1.6 自然界中的守恒定律 课件 -2026-2027学年高二上学期物理粤教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦自然界中的守恒定律，通过碰撞、抛体运动、电荷转移等实例导入，引出“变化中不变量”的核心问题，搭建从具体现象到抽象规律的学习支架，衔接动量守恒等前序知识。 其亮点是用对比表格明晰动量、机械能、能量守恒的条件与适用范围，结合分阶段例题分析培养科学思维，结构化小结（选系统、判条件等）深化物理观念。随堂练习巩固理解，助力学生形成规律认知，教师可提升教学效率。

第一章 动量和动量守恒定律 1.6 自然界中的守恒定律 碰撞中的动量守恒 抛体运动中的机械能守恒 电荷转移中的电荷守恒 这些现象形态不同，却都指向一个共同问题： 自然界复杂变化中，哪些物理量保持不变？ 守恒定律为什么能帮助我们判断过程？ 新课导入 1. 能说出守恒定律中系统、守恒、不变的含义。 2. 能比较动量守恒定律、机械能守恒定律和能量守恒定律的成立条件与适用范围。 3. 能结合实例判断某一过程满足哪类守恒，并说明理由。 4. 能认识守恒、对称与能源利用之间的联系，体会自然规律的统一性。 学习目标 一、守恒与不变 问题：我们说动量守恒、机械能守恒、电荷守恒时，究竟是谁的什么量不变？ 要先选定研究系统，再判断是否有系统外因素使某些物理量改变；若没有，相关物理量在相互作用前后的总量保持不变。 观察线索：若守恒量在系统某一部分增加，系统另一部分通常会有相同数量的减少，或转化为其他形式。 新知探究 一、守恒与不变 1. 系统：物体及与之相互作用的因素构成研究对象 物理学上常将物体及与之相互作用的因素视为一个系统。讨论守恒，首先要明确系统边界。 2. 守恒：在符合条件时，某种物理量的总和保持不变 守恒不是各部分都不变，而是系统内部发生转移或转化时，相关总量不变。 新知探究 一、守恒与不变 2. 守恒定律怎样帮助我们分析问题 判断条件 没有系统外因素使某些物理量发生改变，或外界输入、抽取量可确定 分析方法 不必分析系统内相互作用过程的全部细节，可直接比较初末状态 物理意义 守恒性质保证系统在变化中的相对稳定性 补充：若系统内部发生转移或转化，只要总量守恒，就不影响守恒判断；若有外界输入或抽取，要把外界并入系统再分析。 新知探究 二、常见守恒定律的条件 相互推开：动量守恒 光滑轨道：机械能守恒 热传递：能量守恒 问题：同样说守恒，三类守恒定律的条件完全相同吗？ 不同。要分别判断外力、做功和能量转化条件。 新知探究 二、常见守恒定律的条件 1. 三类守恒定律的比较 守恒定律 研究对象 成立条件 适用范围 动量守恒定律 相互作用物体组成的系统 合外力为零或可忽略；某方向合外力为零 微观、宏观、宇观均适用 机械能守恒定律 系统的动能、重力势能、弹性势能 只有重力或弹力做功 适用于机械能转化过程 能量守恒定律 系统总能量 能量只发生转移或转化，总量不变 自然界普遍适用 新知探究 二、常见守恒定律的条件 2. 动量守恒：关注系统所受外力 冰上的双人滑冰运动员相互推开时，若冰面对人的水平外力可忽略，两人组成的系统在水平方向动量守恒。 思考：为什么相互推开的力不破坏系统动量守恒？ 两人间的相互作用力是系统内力；系统水平方向合外力可忽略。 新知探究 二、常见守恒定律的条件 3. 机械能守恒：关注做功条件 物体沿光滑曲面下滑，不计阻力时，重力势能和动能相互转化，系统机械能保持不变。 思考：若轨道粗糙，机械能还守恒吗？ 不守恒。