1、第一節(jié)追尋守恒量能量1.1.1集合的概念第一節(jié)追尋守恒量能量1.1.1集合的概念蕩秋千是一種常見的娛樂活動(dòng)。如果空氣阻力和秋千各部分的摩擦力可以忽略，秋千就會(huì)不停地?cái)[動(dòng)下去，這說明秋千在運(yùn)動(dòng)過程當(dāng)中有一個(gè)保持不變的“東西”，你認(rèn)為這個(gè)“東西”是什么？蕩秋千是一種常見的娛樂活動(dòng)。如果空氣阻力和秋千各部分的摩擦力1.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象讓靜止的小球沿一個(gè)斜面滾下，小球?qū)L上另一個(gè)對(duì)接斜面，沒有摩擦?xí)r，hA_hB，如圖所示。2能量概念的建立始、末位置高度相同，小球運(yùn)動(dòng)中守恒的量叫_。伽利略斜面實(shí)驗(yàn)探究 能量1.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象伽利略斜面實(shí)驗(yàn)探究 能量1.能量(1)一個(gè)物體如果具備了_的本領(lǐng)我們就說這個(gè)物體具有能量。(2

2、)能量是個(gè)狀態(tài)量，是_，和物體的某一狀態(tài)對(duì)應(yīng)。能量概念 對(duì)外做功標(biāo)量1.能量能量概念 對(duì)外做功標(biāo)量2勢(shì)能(1)由物體間的_和物體間的_決定的能量叫做勢(shì)能。如：重力勢(shì)能，彈性勢(shì)能，分子勢(shì)能，電勢(shì)能等。(2)勢(shì)能是能量的一種具體形式，是_。相互作用力相對(duì)位置標(biāo)量相互作用力相對(duì)位置標(biāo)量3動(dòng)能(1)物體由于_而具有的能量叫動(dòng)能。(2)動(dòng)能與物體的質(zhì)量和_有著密切的聯(lián)系。(3)和物體運(yùn)動(dòng)過程中某一狀態(tài)相對(duì)應(yīng)，是_，并且總為正值。(4)一切_物體都具有動(dòng)能，大到天體小到微觀粒子。運(yùn)動(dòng)速度標(biāo)量運(yùn)動(dòng)3動(dòng)能運(yùn)動(dòng)速度標(biāo)量運(yùn)動(dòng)一、對(duì)“守恒量”的理解1所謂“守恒”是指數(shù)值保持恒定。對(duì)于伽利略斜面實(shí)驗(yàn)，我們可以這樣理解

3、，如果空氣阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必將滾到它原來的高度，小球好像記得“自己的起始高度”，我們把小球“記得”的這個(gè)“東西”叫做守恒量。2守恒量是自然界在變化過程中隱藏于現(xiàn)象中的一個(gè)反映其本質(zhì)的物理量，也就是說，自然界并不自動(dòng)地展現(xiàn)其背后的本質(zhì)、規(guī)律和內(nèi)在聯(lián)系，所以尋找守恒量必須講究科學(xué)的方法。例如，觀察此消彼長(zhǎng)的物理量、研究其相互的關(guān)系、科學(xué)構(gòu)思巧妙的實(shí)驗(yàn)、精確地論證、推理和計(jì)算等。一、對(duì)“守恒量”的理解伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)反映了一個(gè)重要的事實(shí)：如果空氣阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必將準(zhǔn)確地終止于同它開始點(diǎn)相同高度的點(diǎn)，決不會(huì)更高一點(diǎn)，也不會(huì)更低一點(diǎn)。這說明，小球在運(yùn)動(dòng)過程中有一個(gè)“東西”是

