1.6 自然界中的守恒定律 课件-2025-2026学年高二上学期物理粤教版选择性必修第一册

该高中物理课件围绕“自然界的守恒定律”展开，系统梳理了动量守恒、机械能守恒与能量守恒三大核心规律，通过设问导入永动机的可行性问题，激发学生认知冲突，再以对比表格形式构建知识支架，层层递进地引导学生从条件识别到干扰分析，最终实现对守恒本质的理解。 其亮点在于深度融合物理观念、科学思维与科学探究三大核心素养，例如在蹦极案例中引导学生思考机械能损失去向，进而建立能量转化与守恒的整体视角，体现模型建构与科学论证能力。课堂小结部分提炼出“条件决定守恒与否”的关键逻辑，帮助学生形成结构化认知。此设计既提升学生的问题解决能力和批判性思维，又为教师提供清晰的教学路径和可迁移的探究范式。

第六节 自然界的守恒定律 一、情景激疑，引入新课 思考：同学们觉得这样的永动机存在吗?或者说它有没有可能被制造出来？ 不存在也不可能制作出来，因为从能量守恒的角度，机器会消耗能量。 一、情景激疑，引入新课 自然现象丰富多彩，物质运动千变万化，物理学家在繁杂的变化中发现了物质运动遵循各种物理量的守恒定律，除了能量守恒定律外，还有动量守恒定律、机械能守恒定律等。这些守恒定律反映了自然界的和谐与统一。 二、重温规律，深化理解 1.动量守恒定律 （1）动量守恒定律的条件是什么？ （2）若外界对系统有干扰（给系统施加冲量），系统动量将如何改变？ 干扰类型 系统动量 关系 无干扰（合外力为零） 对系统施加正的冲量 对系统施加负的冲量 在合外力为零的情况下，系统的总动量不会发生改变。 保持不变 动量增加 动量减少 动量守恒 冲量的值等于动量的增加量 冲量的值等于动量的减少量 练习1：在冰面上表演双人滑冰时，某时刻两人双手将对方推开，对于两人所组成的系统，动量守恒吗？若只研究男运动员，动量如何变化？ 二、重温规律，深化理解 1.动量守恒定律 回答：由于冰面的摩擦因数很小，两人的推力（内力）远大于摩擦力，可以认为两运动员组成的系统在水平方向动量守恒。只研究男运动员，受到女运动员给他的一个冲量，动量增加。 练习2：如图三国演义“草船借箭”中，若草船的质量为m1，每支箭的质量为m，草船以速度v1返回时，对岸士兵万箭齐发，n支箭同时射中草船，箭的速度皆为v，方向与船行方向相同。由此，草船的最终速度v2是多少？（不计水的阻力） 二、重温规律，深化理解 1.动量守恒定律 总结：对于研究的问题，系统内力远大于外力，可以认为系统动量守恒。若系统某个方向上合外力为零，则在该方向上也满足动量守恒。 二、重温规律，深化理解 2.机械能守恒定律 （1）机械能守恒定律的条件是什么？ （2）若有系统外的力做功，机械能将如何变化？ 只有系统内重力和弹力做功，系统机械能守恒。 干扰类型 系统机械能 关系 无干扰（除系统内重力、弹力外，无其他力做功） 除系统内重力、弹力外，其他力做正功 除系统内重力、弹力外，其他力做负功 所做负功的大小等于机械能的减少量 保持不变 机械能增加 机械能减少 系统内动能和势能相互转化 所做正功的大小等于机械能的增加量 练习3：在蹦极运动中，从起点到最低点，若忽略空气阻力，以人为研究对像，机械能守恒吗？以人和弹性绳为研究对象，机械能守恒吗？ 二、重温规律，深化理解 2.机械能守恒定律 回答：以人为研究对象，弹性绳的弹力属于系统之外的力，此时机械能不守恒，损失的机械能转化为弹性绳的弹性势能；以人和弹性绳这个系统为研究对象，机械能守恒，动能、重力势能与弹性势能之间相互转化。 提问：整个过程动能、重力势能与弹性势能之间如何转化？ 从开始到绳子崩直，弹性势能为零，减少的重力势能转化动能；从绳子崩直到最低点，动能和重力势能之和的减少量转化为弹性势能。 总结：机械能是否守恒，与选择研究的系统有关。 练习4：一质量为m的物体沿下图的光滑曲面自A点向下滑动，试求物体在A、B、C三点的速度vA、vB、vC所满足的关系式。 二、重温规律，深化理解 2.