降机运行的最大速度为8m/s，加速度大小不超过
，假定升降机到井口的速度为零，则将矿石从井底提升到井口的最短时间是
A．13sB．16sC．21sD．26s
4．如图所示，直线A为某电源的U–I图线，曲线B为某小灯泡的U–I图线，用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的输出功率和电源的总功率分别是（）
A．4W6WB．4W8W
C．2W3WD．6W8W
5．已知篮球在空气中运动时所受空气阻力与速度大小成正比。
篮球与地面碰撞后以大小为v0的速度竖直弹起后到再次与地面碰撞的过程中，以v表示篮球的速度，t表示篮球运动的时间，Ek表示篮球的动能，h表示篮球的高度，则下列图像可能正确的是
A．
B．
C．
D．
6．如图所示，有上下放置的两个宽度均为L=0.5m的水平金属导轨，左端连接阻值均为2
的电阻r1、r2，右端与竖直放置的两个相同的半圆形金属轨道连接在一起，半圆形轨道半径为R=0.1m。
整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B=2T。
初始时金属棒放置在上面的水平导轨上，金属棒的长刚好为L，质量m=2kg，电阻不计。
某时刻金属棒获得了水平向右的速度v0=2m/s，之后恰好水平抛出。
已知金属棒与导轨接触良好，重力加速度g=10m/s2，不计所有摩擦和导轨的电阻，则下列正确的是
A．金属棒抛出时的速率为
B．整个过程中，流过电阻r1的电荷量为2C
C．整个过程中，电阻r2上产生的焦耳热为1.5J
D．最初金属棒距离水平导轨右端4m
二、多项选择题
7．一列沿x轴方向传播的简谐波，t=0时刻的波形图如图所示，P点此时的振动方向沿y轴的正方向，经0.1s第二次回到P点。
则下列说法中正确的是（）
A．波的传播方向沿x轴的负方向
B．该简谐波的波速大小为20m/s
C．t=0.125s时，P点的振动方向沿y轴的负方向
D．t=0.15s时，P点的速度正在减小，加速度也正在减小
E.t=0.15s时，P点的速度正在减小，加速度正在增大
8．如图所示，斜面体置于粗糙水平面上，斜面光滑．小球被轻质细线系住放在斜面上，细线另一端跨过光滑定滑轮，用力拉细线使小球沿斜面缓慢下移一段距离，斜面体始终静止．移动过程中（）
A．细线对小球的拉力变大
B．斜面对小球的支持力变大
C．斜面体对地面的压力变大
D．地面对斜面体的摩擦力变大
9．一列简谐横波沿x轴传播，波速为5m/s，t＝0时刻的波形如图所示，此时刻质点Q位于波峰，质点P沿y轴负方向运动，经过0.1s质点P第一次到达平衡位置，则下列说法正确的是（）
A．这列波的周期是1.2s
B．该波沿x轴正方向传播
C．点P的横坐标为x＝2.5m
D．x＝3.5m处的质点与P点振动的位移始终相反
E.Q点的振动方程为y＝6cos
t（cm）
10．如图甲所示，一质量为m的物体静止在水平面上，自t=0时刻起对其施加一竖直向上的力F，力F随时间t变化的关系如图乙所示，已知当地重力加速度为g，在物体上升过程中，空气阻力不计，以下说法正确的是（）
A．物体做匀变速直线运动
B．
时刻物体速度最大
C．物体上升过程的最大速度为
D．
时刻物体到达最高点
三、实验题
11．用接在50Hz交流电源上的电磁打点计时器，测量做匀加速直线运动小车的速度和加速度，某次实验中得到的一条纸带如图所示，从比较清晰的点迹开始，每相邻五个打印点（五个间隔）取一个点作为计数点，分别标明0、1、2、3、4。
测得x1=30.0mm，x2=36.0mm，x3=42.0mm，x4=48.0mm，则打印计数点2时小车的瞬时速度为______m/s，小车的加速度为______m/s2。
（结果保留两位有效数字）
12．在“探究小车速度随时间变化规律”实验中：
（1）某同学采用如图甲所示的装置进行试验，_________平衡摩擦力，_________测量小车的质量。
（均选填“需要”或“不需要”）
（2）甲同学在实验中得到如图所示的一条纸带（两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出第3个计数点的瞬时速度为________m/s，小车的加速度为________m/s2（结果保留三位有效数字）。
四、解答题
13．如图所示，实线是某时刻的波形图像，虚线是0．2s后的波形图像，质点P位于实线波的波峰处。
①若波向右以最小速度传播，求经过t＝4s质点P所通过的路程；
②若波速为35m/s，求波的传播方向。
14．如图所示，半径为R的四分之一光滑圆弧轨道竖直固定在水平地面上，下端与水平地面在P点相切，一个质量为2m的物块B（可视为质点）静止在水平地面上，左端固定有水平轻弹簧，Q点为弹簧处于原长时的左端点，P、Q间的距离为R，PQ段地面粗糙、动摩擦因数为μ＝0.5，Q点右侧水平地面光滑，现将质量为m的物块A（可视为质点）从圆弧轨道的最高点由静止开始下滑，重力加速度为g.求：
（1）物块A沿圆弧轨道滑至P点时对轨道的压力大小；
（2）弹簧被压缩的最大弹性势能（未超过弹性限度）；
（3）物块A最终停止位置到Q点的距离．
【参考答案】
一、单项选择题
题号
1
2
3
4
5
6
答案
D
A
C
D
B
C
二、多项选择题
7．BCE
8．BCD
9．ACE
10．BD
三、实验题
11．39m/s0.60m/s2
12．不需要不需要0.611m/s2.00m/s2
四、解答题
13．①1．2m②向右传播
14．
（1）
（2）
（3）
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