作为一名专为他人授业解惑的人民教师,通常会被要求编写说课稿,借助说课稿可以有效提高教学效率。那么优秀的说课稿是什么样的呢?下面是我整理的实验验证《机械能守恒定律》的说课稿(通用5篇),希望对大家有所帮助。
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;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。
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:
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、掌握机械能守恒的条件;
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。
教学重点、难点
重点: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;
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:从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件。
二、说教法
主要采用讲授法、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。
三、说学法
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。本节课的教学过程中通过观察生活中的常见形变,巧用引导性提问,激发学生的积极性,让学生在轻松、自主、讨论的学习氛围中总结出本节的主要内容从而完成学习任务。
四、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。
1.动能和势能的转化
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。让学生思考上述演示过程中动能和势能有什么变化。
2.探究规律找出机械能不变的条件
只受重力做功作用分析
只有弹力做功分析
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、引导学生学会应用机械能守恒定律解题的基本步骤。
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。
一、说教材
《验证机械能守恒定律》选自人教版高中物理必修二第七章第九节。本节主要内容为:学生利用打点计时器,打下纸带,通过计算来验证重锤在下落的过程中机械能是否守恒。本节课,可以升华学生对上节课机械能守恒定律的理解,培养学生科学严谨的态度。又可以为接下来学习动量守恒,电荷守恒等定律打下基础,起到了承上启下的作用。因此本节课意义重大。
基于该节课的内容和新课改的要求,制定如下教学目标:
知识和技能目标:会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度,掌握验证机械能守恒定律的实验原理。
过程和方法目标:通过分组实验提高动手能力,协作能力,提高解决实际问题的能力。
情感、态度、价值观目标:通过亲身的体验以及探究学习活动,提高学生学习热情、培养学生尊重客观事实的科学态度。
通过对以上教材地位和教学目标的分析,本节课的教学重点是实验方案的设计与实验数据的处理;难点是实验误差的分析。
二、说学情
该年级的学生已经掌握了机械能守恒定律的内容以及条件,也具备了一定的实验操作技能,会用打点计时器,具备一定的数据处理能力。但是,对于实验操作的规范性和实验结果误差的分析还有所欠缺,所以我在教学中要重点培养学生的实验操作能力以及分析能力。
三、说教法
在教学活动中良好的教学方法能够起到事半功倍的效果,本节课我主要采用实验法即通过实验学生验证机械能守恒定律;并结合讨论法,让学生在物理课上学会合作,学会交流,学会学习。
四、说学法
新课改理念告诉我们,学生不仅要学到具体的知识,更重要的是要学会怎样自己学习。所以在课堂上我将引导学生通过实验探究、合作交流的学法来更好的掌握实验探究的内容。
五、说教学过程
环节一:导入新课
在进行新课教学之前,复习导入机械能守恒定律的内容和表达式是什么,同时情景引入,播放田亮跳水视频。十米跳台跳水是种技术性极强的运动,如果不计空气阻力,机械能是否守恒?通过问题创设,一方面可以明确本节课的实验主题——机械能守恒,另一方面可以使学生的学习热情和学习兴趣很快被调动起来,有利于新课的教学。
环节二:新课讲授
我将以启发的方式提问学生让学生思考:如果让你来设计一个实验来验证机械能守恒定律,你会怎么做?给出你的方案。再分组讨论实验方案,并让各个小组选出代表以汇报的方式跟全班学生分享实验方案。然后各小组对所有的实验方案的优缺点进行讨论。再次让各个小组选出代表以汇报的方式跟全班学生分享优缺点。在所有小组都汇报结束后,我做适当的总结。并引导学生确定最终的实验方案——利用重物的自由落体运动验证机械能守恒定律。这样设计课程,可以让学生积极主动参与到课堂里面来,更好地调动学习氛围。符合新课改要求:学生是学习的主人,突出学生的探究学习。还能进一步提升学生的自主探究能力。
在实验方案确定之后,我将提出第二个问题:实验得到什么结果,可以证明机械能守恒吗?引导学生思考。通过提问得到结论:在任意点上,重物的势能和动能之和等于初始位置上重物的势能。在解答了这个问题后,接着提出第三个问题:如何计算在任意点上重物的动能。明确重物在任意位置的速度对与计算动能至关重要。分组实验、采集数据。
根据讨论结果,指导学生分组实验。学生四人一组进行实验,完成实验操作,记录实验数据。
得到方案:把纸带和重物固定在一起下落,用打点计时器在纸带上打点,记录下重物下落的高度,计算出对应的瞬时速度。然后,带着学生一起通过公式的推导得到速度的测量公式:
即:做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相邻两点间的平均速度。这样既可以培养学生分析问题,解决问题的`能力,又可以在分组讨论中,培养学生的团结协作精神。
环节三:拓展巩固
在此环节,我会结合书上的习题,让学生通过做题的方式加深对所学知识点的理解和掌握。
环节四:课堂小结
高中物理注重学生物理学科素养的培养,思维方法是解决问题的关键,亲手操作,参与实践,是最直观获得知识的手段,也是进一步加强对知识的理解。我会让学生总结本次实验课主要探究的内容。
环节五:布置作业
作业方面,形成实验报告(必做的作业)
重新制定验证机械能守恒定律方案。(机动性作业)
一、说教材
1、教材的地位、作用和特点
从前后联系来看,这节课的内容有利于学生对功能关系的进一步认识;在理论推导的过程中,有利于强化学生对动能订立的理解;从思维方式上分析,有利于学生建立守恒的观念,为今后学习动量守恒、电荷守恒等守恒定律打下基础,起到了承上启下的作用。
教材这样的安排,较好的体现了理论与实践的统一,使学生明白,物理规律不仅可以直接由实验得到,也可以用已知规律从理论上导出。
2、教学目的
知识目标:理解机械能守恒定律的内容,在具体问题中能判断机械能守恒的条件。
能力目标:初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象,并能将所学知识应用于实际情境中。
在归纳机械能守恒定律的使用条件时,培养学生独立思考的能力,归纳总结的能力以及口头表达能力。
情感目标:激发学生学习兴趣,培养学生自信心以及严谨认真的科学态度。
3、教学重点
通过严密的理论推导使学生获得必要的理性认识,正确理机械能守恒定律的内容以及定律是否成立的判定条件。
4、教学难点
学生抽象思维尚处于起步阶段,对功、能等物理量理解不够深刻,要从功能转化关系理解机械能守恒的条件有一定难度。
二、说教法
本节主要采用讲授法、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。
三、说方法
1、为适应高一学生的认识和思维发展水平,根据新课内容要求,创设“自由落体、平抛、沿斜面下滑”三个物理情境作为铺垫,由易到难,引导学生进行实践-认识-再实践-再认识,完成认识上的飞跃。
2、通过设疑,启发学生思考
在归纳机械能守恒定律的使用条件时,引导学生进行讨论,鼓励学生提出自己的观点,并能加以评价,培养学生的学习兴趣以及对物理学习的自信心。
四、教学程序
分为引入、新课、联系巩固、作业四个步骤。
以生活中常见情境为例,让学生分析动能、势能的相互转化,提出机械能如何变化的问题,顺势引入新课;
创设三个不同情境(同前),让学生用所学知识进行分析,在师生共同探讨下得出机械能守恒定律的内容。
以三个情境为例,让学生自由讨论定律成立的条件,教师进行适当引导,最后共同得到适用条件。
然后通过适当的课堂练习让学生对新学知识进行巩固和加深理解。
五、研究性课题的提出
通过以下实例让学生课后去进行探讨
让A球拉到相同高度,分析A到达右侧所能到达的高度。
教学目标:
知识与能力:掌握机械能守恒定律,知道它的含义和适用条件;会利用守恒条件判断机械能是否守恒。
过程与方法:学生会推导机械能守恒定律;会用归纳的方法提出守恒条件;加深对功能关系的理解。
情感态度价值观:通过分析事物发生的条件,学习和体会"具体情况具体分析""透过现象看本质"的方法,理解自然规律,应用自然规律。
教学重点:
学生推导机械能守恒定律,并掌握该定律及其适用条件。
教学难点:
从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件并且判断是否守恒。
教学方法:
讲授法,对比归纳,实例分析的方法。
教学过程:
一、复习引课
功和能关系如何?
