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)計思想 以機械能守恒定律、動量守恒定律在“時間平移” 、“空間平移”及“空間轉(zhuǎn)動”交換下 其機械能、動量保持不變的事實闡述守恒與不變的關(guān)系。從而進一步理解所學(xué)過的守恒 定律內(nèi)容。 對比自然界中的對稱美的圖片和物理定律的對稱性，并分析對稱性與守恒定律的相關(guān) 性，激發(fā)學(xué)生的興趣。 對稱與守恒定律之間的對應(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， 和學(xué)習科學(xué)家探索真理的方法課標要求及教學(xué)對象分析 了解守恒與不變的含義， 理解以前學(xué)過的守恒定律。 知道對稱和守恒的對應(yīng)關(guān)系， 且從 中體會守恒與對稱之間的和諧統(tǒng)一。 本節(jié)內(nèi)容有一定的綜合性， 用相對論的觀點進一

2、步 說明守恒定律， 對學(xué)生有一定的難度，因此首先講清對稱：自然中的對稱、 物理學(xué)中的 對稱，再說明期間對稱和守恒的關(guān)系從而認識科學(xué)家利用其關(guān)系探索新規(guī)律的方法。教學(xué)目標 1 知識技能 理解所學(xué)過的守恒定律內(nèi)容，從守恒定律中認識到其本質(zhì)是某種物理量保持不變。2 過程與方法 通過分析推論，認識科學(xué)世界的美麗，體會物理公式反映出的自然界的秩序與規(guī)律。3 情感態(tài)度與價值觀 通過自然界中的守恒定律，體會自然界的和諧統(tǒng)一性，發(fā)展對科學(xué)的好奇心和求知欲。重點與難點 認識守恒定律的本質(zhì)， 守恒與對稱的對應(yīng)關(guān)系， 并了解根據(jù)對稱和守恒的對應(yīng)關(guān)系探索 自然規(guī)律的方法。教學(xué)過程據(jù)此了解新課引入問：我們剛學(xué)過動量守恒

3、定律以前還學(xué)過哪些守恒定律？ 答：能量守恒定律、機械能守恒定律、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：還記得機械能守恒定律的條件嗎？ 學(xué)生：只有重力（或彈力）做功問：在重力做功的過程中什么在變？什么量不變？學(xué)生討論思考回答 時間在變、動能、勢能在變，總機械能不變 師：若把上述的一段時間稱時間的平移， 動能、 勢能、 機械能可稱作用量， 機械能稱守恒量， 那么機械能守恒定律就是機械能在時間、動能、勢能的變化中保持

4、不變的那個量即守恒量！ 科學(xué)家麥克斯韋通過大量實驗得出的方程組在“時間平移” 、“空間平移”及“轉(zhuǎn)動交 換下其形式保持不變， 這意味著無論在今天還是在明天， 無論在這里還是在那里， 無論實驗裝置取何種方向，通過實驗所得到的基本規(guī)律是一樣的，恒定的，并指出時間空間的相對性。剛學(xué)過的動量守恒定律，系統(tǒng)在發(fā)生碰撞前后不變的量是動量，即動量守恒。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真實的世界，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變化是否可能發(fā)生，但可不必考慮整個過程的具體細 節(jié)，給解決問題帶來很大方便。那么科學(xué)家是怎樣探尋各種守恒定律的呢？ 2守恒與對稱師：科學(xué)家在研究中發(fā)現(xiàn)對稱與守恒定律之間存在對應(yīng)關(guān)系，現(xiàn)代物理學(xué)可以證明對 稱與守恒定律是密切相關(guān)的。什么是對稱？通常指左右對稱，如人體，各種建筑，特別是古代建筑、花瓶等等?？?-5-2幾個圖如球廣義的理解，一物體發(fā)生一平移后若仍和原來相同，這物體就具有空間平移對稱性， 如：一長直線。若使物體繞某一轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動一個角度后仍與原來相同這叫做轉(zhuǎn)動對稱， 體。（有級次之分 解釋）人們對于對稱美的體驗，來自客觀物體的外形的對稱（還有哪些？舉些例子

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

7、 電流產(chǎn)生磁場與電磁感應(yīng)的對稱、萬有引力定律與庫侖定律的對稱等等，均體現(xiàn)了簡潔、統(tǒng)一和諧的美。無論是自然界的對稱還是物理學(xué)中的對稱都是一樣的美，而每一種對稱性（即不 變性）在物理學(xué)中通常都相應(yīng)于一種守恒定律。例如能量守恒對應(yīng)著某種時間變換中的不變性，動量守恒則是對應(yīng)著某種空間變換下的不變性。德國杰出女科學(xué)家若特研究事實證明：作用量的每一種對稱性都對應(yīng)著一個守恒 定律，有一個守恒量，對稱和守恒這兩個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源于對稱。這就告訴科學(xué)家在新的領(lǐng)域中的守恒定律， 守恒量，由此確定其中的對稱性獲得對稱量。反之通過作用量的對稱變換可以知道相應(yīng)的守恒定律，守恒量。

8、前面提到的機械能守恒定律中，重力做功的過程只有機械能這個量是對稱的，因 而它是守恒的。事實上一些科學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)正是基于“對稱觀點”。對稱性與守恒定律之間的對應(yīng)關(guān)系已成為人們探索自然規(guī)律的基本出發(fā)點。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守恒與對稱對稱：一物體發(fā)生一平移后若仍和原來相同，這物體就具有空間平移對稱性，若使物體繞某一轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動一個角度后仍與原來相同這叫做轉(zhuǎn)動對稱。、自然界中的對稱美物理學(xué)中的對稱美無論是自然界的對稱還是物理學(xué)中的對稱都是和諧統(tǒng)一的美，而每