高中物理必修二 7.1追尋守恒量--能量

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1、2022年7月2日星期六1.1.任何人類活動能離開能量嗎？任何人類活動能離開能量嗎？問題思考問題思考3.3.不同形式的能量間可以相互轉(zhuǎn)化嗎？不同形式的能量間可以相互轉(zhuǎn)化嗎？ 2.2.你學(xué)過或知道哪些形式的能量？你學(xué)過或知道哪些形式的能量？ 3.3.不同能量在轉(zhuǎn)化時遵從什么規(guī)律？不同能量在轉(zhuǎn)化時遵從什么規(guī)律？ 化學(xué)能化學(xué)能化學(xué)能化學(xué)能觀察分析觀察分析風(fēng)能風(fēng)能勢能勢能觀察分析觀察分析核能核能動能動能觀察分析觀察分析從今天起，從今天起，我們將學(xué)我們將學(xué)習(xí)第七章習(xí)第七章機械能機械能守恒定律守恒定律 新課導(dǎo)入新課導(dǎo)入觀察思考觀察思考：過山車運動時，過山車運動時，其能量是如何轉(zhuǎn)化的？其能量是如何轉(zhuǎn)化的？2

2、0222022年年7 7月月2 2日星期六日星期六2022年年7月月2日星期六日星期六學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)（一）知識與技能（一）知識與技能理解動能、勢能及能量的概念與意義。理解動能、勢能及能量的概念與意義。（二）過程與方法（二）過程與方法會分析動能與勢能間的相互轉(zhuǎn)化。會分析動能與勢能間的相互轉(zhuǎn)化。（三）情感、態(tài)度與價值觀（三）情感、態(tài)度與價值觀通過動能、勢能間的相互轉(zhuǎn)化來研究生活通過動能、勢能間的相互轉(zhuǎn)化來研究生活中的物體的運動，培養(yǎng)熱愛生活的情趣。中的物體的運動，培養(yǎng)熱愛生活的情趣。2022年年7月月2日星期六日星期六舉例說明：生活中、化學(xué)中和生物中的守恒量舉例說明：生活中、化學(xué)中和生物中的守恒

3、量7.1 7.1 追尋守恒量追尋守恒量 絲綢摩擦玻璃棒，玻璃絲綢摩擦玻璃棒，玻璃棒帶正電，絲綢帶負電；棒帶正電，絲綢帶負電； 毛皮摩擦橡膠棒，橡膠毛皮摩擦橡膠棒，橡膠棒帶負電，毛皮帶正電。棒帶負電，毛皮帶正電。守恒量守恒量電子的總量電子的總量（電荷數(shù)）（電荷數(shù)）在一個盛滿水的在一個盛滿水的容器內(nèi)放入一塊容器內(nèi)放入一塊冰。不考慮水的冰。不考慮水的熱膨脹，在冰的熱膨脹，在冰的融解過程中，容融解過程中，容器內(nèi)的水會繼續(xù)器內(nèi)的水會繼續(xù)溢出嗎溢出嗎? ?為什么？為什么？守恒量守恒量質(zhì)量質(zhì)量 “有一個事實，如果你愿意，也有一個事實，如果你愿意，也可以說一條定律，支配著至今所知可以說一條定律，支配著至今所知

4、的一切自然現(xiàn)象的一切自然現(xiàn)象這條定律稱做這條定律稱做能量守恒定律能量守恒定律。它指出某一個量，。它指出某一個量，我們把它稱為我們把它稱為能量能量，在自然界經(jīng)歷，在自然界經(jīng)歷的多種多樣的變化中它不變化。那的多種多樣的變化中它不變化。那是一個最抽象的概念是一個最抽象的概念” 諾貝爾物理學(xué)獎獲得者費恩曼諾貝爾物理學(xué)獎獲得者費恩曼小資料小資料諾貝爾物理學(xué)獎獲得者諾貝爾物理學(xué)獎獲得者-費恩曼費恩曼小球小球“記得記得”原來的高度。原來的高度。 一一. .伽利略理想實驗伽利略理想實驗1.1.關(guān)于小球運動的描述關(guān)于小球運動的描述（1 1）小球從一個斜面的某一）小球從一個斜面的某一高度由靜止滑下，并運動到高度由

5、靜止滑下，并運動到另一個斜面的同一高度，經(jīng)另一個斜面的同一高度，經(jīng)歷了哪幾個運動過程？歷了哪幾個運動過程？（2)2)這些過程各有什么特點？這些過程各有什么特點？小球經(jīng)歷了先加速后減速的過程。小球經(jīng)歷了先加速后減速的過程。在加速過程中在加速過程中, ,小球速度增大小球速度增大, ,位置高度減小位置高度減小; ;在減速在減速運動過程中，小球速度在減小，但位置高度在增大。運動過程中，小球速度在減小，但位置高度在增大。在在A A斜面上：斜面上：a agsingsinx xh/sinh/sinv v2 2/2a/2a h= vh= v2 2/2g/2g ABhh 在在B B斜面上斜面上：a agsing