4、不變的，這個(gè)“東西”應(yīng)是()A彈力B勢(shì)能C速度 D能量答案：D伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)反映了一個(gè)重要的事實(shí)：如果空氣阻力和摩擦力小解析：在伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)中，小球從一個(gè)斜面滾到另一個(gè)斜面，斜面彈力是不同的，勢(shì)能先減小后增大，速度先增大后減小，所以A、B、C錯(cuò)，不變的“東西”應(yīng)是能量，包括動(dòng)能和勢(shì)能，D對(duì)。【人教版】高中物理必修二：追尋守恒量課件二、理解動(dòng)能、勢(shì)能的含義1動(dòng)能說到動(dòng)能，一定要有運(yùn)動(dòng)著的物體。例如，當(dāng)伽利略釋放小球后，小球開始運(yùn)動(dòng)，獲得速度，運(yùn)動(dòng)著的小球就具有了動(dòng)能。流動(dòng)的河水(如下圖甲所示)，吹來的風(fēng)即流動(dòng)的空氣(如下圖乙所示)，運(yùn)轉(zhuǎn)的天體，繞原子核旋轉(zhuǎn)的電子等都具有動(dòng)能。【人教版】高中

5、物理必修二：追尋守恒量課件【人教版】高中物理必修二：追尋守恒量課件2勢(shì)能它必須有相互作用的物體，而且一定與其位置有關(guān)。例如，小球受到地球施于它的重力作用，當(dāng)伽利略把小球從桌面提高到斜面上起始點(diǎn)的高度時(shí)，他就賦予了小球一種形式的能量勢(shì)能。當(dāng)我們將彈簧拉伸或者壓縮時(shí)，彈簧各部分發(fā)生相互作用，各部分的相對(duì)位置與彈簧自然伸長(zhǎng)時(shí)發(fā)生了變化，我們也就賦予了彈簧一定的勢(shì)能。【人教版】高中物理必修二：追尋守恒量課件三、勢(shì)能和動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化從伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)我們可以看出，勢(shì)能和動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化。如果斜面是光滑的，且空氣阻力忽略不計(jì)，小球總可以沿斜面B上升到原來的高度。這說明了動(dòng)能和勢(shì)能在相互轉(zhuǎn)化過程中能量是守恒

6、的。【人教版】高中物理必修二：追尋守恒量課件古代戰(zhàn)爭(zhēng)中常用滾木和檑石作為武器來阻止敵人的進(jìn)攻，你能用所學(xué)的知識(shí)說明其中的科學(xué)道理嗎？這種戰(zhàn)術(shù)適用于哪種情況？怎樣才能使殺傷力更大？為什么？古代戰(zhàn)爭(zhēng)中常用滾木和檑石作為武器來阻止敵人的進(jìn)攻，你能用所學(xué)答案：滾木和檑石的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，利用其動(dòng)能來殺傷敵人；這種戰(zhàn)術(shù)適用于據(jù)高防守；提高其高度、增大其質(zhì)量才有更大的殺傷力。動(dòng)能越大，作用效果越強(qiáng)。【人教版】高中物理必修二：追尋守恒量課件尋找守恒量 尋找守恒量 解析：通過實(shí)驗(yàn)不難發(fā)現(xiàn)，在伽利略實(shí)驗(yàn)中有空氣阻力的情況下，小球滾上B斜面高度減小了，因此與物體上升的高度對(duì)應(yīng)的重力勢(shì)能減小了，能量看起來不再守

7、恒。由此引發(fā)兩方面的思考：其一，物體系統(tǒng)減少的能量哪兒去了，是消失了嗎？其二，如果沒有消失，它轉(zhuǎn)化為哪種形式出現(xiàn)？球減少的重力勢(shì)能是否等量地以另一種形式出現(xiàn)？若球減少的重力勢(shì)能以另外的形式等量出現(xiàn)，則能量仍是守恒的。【人教版】高中物理必修二：追尋守恒量課件聯(lián)系所學(xué)過的知識(shí)和生活中的經(jīng)驗(yàn)知道，球在運(yùn)動(dòng)過程中有摩擦便會(huì)產(chǎn)生熱，與物體的高度、速率對(duì)應(yīng)的機(jī)械能有一部分轉(zhuǎn)化為大量分子組成的系統(tǒng)的熱運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)精確的實(shí)驗(yàn)，收集測(cè)量這部分熱能，便可以驗(yàn)證守恒量的存在。【人教版】高中物理必修二：追尋守恒量課件(原創(chuàng)題)2013年6月20日“神舟十號(hào)”航天員王亞平在“天宮一號(hào)”開展基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)，為全國青少年進(jìn)行太