动能定理的内容和表达式是什么?
重力所做的功与物体重力势能的变化之间有什么关系?
二、新课教学
(一)机械能
1、概念:物体的动能、势能的总和。E=EK+EP
2、机械能是标量,具有相对性(需要设定势能参考平面)
3、机械能之间可以相互转化(学生举例,教师补充)
(二)机械能守恒定律的推导
1、实例分析:(提前布置的作业,课上检查,讲评)
学生发现:只有重力做功时,物体的动能和势能相互转化,但机械能总量保持不变。如果有阻力做功,则总量有变化。
(1)
2、理论推导过程
思考题一:如图所示,一个质量为m的物体自由下落,经过高度
为h1的A点时速度为v1,下落到高度h2为的B点时速度为v2,
试写出物体在A点时的机械能和在B点时的机械能,并找到这二个
机械能之间的数量关系。
(2)
思考题二:如图所示,一个质量为m的物体做平抛运动,经过高度
为h1的A点时速度为v1,经过高度为h2的B点时速度为v2,写出
物体在位置A、B时的机械能的表达式并找出这二个机械能之间的关系。
初状态:A点的机械能等于
末状态:B点的机械能等于
物体只受重力的作用,据动能定理得: (1)
据重力做功与重力势能的关系得到: WG= mgh1-mgh2 (2)
由(1)(2)两式可得
移项得:
学生讨论:上述表达式说明了什么问题?
讨论后:学生代表回答
等号左边是物体在初位置时的机械能,等号右边是物体在末位置时的机械能,该式表示:动能和势能之和即总的机械能保持不变。
教师提问:如果有阻力做功呢?上面的两边还会相等吗?
学生回答:不相等。
结论:只有重力做功时,动能和重力势能相互转化,但机械能总量保持不变。
(三)机械能守恒定律
1、内容:在只有重力做功时,物体的动能和重力势能发生相互转化,但机械能总量保持不变。
2、理解:
(1)条件:(由学生分析、讨论)
a:只受重力作用
b:不只受得力作用,但其它力不做功(学生举例)
(2)表达式
(机械能总量始终保持不变)
(动能的增加量等于重力势能的减少量)
(3)机械能守恒定律是能量转化与守恒的特殊情况。守恒是指在运动的整个过程中"时时、处处"总量不变,而不仅仅是初状态和末状态总量相等。
(4)只有弹簧弹力做功时,弹性势能和动能间相互转化,但物体和弹簧系统机械能总量保持不变。
(四)巩固练习
1、关于物体的机械能是否守恒的叙述,下列说法中正确的是:
A、竖直下落的物体,机械能一定守恒;
B、做匀变速直线运动的物体,机械能一定守恒;
C、外力对物体所做的功等于0时,机械能一定守恒;
D、物体若只有重力做功,机械能一定守恒。
2、下列运动的物体,不计空气阻力,机械能不守恒的是:
A、起重机吊起物体匀速上升;
B、物体做平抛运动;
C、圆锥摆球在水平面内做匀速圆周运动;
3、从离地高为H的阳台上以速度v竖直向上抛出质量为m的物体,它上升 h后又返回下落,最后落在地面上,则一列说法中正确的是(不计空气阻力,以地面为参考面)
A、物体在最高点时机械能为mg(H+h);
B、物体落地时的机械能为mg(H+h)+1/2mv2;
C、物体落地时的机械能为mgH+1/2mv2;
D、物体在落回过程中,过阳台时的机械能为mgH+1/2mv2
4、将物体由地面竖直上抛,如果不计空气阻力,物体能够达到的最大高度为H,当物体在上升过程中的某一位置,它的动能是重力势能的2倍,则这一位置的高度为
A.2H/3 B.H/2 C.H/3 D.H/4。
学习目标:
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?
(3)根据计算的数据可得出什么结论?产生误差的主要原因是什么?
科学教学中的问题情境创设摭谈论文
摘要:创设“问题情境”有利于提高单位时间内科学课堂教学效益,如何在课堂中创设各种情境来激发学生兴趣,达到大面积提高教学质量应是我们教师的最高追求目标。本文就教学中常用的“问题情境”进行了系统的归纳、论述。
关键词:科学教学;问题情境;创设
作者简介:吴荣伟,任教于浙江省庆元县竹口镇中心学校。
“问题情境”是指学生觉察到的一种有目的但又不知如何达到这一目的的心理困境,也就是说,当已有知识不能解决新问题时而出现的一种心理状态。要摆脱这种处境,就必须拟出以前未曾有过的、新的活动策略,亦即完成创造性活动。创设问题情境的实质在于揭示科学现象的矛盾、引起学生内心的冲突,动摇学生已有认知结构的平衡状态,从而唤起学生的思维,激发学生学习的内驱力,使学生进入问题探索者的“角色”,真正“卷入”到学习活动之中,以达到掌握知识、训练思维的目的。
在科学教学中,通过不断创设问题情境,激发学生的探求精神,通过创设成功的情境,使学生感受到获得成功的喜悦,调动学生学习的积极性。同时,创设问题情境可以把抽象的问题具体化,深奥的道理形象化,枯燥的知识趣味化,从而激发学生发现问题的欲望和探究问题的热情,为学生发现问题和探究问题创造条件。创设成功的问题情境可以使新课标的三维目标“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”达到和谐的统一。
一、悬念型问题情境的创设
问题往往产生于具体的情境之中,产生于奇异的现象与引起矛盾的说法之中,产生于对事物或现象的深刻思考中。悬念——应理解为心理的一种趋向,最大程度利用人的好奇心和探究性,从而激发出学习的兴趣和需要。教师创设与问题相关的“境”,激发学生积极参与思考、参与学习的“情”,二者结合就是“悬念式”问题情境。通过情境发现和提出问题,本身就是学生一种能力的体现。如果学生通过情境能够发现和提出问题,并经历设想、体验或实践验证、反思等过程去尝试解决问题,那么,他的能力就得到了发展。
创设物理问题情境,就是在分析学习内部已有的`情境、经验和知识状态到预期目标状态和最近发展区的基础上,进行发展阶段的划分和阶段目标的制定。分析学生从一个阶段到另一个阶段目标跃迁的情境状态、情境定义及其伴随问题并表达出来。把与目标、情境状态、情境定义同一的问题抛锚于一个真实完整的情境,并进行开发、物化、组合和排列。
悬念,能引起好奇和探究的强烈愿望,能激发学生学习新知识的热情和动力。例如,在讲“气压与沸点”时,可以做一个实验:加热,使烧瓶里的水沸腾,然后用气筒往烧瓶内打气,让学生观察这时水还能不能沸腾。再做一个实验:在烧瓶里装有温度略低于100℃的水,用气筒抽出烧瓶内的空气,让学生再观察会出现什么现象。观察结果是出人意料的,为什么会出现这样的结果成了学生迫切想了解其原因的悬念。
二、点题型问题情境的创设
上课伊始,教师立即给出指明本课主旨、强调要点、给人启迪、催人探索的问题。例如,在讲浮力知识时,提出:“同种材料制成的物体有的能浮在水面,有的却不能浮在水面,这是为什么呢?”又如,在探究平面镜成像特点时,教师先让学生说出歇后语:“猪八戒照镜子——里外不是人。”接着提出一连串问题:镜子里面是什么?外面是什么?里面的像和外面的猪八戒等大吗?像和八戒到平面镜的距离一样吗?八戒把镜子往前移,像会怎么变化?这些问题情境有的在生活中司空见惯,有的有浓厚的趣味性,能激发学生的探究兴趣。
三、趣味型问题情境的创设
兴趣是最好的老师。教学的艺术不在于仅仅传授知识,而在于激励、唤醒、鼓舞。教师要根据学生生理、心理、思维等特点,为他们提供丰富的背景材料,从他们喜闻乐见的实情、实物、实事入手,采用猜谜、讲故事、辩论、竞赛等形式创设生动活泼、趣味四溢的问题情境,使之产生疑问,激发探索欲望,引导发问,提高提问能力。
富有趣味性的问题,往往能使学生产生一种探索奥秘的强烈愿望。
例如,在讲授机械能守恒定律知识时,可以通过做“铁锁碰鼻子”实验来创设情境:取一把铁锁作摆球,用绳子把它悬挂起来,把铁锁移动到高于平衡位置,并贴近教师鼻子处,由静止释放,当铁锁荡过去又荡回来时,每次都非常靠近教师的鼻子,却不会碰着。然后提出问题:为什么铁锁荡回来碰不到教师的鼻子?其中有什么规律吗?许多同学感到这个问题似乎与日常生活经验相悖,课堂顿时活跃起来,学生在轻松的心态中进入了探求新知识的境界。