摩擦力做功，部分机械能转化为内能。 新知探究 二、常见守恒定律的条件 4. 能量守恒：关注能量转化与系统边界 情境一：热水倒入保温瓶 系统：热水、冷水和保温钢瓶内胆。 判断：忽略散失热量，能量守恒。 情境二：电热壶烧水 系统：只取电热壶和水。 判断：外界输入电能，系统能量不守恒。 思考：两种判断不同的关键是什么？ 系统边界不同，外界是否输入能量不同。 新知探究 三、用守恒定律分析问题 1. 选择守恒定律的一般路径 （1）选系统：明确研究对象和相互作用范围 （2）判条件：外力、做功、能量输入或散失是否可忽略 （3）定初末：找出变化前后的关键状态 （4）列关系：动量、机械能或总能量的守恒关系 （5）验结果：方向、单位和物理意义是否合理 补充：遇到分阶段过程，要先分段，再分别选择对应的守恒关系，不要把多个阶段混成一个式子。 新知探究 三、用守恒定律分析问题 2. 例题：圆弧下滑、碰撞与滑动 小滑块 A 从光滑圆弧轨道最高点由静止释放，到最低点与静止小滑块 B 碰撞后结合为整体，并在粗糙水平面上滑动。 问题：三个阶段分别适用什么规律？ A 下滑阶段用机械能守恒； A、B 碰撞阶段用动量守恒； 整体滑动阶段用动能定理或能量转化关系。 新知探究 四、守恒与对称 平面镜中的物像对称 斜抛物体的运动对称 物理规律的某种对称性，常对应一种守恒定律。对称与守恒联系在一起，体现了物理学的和谐美。 新知探究 四、守恒与对称 1. 从不变理解对称 物理规律的对称性，是指某种物理状态或过程在一定变换下，它所服从的物理规律不变。物理规律的每一种对称性通常都对应一种守恒定律。 问题：为什么守恒定律常被看作自然界简单性和统一性的表现？ 复杂变化中仍存在不变关系，说明不同现象背后有共同规律。 新知探究 五、能源利用新方式 积极开发和利用水能、生物能等常规能源，加强核能、太阳能、风能、海洋能、地热能等新能源的研究和利用。 能源利用不是创造能量，而是在守恒规律下实现能量形式的有效转化。 新知探究 1.（单选）判断某一物理量是否守恒时，首先应明确的是（　　） A. 物体运动速度是否很大 B. 研究对象组成的系统及系统边界 C. 物体间相互作用力是否相等 D. 过程持续时间是否足够短 B 随堂练习 2.（单选）下列关于机械能守恒定律与能量守恒定律的说法正确的是（　　） A. 机械能守恒定律比能量守恒定律适用范围更广 B. 机械能不守恒时，能量一定不守恒 C. 有摩擦做功时，机械能可能转化为内能，总能量仍守恒 D. 只有物体做直线运动时，能量才守恒 C 随堂练习 3.（多选）冰面上两名滑冰运动员相互推开，若冰面对人的水平作用可忽略，则下列说法正确的是（　　） A. 两人组成系统的水平方向动量守恒 B. 两人间相互作用力属于系统内力 C. 两人各自的动量都不变 D. 系统总动量保持不变 ABD 随堂练习 4.（单选）关于守恒与对称，下列说法正确的是（　　） A. 只有几何图形才存在对称性 B. 物理规律的对称性与守恒定律没有联系 C. 对称与守恒联系在一起，体现物理学的和谐美 D. 守恒定律只适用于宏观低速物体 C 随堂练习 核心线索 关键判断 典型内容 守恒与不变 选系统，判外因，看总量是否不变 系统、守恒、转移或转化 常见守恒定律 按条件选择动量、机械能或能量守恒 外力、做功、能量输入或散失 守恒与对称 复杂变化中寻找不变关系 规律统一性、能源利用新方式 本节核心：在变化中寻找不变量，用守恒条件判断过程。 结构化小结：选系统 -> 判条件 -> 找不变量 -> 看转化与应用。 课堂小结 $