自然界中的守恒定律

1、自然界中的守恒定律1.2.3.四、五、設(shè)計(jì)思想 以機(jī)械能守恒定律、動(dòng)量守恒定律在“時(shí)間平移” 、“空間平移”及“空間轉(zhuǎn)動(dòng)”交換下 其機(jī)械能、動(dòng)量保持不變的事實(shí)闡述守恒與不變的關(guān)系。從而進(jìn)一步理解所學(xué)過(guò)的守恒 定律內(nèi)容。 對(duì)比自然界中的對(duì)稱美的圖片和物理定律的對(duì)稱性，并分析對(duì)稱性與守恒定律的相關(guān) 性，激發(fā)學(xué)生的興趣。 對(duì)稱與守恒定律之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系已成為現(xiàn)代人們探索自然規(guī)律的基本出發(fā)點(diǎn)， 和學(xué)習(xí)科學(xué)家探索真理的方法課標(biāo)要求及教學(xué)對(duì)象分析 了解守恒與不變的含義， 理解以前學(xué)過(guò)的守恒定律。 知道對(duì)稱和守恒的對(duì)應(yīng)關(guān)系， 且從 中體會(huì)守恒與對(duì)稱之間的和諧統(tǒng)一。 本節(jié)內(nèi)容有一定的綜合性， 用相對(duì)論的觀點(diǎn)進(jìn)一

2、步 說(shuō)明守恒定律， 對(duì)學(xué)生有一定的難度，因此首先講清對(duì)稱：自然中的對(duì)稱、 物理學(xué)中的 對(duì)稱，再說(shuō)明期間對(duì)稱和守恒的關(guān)系從而認(rèn)識(shí)科學(xué)家利用其關(guān)系探索新規(guī)律的方法。教學(xué)目標(biāo) 1 知識(shí)技能 理解所學(xué)過(guò)的守恒定律內(nèi)容，從守恒定律中認(rèn)識(shí)到其本質(zhì)是某種物理量保持不變。2 過(guò)程與方法 通過(guò)分析推論，認(rèn)識(shí)科學(xué)世界的美麗，體會(huì)物理公式反映出的自然界的秩序與規(guī)律。3 情感態(tài)度與價(jià)值觀 通過(guò)自然界中的守恒定律，體會(huì)自然界的和諧統(tǒng)一性，發(fā)展對(duì)科學(xué)的好奇心和求知欲。重點(diǎn)與難點(diǎn) 認(rèn)識(shí)守恒定律的本質(zhì)， 守恒與對(duì)稱的對(duì)應(yīng)關(guān)系， 并了解根據(jù)對(duì)稱和守恒的對(duì)應(yīng)關(guān)系探索 自然規(guī)律的方法。教學(xué)過(guò)程據(jù)此了解新課引入問(wèn)：我們剛學(xué)過(guò)動(dòng)量守恒

3、定律以前還學(xué)過(guò)哪些守恒定律？ 答：能量守恒定律、機(jī)械能守恒定律、電荷守恒定律 師：這些守恒定律都有著重要的應(yīng)用，那么科學(xué)家是怎樣探索這些規(guī)律的呢？ 自然界是瞬息萬(wàn)變的，而在這千變?nèi)f化中尋找其中的不變規(guī)律是科學(xué)家的目的。今天我們一起學(xué)習(xí)和了解科學(xué)家探索守恒定律的方法。新課1 守恒與不變問(wèn)：還記得機(jī)械能守恒定律的條件嗎？ 學(xué)生：只有重力（或彈力）做功問(wèn)：在重力做功的過(guò)程中什么在變？什么量不變？學(xué)生討論思考回答 時(shí)間在變、動(dòng)能、勢(shì)能在變，總機(jī)械能不變 師：若把上述的一段時(shí)間稱時(shí)間的平移， 動(dòng)能、 勢(shì)能、 機(jī)械能可稱作用量， 機(jī)械能稱守恒量， 那么機(jī)械能守恒定律就是機(jī)械能在時(shí)間、動(dòng)能、勢(shì)能的變化中保持

4、不變的那個(gè)量即守恒量！ 科學(xué)家麥克斯韋通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)得出的方程組在“時(shí)間平移” 、“空間平移”及“轉(zhuǎn)動(dòng)交 換下其形式保持不變， 這意味著無(wú)論在今天還是在明天， 無(wú)論在這里還是在那里， 無(wú)論實(shí)驗(yàn)裝置取何種方向，通過(guò)實(shí)驗(yàn)所得到的基本規(guī)律是一樣的，恒定的，并指出時(shí)間空間的相對(duì)性。剛學(xué)過(guò)的動(dòng)量守恒定律，系統(tǒng)在發(fā)生碰撞前后不變的量是動(dòng)量，即動(dòng)量守恒。結(jié)論：守恒定律本質(zhì)上是某種物理量保持不變。這就是守恒與不變的關(guān)系 觀察課本圖1-5-1討論（物理的美反映的是一個(gè)真實(shí)的世界，而藝術(shù)的美可以虛幻） 自然界中的四大基本守恒定律：能量守恒定律、動(dòng)量守恒定律、質(zhì)量守恒定律、電荷 守恒定律中 能量守恒 是最重要的守恒形