四、开放型问题情境的创设
开放型问题情境有利于培养学生的发散思维能力、独立思考能力和独立解决问题的能力。例如,在讲压力的作用效果知识和重力势能时,要求学生设计出不同于教材的实验方案。可根据已学的知识发散求解,设想出多种实验方案,并且随着学习的深入,所能提出的设想方案更多,对所学知识点的领会更深刻。其实,上述的虚拟型问题情境也是开放型的问题情境。在这样的情境中,学生不论成绩好坏,都能积极地开展思维、参与讨论、表达自己的见解。这样的问题能使学生的思维能力提高、解题能力增强,学生学习科学时就会感到内心的快乐。
五、故事型问题情境的创设
初中生热衷于听故事,在科学教学中,很多有趣的科学故事引人入胜,尤其是一些探案揭秘故事。在课堂上通过讲述妙趣横生的科学故事来创设恰到好处的问题情境,可以激发学生学习的兴趣,启发学生积极思考、探究,让学生自觉融入学习活动之中。
讲述有趣的科学现象、科学史和科学故事,能有效地激发学生学习科学的兴趣。例如,在讲“光的反射”时,讲阿基米德利用镜子反光引火烧敌人战船的故事后提出问题:阿基米德为什么能引火烧敌船呢?这些问题在激发学生好奇心的同时,为讲述本课内容埋下了伏笔。
六、演示实验型问题情境的创设
科学最突出的特点就是它以实验为强化科学实验教学,尤其是演示实验教学,能萌发学习的冲动。因此,在教学中应根据讲授内容多做一些新奇有趣的实验。“浮力”的教学是科学教学中的一个重难点。基于初中生的心理特征,我们可以用演示实验创设如下的问题情景:在盛有一定比重盐水的烧杯中,放进一个木块,木块便浮于水面;放进一块石子,石子便沉入水里;放进一个鸡蛋,鸡蛋则悬浮在盐水中;再将此蛋放进清水里,则见蛋下沉;放进浓度更大的盐水里,则见蛋浮在水面上。看到这么奇怪的现象,学生们一定会被吸引住,激发起学生的学习兴趣和求知欲,他们心里就会产生疑问:为什么在同一种液体里放进不同的物体,木块会漂浮,石子会下沉,而鸡蛋却会悬浮?又为什么同一个物体放进不同的液体里,浮沉的情况也会不一样呢?这时教师因势利导引出“物体的浮沉条件”这一新课。实验的优势是具体、形象、生动,是取得感性认识的理想手段,同时上述的导入,体现了新课程标准下过程与方法的目标,使学生认识到科学实验的作用,能够运用科学探究的方法研究科学问题,有利于培养学生的辩证唯物主义观点。
新课程标准的颁布,对科学教学和科学教师都提出了更高的要求,如何在教学中创设合理、成功并且吸引学生的问题情境仍然是一个重要且值得研究的问题,期待有更多的同行来参与!
参考文献:
[1]王海燕.创设开放式问题情境的点滴体会[J].中外教育研究,2010(11).
[2]葛美丽.创设有效问题情境 促进学生科学探究[J].新课程研究(基础教育),2008(5).
[3]肖爱贞.科学创设问题情境 有效提高课堂效率[J].中学课程辅导·教学研究,2009(11).
Abstract: Creating “question situation” is helpful to the improvement of science classroom teaching effect per unit time and how to create various situations to motivate students’ interest in classroom so as to improve teaching quality is the highest goals teachers should pursue. This paper summarizes and discusses common “question situation” in teaching.
Key words: science teaching; question situation; creation
如果一个系统不受外力或所受外力的矢量和为零,那么这个系统的总动量保持不变,这个结论叫做动量守恒定律。动量守恒定律是自然界中最重要最普遍的守恒定律之一,它既适用于宏观物体,也适用于微观粒子;既适用于低速运动物体,也适用于高速运动物体,它是一个实验规律,也可用牛顿第三定律和动量定理推导出来。动量守恒定律的适用条件:(1)系统不受外力或系统所受的外力的合力为零。 (2)系统所受外力的合力虽不为零,但比系统内力小得多。 (3)系统所受外力的合力虽不为零,但在某个方向上的分量为零,则在该方向上系统的总动量保持不变——分动量守恒。
一、动量守恒定律1.定律内容:一个系统不受外力或所受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变,这个结论叫做动量守恒定律.说明:(1)动量守恒定律是自然界中最重要最普遍的守恒定律之一,它既适用于宏观物体,也适用于微观粒子;既适用于低速运动物体,也适用于高速运动物体,它是一个实验规律,也可用牛顿第三定律和动量定理推导出来;(2)动量守恒定律和能量守恒定律以及角动量守恒定律一起成为现代物理学中的三大基本守恒定律。最初它们是牛顿定律的推论,但后来发现它们的适用范围远远广于牛顿定律,是比牛顿定律更基础的物理规律,是时空性质的反映。其中,动量守恒定律由空间平移不变性推出,能量守恒定律由时间平移不变性推出,而角动量守恒定律则由空间的旋转对称性推出;(3)相互间有作用力的物体系称为系统,系统内的物体可以是两个、三个或者更多,解决实际问题时要根据需要和求解问题的方便程度,合理地选择系统.2.动量守恒定律的适用条件:系统不受外力或系统所受外力的合力为零,或内力远大于外力.注意:(1)区分内力和外力碰撞时两个物体之间一定有相互作用力,由于这两个物体是属于同一个系统的,它们之间的力叫做内力;系统以外的物体施加的,叫做外力。(2)在总动量一定的情况下,每个物体的动量可以发生很大变化3.动量守恒的数学表述形式:(1)p=p′.即系统相互作用开始时的总动量等于相互作用结束时(或某一中间状态时)的总动量;(2)δp=0.即系统的总动量的变化为零.若所研究的系统由两个物体组成,则可表述为:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′(等式两边均为矢量和);(3)δp1=-δp2.即若系统由两个物体组成,则两个物体的动量变化大小相等,方向相反,此处要注意动量变化的矢量性.在两物体相互作用的过程中,也可能两物体的动量都增大,也可能都减小,但其矢量和不变.[编辑本段]二、碰撞1.碰撞是指物体间相互作用时间极短,而相互作用力很大的现象.在碰撞过程中,系统内物体相互作用的内力一般远大于外力,故碰撞中的动量守恒,按碰撞前后物体的动量是否在一条直线区分,有正碰和斜碰.中学物理一般只研究正碰.2.按碰撞过程中动能的损失情况区分,碰撞可分为二种:a.完全弹性碰撞:碰撞前后系统的总动能不变,对两个物体组成的系统的正碰情况满足:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′1/2m1v12+1/2m2v22=1/2m1v1′2+1/2m2v2′2(动能守恒)两式联立可得:v1′=[(m1-m2)v1+2m2v2]/(m1+m2)=(m1-m2)v1/(m1+m2)v2′=[(m2-m1)v2+2m1v1]/(m1+m2)=2m1v1/(m1+m2)·若m1>>m2,即第一个物体的质量比第二个物体大得多这时m1-m2≈m1,m1+m2≈m1.则有v1'=v1v2'=2v1·若m1< 如果一个系统不受外力或所受外力的矢量和为零,那么这个系统的总动量保持不变,这个结论叫做动量守恒定律。动量守恒定律是自然界中最重要最普遍的守恒定律之一,它既适用于宏观物体,也适用于微观粒子;既适用于低速运动物体,也适用于高速运动物体,它是一个实验规律,也可用牛顿第三定律和动量定理推导出来。1.