机械能守恒定律 解：选物体在B点时势能为零，由机械能守恒定律 提问：可以用牛顿第二定律来求解吗？将这个结果与自由落体运动的情况比较，说明了什么问题？ 不能，支持力在不断变化，加速度也在变。与自由落体运情况一样，重力势能只与选择的参考面有关，与运动轨迹无关。 总结：应用机械能守恒只需要抓住起点和终点，往往比用牛顿第二定律简便。 二、重温规律，深化理解 3.能量守恒定律 （1）在蹦极的情景中，若不忽略空气阻力，以人和绳为研究对象，机械能守恒吗？ （2）损失的机械能去了哪里？ （3）若以人、绳和周围的空气为研究对象，总能量守恒吗？ （4）讨论完成以下表格。 不守恒，空气阻力属于系统外力。 内能 守恒 干扰类型 系统总能量 关系 无干扰 系统外的力做正功 系统外的力做负功 系统总能量的减少等于外界其他物体增加的能量 保持不变 总能量增加 系统内能量相互转化 系统总能量的增加等于外界其他物体减少的能量 总能量增加 练习5：将一壶热水倒入盛有冷水的保温钢瓶中，忽略散失的热量，热水与冷水组成的系统能量守恒吗？若不守恒，选哪个系统会能量守恒？电热水壶烧水的过程中，电热水壶和水组成的系统能量守恒吗？ 二、重温规律，深化理解 3.能量守恒定律 总结：系统的物理量是否满足守恒条件，与选择的系统有关。 回答：不守恒。若以冷水、热水和内胆为研究的系统，则能量守恒；不守恒。有电能的输入，总能量增加。 练习6：观看神舟十二号返回视频，在整个返回的过程中，涉及到哪些物理量的守恒，有哪些能量之间的转化？ 二、重温规律，深化理解 3.能量守恒定律 练习6：观看神舟十二号返回视频，在整个返回的过程中，涉及到哪些物理量的守恒，有哪些能量之间的转化？ 二、重温规律，深化理解 3.能量守恒定律 回答： 1.在特定轨道上运行时，只有重力做功，机械能守恒； 2.轨道降低，需向前喷气，减速，机械能减少； 3.返回舱与推进舱分离，动量守恒； 4.返回舱经过大气层，部分机械能转化为内能； 5.着地前喷气，动量守恒。 三、引导交流，建立概念 物理量的守恒定律表明，系统内的物理量是否守恒由外界因素的干扰决定。 干扰类型 系统中物理量总和 关系 无干扰 向系统输入 向系统抽取 保持不变 增加 系统中物理量在内部转移或转化 向系统输入的量等于系统物理量的增加 减少 向系统抽取的量等于系统物理量的减少 三、例题巩固，运用规律 例题：光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上。某时刻小孩将冰块以相对冰面3m/s的速度向斜面体推去，冰块平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度h=0.3m（h小于斜面体的高度）。已知小孩与滑板的总质量m1=30kg，冰块的质量m2=10kg，小孩与滑板始终无相对运动。（g=10m/s2）（1）求小孩推出冰块后的速度。（2）求斜面体的质量。（3）通过计算判断，冰块与斜面体分离后能否追上小孩。 三、例题巩固，运用规律 解： 四、课堂小结，实践拓展 （一）课堂小结 1.物理量的守恒定律表明，系统内的物理量是否守恒由外界因素的干扰决定。 2.三个重要的守恒定律。 （1）动量守恒定律适用条件：①合外力为零；②某个方向上合外力为零；③内力远大于外力。 （2）机械能守恒定律适用条件：只有系统内重力和弹力做功。 （3）能量守恒定律适用条件：选择合适的系统。 四、课堂小结、实践拓展 （二）实践拓展 请大家观看这几幅图。所谓对称，其本质也是某种不变性。由于守恒定律的本质是某种物理量保持不变，所以守恒与对称之间有着必然联系。牛顿力学以运动定律和万有引力定律的简洁形式，把地球上的力学和其他天体上的力学统一了起来。物理学在破译宇宙密码的同时，实实在在地展示了其“惊人的简单”“神秘的对称”及“美妙的和谐”。请各位同学查阅资料，理解自然界的简单性和对称性，结合守恒定律，体会自然界的和谐统一。 $