5、式。師：應(yīng)用守恒定律可以判斷某個(gè)變化是否可能發(fā)生，但可不必考慮整個(gè)過(guò)程的具體細(xì) 節(jié)，給解決問(wèn)題帶來(lái)很大方便。那么科學(xué)家是怎樣探尋各種守恒定律的呢？ 2守恒與對(duì)稱師：科學(xué)家在研究中發(fā)現(xiàn)對(duì)稱與守恒定律之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，現(xiàn)代物理學(xué)可以證明對(duì) 稱與守恒定律是密切相關(guān)的。什么是對(duì)稱？通常指左右對(duì)稱，如人體，各種建筑，特別是古代建筑、花瓶等等。看1-5-2幾個(gè)圖如球廣義的理解，一物體發(fā)生一平移后若仍和原來(lái)相同，這物體就具有空間平移對(duì)稱性， 如：一長(zhǎng)直線。若使物體繞某一轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度后仍與原來(lái)相同這叫做轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)稱， 體。（有級(jí)次之分 解釋）人們對(duì)于對(duì)稱美的體驗(yàn)，來(lái)自客觀物體的外形的對(duì)稱（還有哪些？舉些例子

6、）自然界中的對(duì)稱美（展示圖片）WWW. 521x1 comI II7 L T疇：-K IfI：、r L -這些各種對(duì)稱物給人以勻稱、均衡、流暢的感受。9物理學(xué)中的對(duì)稱美物理學(xué)家追求的是所研究的宇宙結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性物理規(guī)律的對(duì)稱性有：物理定律的空間平移對(duì)稱性（物理實(shí)驗(yàn)從這里到那里其規(guī)律都 一樣）、物理定律的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)稱性（將實(shí)驗(yàn)整個(gè)轉(zhuǎn)個(gè)角度規(guī)律一樣）、物理定律的時(shí)間平移對(duì)稱 性（什么時(shí)間開做的實(shí)驗(yàn)結(jié)論都一樣）。物理概念的對(duì)稱性有：正電子和負(fù)電子、粒子與反粒子、南北磁極、平面鏡成像、電 場(chǎng)與磁場(chǎng)、光的可逆性等等。物質(zhì)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)形式上的對(duì)稱美有：作用力與反作用力、動(dòng)量定理與動(dòng)能定理的對(duì)稱、

7、 電流產(chǎn)生磁場(chǎng)與電磁感應(yīng)的對(duì)稱、萬(wàn)有引力定律與庫(kù)侖定律的對(duì)稱等等，均體現(xiàn)了簡(jiǎn)潔、統(tǒng)一和諧的美。無(wú)論是自然界的對(duì)稱還是物理學(xué)中的對(duì)稱都是一樣的美，而每一種對(duì)稱性（即不 變性）在物理學(xué)中通常都相應(yīng)于一種守恒定律。例如能量守恒對(duì)應(yīng)著某種時(shí)間變換中的不變性，動(dòng)量守恒則是對(duì)應(yīng)著某種空間變換下的不變性。德國(guó)杰出女科學(xué)家若特研究事實(shí)證明：作用量的每一種對(duì)稱性都對(duì)應(yīng)著一個(gè)守恒 定律，有一個(gè)守恒量，對(duì)稱和守恒這兩個(gè)重要概念是緊密地聯(lián)系在一起的?，F(xiàn)代物理更表明守恒定律來(lái)源于對(duì)稱。這就告訴科學(xué)家在新的領(lǐng)域中的守恒定律， 守恒量，由此確定其中的對(duì)稱性獲得對(duì)稱量。反之通過(guò)作用量的對(duì)稱變換可以知道相應(yīng)的守恒定律，守恒量。

8、前面提到的機(jī)械能守恒定律中，重力做功的過(guò)程只有機(jī)械能這個(gè)量是對(duì)稱的，因 而它是守恒的。事實(shí)上一些科學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)正是基于“對(duì)稱觀點(diǎn)”。對(duì)稱性與守恒定律之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系已成為人們探索自然規(guī)律的基本出發(fā)點(diǎn)。六閱讀思考查我們的網(wǎng)站物理學(xué)研究方法的辯證統(tǒng)一美物理學(xué)家追求真理的精神美什么是和諧？舉出你學(xué)過(guò)的和諧的物理現(xiàn)象科學(xué)家在創(chuàng)造中怎樣追求美學(xué)價(jià)值？七板書第五節(jié) 自然界中的守恒定律1守恒與不變守恒定律本質(zhì)上是某種物理量保持不變。這就是守恒與不變的關(guān)系動(dòng)量守恒定律、質(zhì)量守恒定律、電荷在自然界中的四大基本守恒定律能量守恒定律、 守恒定律中 能量守恒 是最重要的守恒形式。2守恒與對(duì)稱對(duì)稱：一物體發(fā)生一平移后若仍和原來(lái)相同，這物體就具有空間平移對(duì)稱性，若使物體繞某一轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度后仍與原來(lái)相同這叫做轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)稱。、自然界中的對(duì)稱美物理學(xué)中的對(duì)稱美無(wú)論是自然界的對(duì)稱還是物理學(xué)中的對(duì)稱都是和諧統(tǒng)一的美，而每