动量守恒定律有适用条件和广阔的应用范围动量守恒定律在系统不受外力或所受外力之和为零或外力远小于内力时成立,它既适用于宏观系统,也适用于微观系统,同时也适用于变质量系统;不但能解决低速运动问题,而且能解决高速运动问题,但也应注意它只在惯性参考系中成立.2.动量守恒定律可用不同的方式表达(1)从守恒的角度来看:.作用前后系统的总动量不变.(2)从变化的角度来看,,作用前后系统的总动量变化为零.(3)从转移的角度来看:,系统内A物体的动量增加必等于B物体的动量减少,即系统内A、B两物体的动量变化大小相等,方向相反.3.动量守恒定律具有物理量的矢量性,状态的同时性及参考系的同一性(1)因为动量是矢量,所以动量守恒定律的表达式是矢量式,作用前后物体在一直线上运动时,规定正方向后,将矢量式简化为代数式运算.(2)因为动量是状态量,所以动量守恒定律表达式中的动量都是确定状态的动量,它们都对应着某一相同的时刻,这称为状态的同时性.(3)因为动量是相对量,所以动量守恒定律表达式中的各动量必须是相对于同一惯性参考系的,这称为参考系的同一性. 摘要:关于刚体平面平行运动的解题方法可以从多方面去考虑,从而求得所需求的物理量。关键词:无滑滚动、质量、半径、粗糙斜面下面让我们来看一道例题。一质量为m,半径为r的均匀圆柱体,沿倾角为α的粗糙斜面自静止无滑滚(如图),求质心,加速度ac法一:用平面平行运动动力学方程考虑斜面方向的运动,用f代表静摩擦力,据质心运动定理,有mgsinα-f=mac对于质心重力的力矩等于0,只有摩擦力的力矩,从而fr=icβ=1/2mr2刚体上的p点同时参与两种运动:随圆柱体以质心速度vc平动,和以线速度rω绕质心转动。无滑动意味着圆柱体与斜面的接触点p的瞬时速度为0,由此得vc=rω上式两边分别为对时间求导得d/dt·vc=rd/dtω所以有ac=rβ③由①②③推出法二:如图,通过该圆柱体对定点a的角动量定理,因为静摩擦力f对定点a的力矩为零,所以有la=3/2mvcr=3/2r2ω只有重力沿斜面的分力的力矩,设为τaτa=msinα*r据角动量定理有dla/dt=τa即(3/2)mr2β=(3/2)mrac=mgsinα*r所以有ac=(2/3)gsinα法三:用动能定理解题设圆柱体沿斜面滚过的距离为s时的速度为vc由于是无滑滚动,既是纯滚动vc=rω所以有ω=vc/r圆柱体的滚动后获得的总动能为t则t=tc+trc=(1/2)mvc2+(1/2)icω2=(1/2)mvc2+(1/4)m(rω)2=(3/4)mvc又由于初动能为0据动能定理有t-0=mgsinα*s(3/4)mvc2=mgs*sinα上式两边分别为时间t求导,得3mvc2/4dt=mgsinα*ds/dt所以有(3/2)ac=gsinα所以ac=(2/3)gsinα通过对上题的解答,我们运用到了力学中的刚体力学,角动量定理,动能定理等。所以要想学好力学就得善于发散思维!参考文献:①赵凯华、罗茵新概念物理教程高等教育出版社03.7②卢新平简明普通物理学2006.8.30 关于“永动机”和“永恒运动”,无论是它们的直接的意义或者引申的意义,大家已经谈得很久了,但是,并不见得每一个人能够真正认识这些话所含的意义。永动机是想象中的一种机械,它能够不停地自动运动,而且,还能够做某种有用的功(例如举起重物等)。这样的机械虽然早就有许多人不断地想制造,却到现在还没有人能够制造成功。许多人的尝试都失败了,这使人们肯定地相信永动机是不可能制造的,并且从这一点确立了能量守恒定律——这是现代科学上的基本定律。至于所谓“永恒运动”,说的是一种 不做什么功的不停运动的现象。 现在已经肯定地证明,能够永远自动运动(特别是在运动的时候还要做出功来)的机械,是不可能制造出来的,因此,如果有谁正在向这方面努力,那会是一种毫无希望的劳动。在从前,特别是中世纪,人们为了研究和解决这个“永动机”(拉丁名字叫perpe-tuummobile)的构造问题,白白花了不知道多少时间和劳力。在那个时候,发明永动机甚至比用贱金属炼黄金更叫人人迷。 普希金的作品《骑士时代的几个场面》里,就曾经描写过一位名叫别尔托尔德的这类幻想家: 什么叫做perpe-tuummobile?马尔丁问。 “perpe-tuummobile,”别尔托尔德回答他说,“就是永恒的运动。只要我能够想法得到永恒的运动,那么我就将设法望到人类创造的边缘……你可知道,我亲爱的马尔丁!炼制黄金自然是一件动人的工作,这方面的发现可能也是有趣而且有利的,但是,如果得到了perpe-tuummobile……啊……” 人们曾经想出几百种“永动机”,但是这些永动机没有一架曾经转动过。每一个发明家,就像我们所举的例子里那样,在设计的时候总有某一方面给忽略了,这就破坏了整个设计。这儿是另外一种想象的永动机:一只圆轮,里面装着可以自由滚动的沉重的钢球 当然,这只轮子看来虽然像真的是由于沉重钢球的滚动在旋转,但它实际上只是由一架隐蔽着的电动机来带动的。 有一架广告用的“永动机”给我添了许多麻烦。我的工人学生们,看到了这个东西之后,对于我苦口婆心说明的永动机不可能制造的一切证明都怀疑起来。那架“永动机”上的球儿,滚来滚去的,果然在转动着那只轮子,而且还被这只轮子举高起来,这比各种证明更有说服力;他们不肯相信这架“永动机”只是受到发电厂送来的电流作用才转动的。幸好那时候电厂在例假日都停止送电,这才使我有机会解决这个问题。我告诉学生在例假日再去看看,他们照样做了。 “怎么样,看到那‘永动机’了吗?”我问。 “没有,”那些学生红着脸回答说,“我们看不见它:它给报纸遮住了……” 能量守恒定律终于又得到了那些学生的信任,而且再也不会失去这个信任了。 所谓节能,这个“能”不是广义上的,是指能够被人类开发和利用(转化做功)的“能”,这样的能并不多,主要受到环境资源和人类科学技术程度的限制,比如闪电就无法利用。能量守恒定律是自然界的普遍真理,她所表达的自然是广义上的能。 能量守恒是指整个系统内的守恒,比如电能变成光能,同时还发散点热能,但有很多过程是不可逆的,你总不能把煤烧完了,再把热量收集起来,重新变成变形金刚用的能量块。我们目前的能源主要是不可再生能源组成的,好比家里就一个柴火堆,没找到新的木头之前,你只能省着点烧了 【能量守恒是什么东西,什么时候可以用?】 能量守恒问题你可以设问自己能量从哪来,去了哪.就是说能量在整个宇宙是不变的,它只不过是以不同形式转移了而已,假如你身体被太阳照射后感到热,那么你可以设想你为什么会感到热,谁让你变热,就是太阳光(电磁波),太阳以电磁波形式把一部分能量传导给了你.至于用处,多了,比如物理计算题,在受力分析和运动过程都比较复杂时,可以利用能量守恒解决,比如两物体相对滑动,这过程有动能损失,转变成了摩擦力做的功,这样做比较方便,因为不需用考虑过程,只要知道初末状态就行,这就是著名的动能定理。 能量守恒定律是什么意思 能量守恒定律即热力学第一定律是指在一个封闭(孤立)系统的总能量保持不变。其中总能量一般说来已不再只是动能与势能之和,而是静止能量(固有能量)、动能、势能三者的总量。 能量守恒定律可以表述为:一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。总能量为系统的机械能、热能及除热能以外的任何内能形式的总和。 能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到其它物体,而能量的总量保持不变。能量守恒定律是自然界普遍的基本定律之一。扩展资料: 能量守恒定律的历史影响: 1、否定永动机 据说永动机的概念发端于印度,在公元12世纪传入欧洲。据记载欧洲最早、最著名的一个永动机设计方案是13世纪时由法国V·亨内考提出来的。随后,研究和发明永动机的人不断涌现,尽管有不少学者研究指出永动机是不可能的。 2、热力机械 1798年,美国人C·朗福德发现用镗具钻削制造炮筒的青铜坯料时,金属坯料发烫。朗福德注意到只要镗钻不停止,金属就不停地发热。