8、空授課，她將擺球拉開一定距離后放手，擺球并沒有來回?cái)[動(dòng)(如圖所示)，這是為什么？此時(shí)我們探究的守恒量能量，還存在嗎？(原創(chuàng)題)2013年6月20日“神舟十號(hào)”航天員王亞平在“天答案：小球處于完全失重狀態(tài)；存在解析：在“天宮一號(hào)”中的物體處于完全失重狀態(tài)，與重力有關(guān)的一切物理現(xiàn)象都消失了，所以小球不會(huì)來回?cái)[動(dòng)。此時(shí)小球隨“天宮一號(hào)”一起繞地球高速旋轉(zhuǎn)，其動(dòng)能與勢(shì)能之和保持不變，即能量守恒。【人教版】高中物理必修二：追尋守恒量課件能量的相互轉(zhuǎn)化 能量的相互轉(zhuǎn)化 解析：對(duì)過山車來說，從最高處向最低處運(yùn)動(dòng)時(shí)，高度在減小，勢(shì)能在減少，同時(shí)其速度在增大，動(dòng)能在增加；對(duì)下落的果實(shí)來講，其能量轉(zhuǎn)化情況與過山車

9、的情景相似；對(duì)斜拋物體來說，斜向上運(yùn)動(dòng)階段，高度增大，速度減小，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能；斜向下運(yùn)動(dòng)階段，高度減小，速度增大，勢(shì)能又轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。【人教版】高中物理必修二：追尋守恒量課件答案：a.過山車從高處到低處勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；從低處到高處速度減小，高度增大，動(dòng)能減少，勢(shì)能增加，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能。b下落的果實(shí)：果實(shí)的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。c斜拋的物體：斜向上運(yùn)動(dòng)過程，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能；斜向下運(yùn)動(dòng)過程，勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。點(diǎn)評(píng)：本題主要突出動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，體現(xiàn)轉(zhuǎn)化過程中的守恒問題。【人教版】高中物理必修二：追尋守恒量課件下圖是上海“明珠線”某車站的設(shè)計(jì)方案。由于站臺(tái)建得稍高，電車進(jìn)站時(shí)要上坡

10、，出站時(shí)要下坡。忽略斜坡的摩擦力，你能分析這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)嗎？答案：這樣設(shè)計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)約電能。下圖是上海“明珠線”某車站的設(shè)計(jì)方案。由于站臺(tái)建得稍高，電車解析：電車進(jìn)站前雖關(guān)閉了電動(dòng)機(jī)，但仍具有動(dòng)能，可使電車爬上斜坡，這是將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能儲(chǔ)存。出站時(shí)，電車可利用斜坡再將勢(shì)能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能。可見，這種設(shè)計(jì)方案可以節(jié)約電能。【人教版】高中物理必修二：追尋守恒量課件易錯(cuò)點(diǎn)：對(duì)“守恒量”認(rèn)識(shí)不清導(dǎo)致錯(cuò)誤案例：如果我們把相互作用的物體憑借其位置而具有的能量叫做勢(shì)能；把物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做動(dòng)能，那么，伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)可以給我們一個(gè)啟示。這個(gè)啟示正確的是()小球在斜面A上運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球離地面的高度減小，速度增加，小球的速度是由高度轉(zhuǎn)變而來的小球在斜面B上運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球離地面的高度增加，速度減小，小球的高度是由速度轉(zhuǎn)變而來的易錯(cuò)點(diǎn)：對(duì)“守恒量”認(rèn)識(shí)不清導(dǎo)致錯(cuò)誤小球在斜面A上運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球離地面的高度減小，速度增加，小球的動(dòng)能是由勢(shì)能轉(zhuǎn)化而來的小球在斜面B上運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球離地面的高度增加，速度減小，小球的勢(shì)能是由動(dòng)能轉(zhuǎn)化而