结论是镗具的机械运动转化为热,因此热是一种运动形式,而不是以前认为的是一种物质。朗福德试图计算一定量的机械能所产生的热量,首次给出一个粗略的热功当量的数值。 3、温度计的发明 关于热的精确理论应当从制造温度计开始。17世纪,G·伽利略等人开始制作温度计。由于采用的温标使用不方便,后人很少使用。 参考资料来源:百度百科-能量守恒定律 能量守恒是什么意思? 能量在量方面的变化,遵循自然界最普遍、最基本的规律,即能量守恒定律。 能量守恒定律是在5个国家、由各种不同职业的10余位科学家从不同侧面各自独立发现的。其中迈尔、焦耳、亥姆霍兹是主要贡献者。 迈尔是德国医生,从新陈代谢的研究中得出,1842年,迈尔发表了题为《论无机界的力》的论文,进一步表达了物理化学过程中能量守恒的思想。焦耳是英国物理学家,1843年,他钻研并测定了热能和机械功之间的当量关系。 1847年,他做了迄今认为确定热功当量的最好实验。此后不断改进实验方法,直到1878年还有测量结果的报告,精确的实验结果为能量守恒定律的确立,提供了无可置疑的实验证据。 亥姆霍兹是德国物理学家、生理学家,于1847年出版了《论力的守恒》一书,给出了对不同形式的能的数学表示式,并研究了它们之间相互转化的情况,从而这部著作成了能量守恒定律论证方面影响较大的一篇历史性文献。该定律发现的过程中,除了上述3位外,还有法国卡诺、德国莫尔、法国塞甘、瑞士赫斯、德国霍耳兹曼、英国格罗夫、丹麦柯耳丁以及法国伊伦,都曾独立地发表过有关能量守恒方面的论文,对能量守恒定律的发现作出了贡献。 能量守恒定律指出:“自然界的一切物质都具有能量,能量既不能创造也不能消灭,而只能从一种形式转换成另一种形式,从一个物体传递到另一个物体,在能量转换和传递过程中能量的总量恒定不变”。 能源在一定条件下可以转换成人们所需要的各种形式的能量。 例如,煤燃烧后放出热量,可以用来取暖;可以用来生产蒸汽,推动蒸汽机转换为机械能,推动汽轮发电机转变为电能。电能又可以通过电动机、电灯或其它用电器转换为机械能、光能或热能等。 又如太阳能,可以通过聚热气加热水,也可以产生蒸汽用以发电;还可以通过太阳能电池直接将太阳能转换为电能。当然,这些转换都遵循能量守恒定律。 在英文中,能量守恒被称为:Energy Conservation 能量守恒的具体表达形式 保守力学系统:在只有保守力做功的情况下,系统能量表现为机械能(动能和位能),能量守恒具体表达为机械能守恒定律。 热力学系统:能量表达为内能,热量和功,能量守恒的表达形式是热力学第一定律。 相对论力学:在相对论里,质量和能量可以相互转变。计及质量改变带来能量变化,能量守恒定律依然成立。 历史上也称这种情况下的能量守恒定律为质能守恒定律。 能量守恒是符合时间平移对称性的,这也就是说能量守恒定律的适用是不受时间限制的,举个例子比如说切割磁感线的闭合线圈在动能损失时增加了其的焦耳内能,这是符合能量守恒定律的,而这个过程即使推后几天也是成立的。 自然科学中最基本的定律之一。它科学地阐明了运动不灭的观点。 它可表述为:在孤立系统中,能量从一种形式转换成另一种形式,从一个物体传递到另一个物体,在转换和传递的过程中,各种形式、各个物体的能量的总和保持不变。整个自然界也可看成一个孤立系统,而表述为自然界中能量可不断转换和传递,但总量保持不变。 从18世纪末到20世纪40年代,6个国家的10多位科学家从不同角度或否定热质说或独立地提出了能量守恒观点。俄国化学家盖斯于1836年发现,任何一个化学反应,不论是一步完成,还是几步完成,放出的总热量相同,即证明了能量在化学反应中是守恒的,被认为是能量守恒定律的先驱。 德国医生J.R.迈尔在荷兰远航东印度船中任船医时,在热带地区看到海员静脉中的血红于在欧洲时,他联系到L.A.拉瓦锡的燃烧理论,认为机体需热量小,食物氧化过程减弱,静脉血中留下较多的氧,从而想到食物中化学能与热能的等效性。又从海员谈话中听到海水在暴风雨中较热,想到热和机械运动的等效性,1841和1842年连续写出论自然力(即能)守恒的论文,并从空气的定压和定容比热之比,推算出热功当量为1卡等于365克力·米,因此迈尔是公认的第一个提出能量守恒并计算出热功当量的人。 J.P.焦耳是英国的酒商和业余的物理学家,从1837年开始研究电流产生热量,以后又用多种机械装置反复测定热功当量,一直工作到1878年,终于精确地测定了热功当量值(他用的是英制,换算后为4.51焦/卡),和现代值很近,从而为能量守恒奠定了巩固的实验基础,因此也被公认为发现人之一。德国生理学家H.von亥姆霍兹在不了解迈尔和焦耳的研究情况下,从永动机不可能出发,思考自然界不同的力(即能)间的相互关系。 在专著《力的守恒》中提到张力(今称势能)和活力(即动能)的转换,还深刻地阐明热的本质:“被称为热的量的,一部分是指热运动活力的量,另一部分是指原子之间张力的量。这些张力在原子的排列发生变化时能引起热运动,第一部分相当于称之为自由热的部分,第二部分相当于称之为潜热的部分。” 他还分析了在电、磁和生物机体中的力的守恒问题。尽管他系统地完整地综合了能量守恒理论,他仍把发现定律的优先权让给迈尔和焦耳。 此外,还有好几位科学家对这条定律做出贡献,但这条揭示力、热、电、化学等各种运动间的统一性、使物理学融为一体的重要定律,在诞生初期却受到重。 【能量守恒定律与热力学第一定律的关系】 从18世纪末到19世纪中叶这段时期里,德国医生迈尔(J.R.Mayer)第一个提出了能量守恒定律,而此定律得到物理学界的确认,却是在英国物理学家焦耳(J.P.Joule)的实验工作发表以后.能量守恒定律定律内容:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为别的形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中其总量不变.1)自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应:物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷的运动具有电能、原子核内部的运动具有原子能等等.(2)不同形式的能量之间可以相互转化:“摩擦生热是通过克服摩擦做功将机械能转化为内能;水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起,表明内能转化为机械能;电流通过电热丝做功可将电能转化为内能等等”.这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化,且是通过做功来完成的这一转化过程.(3)某种形式的能减少,一定有其他形式的能增加,且减少量和增加量一定相等.某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等.能量守恒的具体表达形式保守力学系统:在只有保守力做功的情况下,系统能量表现为机械能(动能和位能),能量守恒具体表达为机械能守恒定律.热力学系统:能量表达为内能,热量和功,能量守恒的表达形式是热力学第一定律.相对论性力学:在相对论里,质量和能量可以相互转变.计及质量改变带来能量变化,能量守恒定律依然成立.历史上也称这种情况下的能量守恒定律为质能守恒定律.能量守恒定律的重要意义 能量守恒定律,是自然界最普遍、最重要的基本定律之一.从物理、化学到地质、生物,大到宇宙天体.小到原子核内部,只要有能量转化,就一定服从能量守恒的规律.从日常生活到科学研究、工程技术,这一规律都发挥着重要的作用.人类对各种能量,如煤、石油等燃料以及水能、风能、核能等的利用,都是通过能量转化来实现的.能量守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器.基本内容:热可以转变为功,功也可以转变为热;消耗一定的功必产生一定的热,一定的热消失时,也必产生一定的功.普遍的能量转化和守恒定律在一切涉及热现象的宏观过程中的具体表现.热力学的基本定律之一.表征热力学系统能量的是内能.通过作功和传热,系统与外界交换能量,使内能有所变化.根据普遍的能量守恒定律,系统由初态Ⅰ经过任意过程到达终态Ⅱ后,内能的增量ΔU应等于在此过程中外界对系统传递的热量Q 和系统对外界作功A之差,即UⅡ-UⅠ=ΔU=Q-A或Q=ΔU+A这就是热力学第一定律的表达式.如果除作功、传热外,还有因物质从外界进入系统而带入的能量Z,则应为ΔU=Q-A+Z.当然,上述ΔU、A、Q、Z均可正可负.对于无限小过程,热力学第一定律的微分表达式为 dQ=dU+dA因U是态函数,dU是全微分;Q、A是过程量,dQ和dA只表示微小量并非全微分,用符号d以示区别.又因ΔU或dU只涉及初、终态,只要求系统初、终态是平衡态,与中间状态是否平衡态无关.热力学第一定律的另一种表述是:第一类永动机是不可能造成的.这是许多人幻想制造的能不断地作功而无需任何燃料和动力的机器,是能够无中生有、源源不断提供能量的机器.显然,第一类永动机违背能量守恒定律.两者的区别与联系:热力学第一定律是人类在长期的生产和科学实验中总结出来的一条普遍规律,适用于一切热力学过程.热力学第一定律表明,一切热力学过程都必须服从能量守恒定律,因此热力学第一定律实际上是包括热现象在内的能量转化与守恒定律.。 能量守恒定律 能量守恒定律 世界是由运动的物质组成的,物质的运动形式多种多样,并在不断相互转化正是在研究运动形式转化的过程中,人们逐渐建立起了功和能的概念能是物质运动的普遍量度,而功是能量变化的量度。 这种说法概括了功和能的本质,但哲学味道浓了一些在物理学中,从19世纪中叶产生的能量定义:“能量是物体做功的本领”,一直延用至今但近年来不论在国外还是国内,物理教育界却对这个定义是否妥当展开过争论于是许多物理教材,例如现行的中学教材,都不给出能量的一般定义,而是根据上述定义的思想,即物体在某一状态下的能量,是物体由这个状态出发,尽其所能做出的功来给出各种具体的能量形式的操作定义(用量度方法代替定义)。 能量概念的形成和早期发展,始终是和能量守恒定律的建立过程紧密相关的由于对机械能、内能、电能、化学能、生物能等具体能量形式认识的发展,以及它们之间都能以一定的数量关系相互转化的逐渐被发现,才使能量守恒定律得以建立这是一段以百年计的漫长历史过程随着科学的发展,许多重大的新物理现象,如物质的放射性、核结构与核能、各种基本粒子等被发现,都只是给证明这一伟大定律的正确性提供了更丰富的事实尽管有些现象在发现的当时似乎形成了对这一定律的冲击,但最后仍以这一定律的完全胜利而告终。 能量守恒定律的发现告诉我们,尽管物质世界千变万化,但这种变化决不是没有约束的,最基本的约束就是守恒律也就是说,一切运动变化无论属于什么样的物质形式,反映什么样的物质特性,服从什么样的特定规律,都要满足一定的守恒律物理学中的能量、动量和角动量守恒,就是物理运动所必须服从的最基本的规律与之相较,牛顿运动定律、麦克斯韦方程组等都低了一个层次。 定律内容能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为别的形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中其总量不变。 能量守恒定律如今被人们普遍认同,但是并没有严格证明。1)自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应:物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷的运动具有电能、原子核内部的运动具有原子能等等。 (2)不同形式的能量之间可以相互转化:“摩擦生热是通过克服摩擦做功将机械能转化为内能;水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起,表明内能转化为机械能;电流通过电热丝做功可将电能转化为内能等等”。这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化,且是通过做功来完成的这一转化过程。 (3)某种形式的能减少,一定有其他形式的能增加,且减少量和增加量一定相等.某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等。能量守恒的具体表达形式保守力学系统:在只有保守力做功的情况下,系统能量表现为机械能(动能和位能),能量守恒具体表达为机械能守恒定律。 热力学系统:能量表达为内能,热量和功,能量守恒的表达形式是热力学第一定律。 相对论性力学:在相对论里,质量和能量可以相互转变。 计及质量改变带来能量变化,能量守恒定律依然成立。历史上也称这种情况下的能量守恒定律为质能守恒定律。 能量守恒定律的重要意义能量守恒定律,是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。从物理、化学到地质、生物,大到宇宙天体。 小到原子核内部,只要有能量转化,就一定服从能量守恒的规律。从日常生活到科学研究、工程技术,这一规律都发挥着重要的作用。 人类对各种能量,如煤、石油等燃料以及水能、风能、核能等的利用,都是通过能量转化来实现的。能量守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器。 小医生与啤酒匠发现科学新理——能量守恒和转化定律的发现 能量守恒和能量转化定律与细胞学说,进化论合称19世纪自然科学的三大发现。而其中能量守恒和转化定律的发现,却是和一个“疯子”医生联系起来的。 这个被称为“疯子”的医生名叫迈尔(1814~1878),德国人,1840年开始在汉堡独立行医。他对万事总要问个为什么,而且必亲自观察,研究,实验。 1840年2月22日,他作为一名随船医生跟着一支船队来到印度尼西亚。一日,船队在加尔各达登陆,船员因水土不服都生起病来,于是迈尔依老办法给船员们放血治疗。 在德国,医治这种病时只需在病人静脉血管上扎一针,就会放出一股黑红的血来,可是在这里,从静脉里流出的仍然是鲜红的血。于是,迈尔开始思考:人的血液所以是红的是因为里面含有氧,氧在人体内燃烧产生热量,维持人的体温。 这里天气炎热,人要维持体温不需要燃烧那么多氧了,所以静脉里的血仍然是鲜红的。那么,人身上的热量到底是从哪来的?顶多500克的心脏,它的运动根本无法产生如此多的热,无法光靠它维持人的体温。 那体温是靠全身血肉维持的了,而这又靠人吃的食物而来,不论吃肉吃菜,都一定是由植物而来,植物是靠太阳的光热而生长的。太阳的光热呢?太阳如果是一块煤,那么它能烧4600年,这当然不可能,那一定是别的原因了,是我们未知的能量了。 他大胆地推出,太阳中心约2750万度(现在我们知道是1500。 耳朵是我们接受外界信息的重要器官之一。随身听、MP3、手机的问世,为我们听音乐、听故事、听新闻、与人通话带来莫大的便利;有了电视耳机,我们更是可以在家、在飞机上、在病房里随意欣赏电视节目,而不必担心干扰他人。不过凡事有利就有弊,耳机、手机如果使用不当,很可能由耳朵的帮手变为耳朵的“杀手”。在今年3月3日全国爱耳日到来前夕,我们就请医学专家讲讲如果何正确使用耳机、手机,不使听力受到损伤。人们对噪声的认识始于一个半世纪前。初期是发现铁匠打铁的敲击声能引发耳聋和耳鸣;此后,战争又使人们进一步注意到噪声会对听觉产生影响;在纺织工业发展的进程中,纺织工人耳聋的高发生率更深入证实长时间接触噪声可能造成耳聋,随后人们开始注意在接触噪声时采用棉团塞于外耳道来预防耳聋。噪声是一种严重公害,广泛存在于我们的工作、生活与休闲的环境中。自古以来人们一直认为音乐是人们喜欢的悦耳的声音,随着科技的发展MP3走入生活,深受音乐爱好者和青少年朋友的喜爱,但随之而来的问题是人们佩戴耳塞式耳机的机会多了,甚至对它产生了依赖。殊不知,不科学地使用耳机收听音乐,也可能对我们的耳朵形成潜在的威胁。例如,有些年轻人经常在睡前戴着耳机收听音乐,并于不知不觉中睡着了,整宿都没有关机,强大的或较轻的但持续性的声音长期刺激人耳,可能导致耳蜗微循环障碍,并造成耳蜗内负责感受声音的毛细胞和螺旋神经损伤,最终导致耳鸣和噪声性耳聋。还有人长时间用耳机收听MP3或随身听,因过分追求音响效果而在不注意的情况下将音量调得过大,听的时间过长,这样就好像是把一个噪声的发生源放置在自己的耳朵上,超强的声音直接作用于自己的听觉系统,使我们的耳朵长久暴露于高强度的噪声之下,久而久之即可使得一部分人听力下降,出现噪声性耳聋。有人在公交车内、地铁里、喧闹的大街等嘈杂环境下戴着耳机欣赏音乐时,往往会因外界声音干扰妨碍听清信号,而将声音调得很大,甚至旁边的人都能听见并且觉得很吵,而收听者自己还不查觉。特别是在听摇滚乐、流行音乐时也有许多类似现象发生。但是这并不意味着我们不能用耳机,而是说要学会科学地使用。收听时要注意以下几点:1.耳机要选择质量佳、杂音小、音量可自由灵活调控的,一旦遇到声响过大等情况可及时调整;2.音乐声强最好能控制在80分贝以下,以感觉舒适悦耳为宜,一旦声响超过85~90分贝即超过了国家制定的噪声防护标准,应视为噪声;3.戴耳机收听的时间不应过长。每个人对噪声的敏感程度是不同的,人群中约有5%为噪声的易感者,此类人群应特别注意噪声防护。发病早期的轻度噪声性耳聋在及时摆脱噪声环境之后症状多会很快消失,我们称之为暂时性阈移;如果听力在2~8周内仍无明显好转,则可能发展为永久性阈移,听力恢复的希望较小。由此可见,对于噪声的防护意识、噪声损伤的早期干预和早期治疗是噪声性耳聋预防及康复的关键,熟悉其临床表现亦可帮助我们防病于未然。噪声性耳聋早期的基本症状是耳鸣、耳聋,部分人可伴有眩晕症状。大约80%以上的人在发病早期只有耳鸣症状,并无明确的耳聋,但听力检测可于听力图4000Hz附近发现‘V’型切迹,随着病情的发展6000Hz、8000Hz,甚至语言频率的低中频区域也可出现不同程度的听力减退,此时有些病人会感觉特别怕听到大的声音,严重者听到强声即感觉耳内疼痛,一旦发觉自己有上述症状就应立刻脱离噪声环境,摆脱噪声刺激,同时去专科医院检查和治疗,争取尽早恢复听力。耳朵也是我们接受信息与人交流的重要器官,让我们像爱护自己的眼睛一样爱护耳朵。 “你知道天天使用的耳机对耳朵的伤害有多大吗?”据世界卫生组织在2015年发布的研究报告显示,全球约有11亿青少年因不安全使用智能手机及配套耳机等设备,面临听力损伤风险。世卫组织还对中等收入和高收入国家的研究数据进行了分析,结果显示,在12岁至35岁人群中,近50%的人在使用个人音频设备时,音量大到不安全的程度。耳机这个我们每天都在使用的设备,却存在如此大的安全隐患。早前,央视《每周质量报告》发布《耳机质量调查》,对高校3826名在校大学生进行调查。据报告数据,在校大学生耳机使用率高达99.8%,而已经出现噪声性听力损伤的人数超过1000人,占比接近30%。广州医科大学附属第一医院耳鼻喉科头颈外科的主任医师张孝文认为,青年中出现听力损伤的人数占比超过30%已经是非常高的比例,这种现象的出现要归咎于青少年保护听力意识的薄弱。张孝文称,一般医院都会提供听力检测服务,但是前来检查的却往往是听力已经对生活造成影响的病人。“有的人可能认为噪声对自己的影响不大,很容易就忽略掉了这个问题,等到听不清楚了才来做检查。戴耳机造成的听力损伤不是太明显,所以一般人都不会太在意。很多时候,都要在我的问诊之下,病人才会发现自己听力的损伤,等到接受了检查,才真正发现听力下降了。”张孝文说。我国青少年听力受损之普遍,与市面上大部分耳机质量堪忧有很大联系。针对耳机产品可能存在的听力损伤风险,质检总局产品质量监督司自2012年开始,连续4年组织开展了媒体播放器、手机、平板电脑及配套用耳机产品质量安全风险监测。其中,手机及配套用耳机产品累计监测86批次,总体不符合率为51.2%;MP3、MP4等媒体播放器及配套用耳机产品累计监测30批次,总体不符合率为50%;平板电脑及配套用耳机累计监测10批次,总体不符合率为40%;单独售卖的耳机产品累计监测55批次,总体不符合率为38.2%。认为,耳机之所以容易造成听力损伤,首先跟播放音量的强度有关系。正常人说话的声音在40到60分贝左右,但听耳机时候的音量往往会去到85分贝以上(85分贝以上会损伤耳蜗的纤毛细胞)。“我们能够听到声音,是因为感受器受到刺激,耳蜗纤毛随声音震动而摆动。噪声性耳聋的发病频率随噪声强度的增加而增加;接触噪声期限越长,听力损伤越重;距离噪声源越近,听力越易受损。”此外,耳机佩戴时长也有坏处。“长期佩戴耳机时,耳塞与外耳道频繁摩擦,容易造成炎症感染,甚至引起头痛,给身体带来负担。” 1、长期佩戴耳机损伤听力,听力会逐渐降低。一般情况下,音量要适当小点不超过最大音量的三分之二。随着年龄的增长,耳朵感受的带宽频率范围会减小。频率低的或者高的部分,很多无法感知!2、容易产生头晕,心闷,呕吐等症状!这是一些密封性很严,戴在头上压力较大的耳机,容易造成很多不适! 不健康的用耳习惯让很多年轻人面临着听力受损,而听力损伤往往是不可逆的,怎么才能保护听力呢? 动量守恒定律和能量守恒定律以及角动量守恒定律一起成为现代物理学中的三大基本守恒定律。最初它们是牛顿定律的推论, 但后来发现它们的适用范围远远广于牛顿定律, 是比牛顿定律更基础的物理规律, 是时空性质的反映。其中, 动量守恒定律由空间平移不变性推出, 能量守恒定律由时间平移不变性推出, 而角动量守恒定律则由空间的旋转对称性推出; 相互间有作用力的物体系称为系统,系统内的物体可以是两个、三个或者更多,解决实际问题时要根据需要和求解问题的方便程度,合理地选择系统. (1)因为动量是矢量,所以动量守恒定律的表达式是矢量式,作用前后物体在一直线上运动时,规定正方向后,将矢量式简化为代数式运算. (2)因为动量是状态量,所以动量守恒定律表达式中的动量都是确定状态的动量,它们都对应着某一相同的时刻,这称为状态的同时性. 定律内容:动量守恒定律和能量守恒定律以及角动量守恒定律一起成为现代物理学中的三大基本守恒定律。最初它们是牛顿定律的推论,但后来发现它们的适用范围远远广于牛顿定律,是比牛顿定律更基础的物理规律,是时空性质的反映。其中,动量守恒定律由空间平移不变性推出,能量守恒定律由时间平移不变性推出,而角动量守恒定律则由空间的旋转对称性推出;相互间有作用力的物体系称为系统,系统内的物体可以是两个、三个或者更多,解决实际问题时要根据需要和求解问题的方便程度,合理地选择系统.动量守恒定律的适用条件:(1)系统不受外力或系统所受的外力的合力为零。(2)系统所受外力的合力虽不为零,但比系统内力小得多。(3)系统所受外力的合力虽不为零,但在某个方向上的分量为零,则在该方向上系统的总动量保持不变——分动量守恒。注意:(1)区分内力和外力碰撞时两个物体之间一定有相互作用力,由于这两个物体是属于同一个系统的,它们之间的力叫做内力;系统以外的物体施加的,叫做外力。(2)在总动量一定的情况下,每个物体的动量可以发生很大变化例如:静止的两辆小车用细线相连,中间有一个压缩的弹簧。烧断细线后,由于弹力的作用,两辆小车分别向左右运动,它们都获得了动量,但动量的矢量和为零。3.动量守恒的数学表述形式:?(1)p=p′.即系统相互作用开始时的总动量等于相互作用结束时(或某一中间状态时)的总动量;?(2)Δp=0.即系统的总动量的变化为零.若所研究的系统由两个物体组成,则可表述为:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′(等式两边均为矢量和);(3)Δp1=-Δp2.?即若系统由两个物体组成,则两个物体的动量变化大小相等,方向相反,此处要注意动量变化的矢量性.在两物体相互作用的过程中,也可能两物体的动量都增大,也可能都减小,但其矢量和不变.?动量定理与动能定理的区别:动量定理Ft=mv2-mv1反映了力对时间的累积效应,是力在时间上的积累。为矢量,既有大小又有方向。动能定理Fs=1/2mv^2-1/2mv0^2反映了力对空间的累积效应,是力在空间上的积累。为标量,只有大小没有方向。编辑本段碰撞?1.碰撞是指物体间相互作用时间极短,而相互作用力很大的现象.在碰撞过程中,系统内物体相互作用的内力一般远大于外力,故碰撞中的动量守恒,按碰撞前后物体的动量是否在一条直线区分,有正碰和斜碰.?中学物理一般只研究正碰.2.按碰撞过程中动能的损失情况区分,碰撞可分为二种:a.完全弹性碰撞:碰撞前后系统的总动能不变,对两个物体组成的系统的正碰情况满足:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′1/2m1v1²+1/2m2v2²=1/2m1v1'²+1/2m1v1'²(动能守恒)两式联立可得:?完全弹性碰撞v1′=[(m1-m2)v1+2m2v2]/(m1+m2)当V2=0时,v1′=(m1-m2)v1/(m1+m2)v2′=[(m2-m1)v2+2m1v1]/(m1+m2)当V2=0时,v2′=2m1v1/(m1+m2)·若m1=m2,即第一个物体和第二个物体质量相等这时v2'=v1v1'=v2·若m1>>m2,即第一个物体的质量比第二个物体大得多这时m1-m2≈m1,m1+m2≈m1.则有v1'=v1v2'=2v1·若m1<评论00加载更多 一、动量守恒定律1.定律内容:一个系统不受外力或所受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变,这个结论叫做动量守恒定律.说明:(1)动量守恒定律是自然界中最重要最普遍的守恒定律之一,它既适用于宏观物体,也适用于微观粒子;既适用于低速运动物体,也适用于高速运动物体,它是一个实验规律,也可用牛顿第三定律和动量定理推导出来;(2)动量守恒定律和能量守恒定律以及角动量守恒定律一起成为现代物理学中的三大基本守恒定律。最初它们是牛顿定律的推论,但后来发现它们的适用范围远远广于牛顿定律,是比牛顿定律更基础的物理规律,是时空性质的反映。其中,动量守恒定律由空间平移不变性推出,能量守恒定律由时间平移不变性推出,而角动量守恒定律则由空间的旋转对称性推出;(3)相互间有作用力的物体系称为系统,系统内的物体可以是两个、三个或者更多,解决实际问题时要根据需要和求解问题的方便程度,合理地选择系统.2.动量守恒定律的适用条件:系统不受外力或系统所受外力的合力为零,或内力远大于外力.注意:(1)区分内力和外力碰撞时两个物体之间一定有相互作用力,由于这两个物体是属于同一个系统的,它们之间的力叫做内力;系统以外的物体施加的,叫做外力。(2)在总动量一定的情况下,每个物体的动量可以发生很大变化3.动量守恒的数学表述形式:(1)p=p′.即系统相互作用开始时的总动量等于相互作用结束时(或某一中间状态时)的总动量;(2)δp=0.即系统的总动量的变化为零.若所研究的系统由两个物体组成,则可表述为:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′(等式两边均为矢量和);(3)δp1=-δp2.即若系统由两个物体组成,则两个物体的动量变化大小相等,方向相反,此处要注意动量变化的矢量性.在两物体相互作用的过程中,也可能两物体的动量都增大,也可能都减小,但其矢量和不变.[编辑本段]二、碰撞1.碰撞是指物体间相互作用时间极短,而相互作用力很大的现象.在碰撞过程中,系统内物体相互作用的内力一般远大于外力,故碰撞中的动量守恒,按碰撞前后物体的动量是否在一条直线区分,有正碰和斜碰.中学物理一般只研究正碰.2.按碰撞过程中动能的损失情况区分,碰撞可分为二种:a.完全弹性碰撞:碰撞前后系统的总动能不变,对两个物体组成的系统的正碰情况满足:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′1/2m1v12+1/2m2v22=1/2m1v1′2+1/2m2v2′2(动能守恒)两式联立可得:v1′=[(m1-m2)v1+2m2v2]/(m1+m2)=(m1-m2)v1/(m1+m2)v2′=[(m2-m1)v2+2m1v1]/(m1+m2)=2m1v1/(m1+m2)·若m1>>m2,即第一个物体的质量比第二个物体大得多这时m1-m2≈m1,m1+m2≈m1.则有v1'=v1v2'=2v1·若m1< 稳定的重核吸收中子后处于不稳定状态,其中的中子会转变成为质子同时放出一个β粒子,这种现象称为β衰变。在历史上,对β衰变机理的探索导致了中微子的发现。当时,一个难以回答的问题是:β衰变过程中所产生的电子从何而来。人们已确认原子核里面不可能存在电子,因此只能认为β衰变所放出的电子是临时产生的,即一个核内中子放出一个电子并转变为一个质子。但进一步的分析表明,这种想法存在着严重的缺陷,因为它明显地违反了能量守恒定律、角动量守恒定律和动量守恒定律。一般而言,放射性原子核所发射出的粒子都要带走大量的能量,由E=mc2知,这是由于原子核有一小部分质量转换成了能量。换句话说,在发射粒子的过程中,原子核总是会损失一小部分质量。但令人困惑不解的是,通常在β衰变过程中发射出的β粒子(电子)所携带的能量不够大,并不与粒子所损失的质量相适应,而且并不是所有的电子的能量都一样,发射出的电子的能量有一个很宽的范围——即有一个很宽的能谱,其中最大的能量(只有少数电子具有这样大的能量)才等于放射过程中母核与子核的能量差(即蜕变能)。对于β衰变过程中的绝大数电子来说,其能量并不等于这一最大能量。这也就是说,在前面所设想的β衰变过程不能使得反应前后能量守恒。“失踪”了的能量跑到哪儿去了呢?尽管人们曾提出了一些可能的解释方案,但是这些设想又为进一步的实验所否定。因此,人们不得不承认前面设想的β衰变过程不符合实际。为了解决上述矛盾,验证能量守恒定律,奥地利物理学家泡利(1900—1958)在1930年提出了一个大胆的设想:如果认为在β衰变过程中还伴随着一种未被查觉的未知粒子的话,那么上面所列举的矛盾都可立即获得解决。亦就是说,如果β衰变遵守能量守恒定律的话,那么在衰变过程中应当还有一种质量极小又不带电荷的粒子存在,泡利是在1930年12月给迈特纳和盖革的信中首先提出这个假设的。泡利的假设提出后不久,1933年费米就在此基础上提出了β衰变理论,并把泡利预言的这样一种不带电的、质量极小的粒子命名为:“中微子”(即中性的小家伙),以区别中子,并用n表示.他认为根据中微子假设,β衰变实际上是中子转变为质子、电子和中微子的过程。后来人们知道,费米所说的中微子其实是“反中微子”。中微子的假设非常成功,但是要观察它的存在却非常困难,由于它质量既小又不带电荷,与其它粒子间的相互作用非常弱,因而它总是顽固地不愿意表露自己。(据说平均地讲,一个中微子要穿透1000光年厚的固体铁“板”才与其它粒子发生相互作用,因此它可以毫不费力地穿过地球而不发生变化。这一性能已被人们用来研究穿透地球的“中微子通讯”的可能性。)显然,中微子的这种个性使得确认它的存在成了一件极困难的事情。1953年,美国洛斯阿拉莫斯科学实验室的物理学爱莱因斯和柯万领导的物理学小组着手进行这种几乎不可能成功的探测。他们在美国原子能委员会所属的佐治亚洲萨凡纳河的一个大裂变反应堆进行探测。终于到1956年,也就是泡利提出这种粒子假设整整四分之一世纪以后,探测到反中微子,1962年又发现了另一种反中微子,中微子的发现说明,能量守恒定律在微观领域里也是完全适用的。能量守恒定律课题研究论文
耳机对听力影响的实验研究论文
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