6、sin x xh/sin=h/sin=（0 0v v2 2）/2a h= v/2a h= v2 2/2g/2gh hh h無無 摩摩 擦擦2.2.關(guān)于小球運動的證明關(guān)于小球運動的證明2022年7月2日星期六3.3.關(guān)于小球運動的探究關(guān)于小球運動的探究 小球高度降低的同時，速度在增加；小球高度降低的同時，速度在增加；高度升高的同時，速度在減小。高度升高的同時，速度在減小。小球運動中，是否存在小球運動中，是否存在守恒量呢？守恒量呢？ABhh 高度？高度？速度？速度？ 通過以上實驗我們可通過以上實驗我們可以觀察到以觀察到斜面上的小球斜面上的小球、單擺中的小球單擺中的小球、滾擺中滾擺中的輪子的輪子好像

7、好像“記得記得 ”自自己起始的高度（或與高己起始的高度（或與高度相關(guān)的某個量）。度相關(guān)的某個量）。 后來的物理學(xué)家把這后來的物理學(xué)家把這一事實說成是一事實說成是“某個量某個量是守恒的是守恒的”,并且把這并且把這個量叫做個量叫做能量能量或或能能。單擺中的小球單擺中的小球滾擺中的輪子滾擺中的輪子能量無處不在能量無處不在二二勢能和動能勢能和動能在伽利略斜面實驗中，將小球提高到起始點的在伽利略斜面實驗中，將小球提高到起始點的高度時，小球被賦予一種形式的能量高度時，小球被賦予一種形式的能量勢能。勢能。相互作用的物體憑借其位置而具相互作用的物體憑借其位置而具有的能量叫做有的能量叫做勢能勢能（potenti

8、al energy）名詞解釋名詞解釋ABhv0 = 01.1.勢能勢能它們具有重力它們具有重力勢能勢能球球杠鈴杠鈴被彈高的人被彈高的人流動的水流動的水它們具有彈性勢能它們具有彈性勢能 起跳時的跳板起跳時的跳板 物體由于運動而具有的能量物體由于運動而具有的能量叫做叫做動能動能（kinetic energy）。名詞解釋名詞解釋ABhv在伽利略斜面實驗中，釋放小球后，小球開始運動，在伽利略斜面實驗中，釋放小球后，小球開始運動，獲得速度，小球被賦予一種形式的能量獲得速度，小球被賦予一種形式的能量動能。動能。2.2.動能動能二二勢能和動能勢能和動能2022年7月2日星期六它們都具有它們都具有動能動能飛馳

9、的足球飛馳的足球奔駛的賽車奔駛的賽車高速飛行的火箭高速飛行的火箭當(dāng)小球由最高點沿斜面當(dāng)小球由最高點沿斜面 A 運動到達最低點時，運動到達最低點時，能量怎樣變化？能量怎樣變化？ABhv0 = 0動能動能全全部部參考面參考面速度最大速度最大高度為高度為0 0勢能消失勢能消失小球到達最低小球到達最低點（參考面）點（參考面）勢能去了勢能去了哪里？哪里？用用“能量能量”怎樣描述伽利略斜面實驗怎樣描述伽利略斜面實驗機械能機械能機械能：機械能：動能與勢能的總和動能與勢能的總和 。3.3.機械能機械能名詞解釋名詞解釋（1 1）可行性：物質(zhì)在運動變化過）可行性：物質(zhì)在運動變化過程中存在守恒量。程中存在守恒量。（

10、2 2）重要性：物質(zhì)在運動變化過）重要性：物質(zhì)在運動變化過程中都要滿足一定的守恒定律。程中都要滿足一定的守恒定律。三、三、“追尋守恒量追尋守恒量”的意義的意義2022年7月2日星期六討論討論: :用能量的觀點來描述用能量的觀點來描述 摩擦生熱摩擦生熱 幼兒玩滑滑梯的過程幼兒玩滑滑梯的過程 翻滾過山車翻滾過山車 柯受良飛車越黃河柯受良飛車越黃河2022年7月2日星期六2022年7月2日星期六1. 1. 下列實例中下列實例中, ,動能轉(zhuǎn)化為勢能的是動能轉(zhuǎn)化為勢能的是 ( ) ( ) A. A. 豎直上拋的正在上升的小球豎直上拋的正在上升的小球B. B. 上緊發(fā)條的玩具汽車汽車正在行駛上緊發(fā)條的玩具

11、汽車汽車正在行駛. .C. C. 從高處下落的石塊從高處下落的石塊D. D. 從斜槽上滾下的小球從斜槽上滾下的小球A解析：解析：B、C、D中均為勢能轉(zhuǎn)化為動能中均為勢能轉(zhuǎn)化為動能 A中為重力勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能中為重力勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能2022年7月2日星期六 2 2. .蘋果從樹上掉下時，速度越來越蘋果從樹上掉下時，速度越來越大，下列說法正確的是（大，下列說法正確的是（ ） A A. .高度轉(zhuǎn)變成了速度；高度轉(zhuǎn)變成了速度； B B. .蘋果的能量增加；蘋果的能量增加； C C. .勢能轉(zhuǎn)變成了動能；勢能轉(zhuǎn)變成了動能； D D. .蘋果的機械能不變。蘋果的機械能不變。C2022年7月2日星期

12、六 3 3. .相同的彈簧伸長量越大，彈簧的彈性相同的彈簧伸長量越大，彈簧的彈性勢能越大，在同一個彈簧秤下分別掛勢能越大，在同一個彈簧秤下分別掛5N5N和和3N3N的物體時，彈簧秤上彈簧具有的彈的物體時，彈簧秤上彈簧具有的彈性勢能（性勢能（ ） A A. .兩次具有相同的彈性勢能；兩次具有相同的彈性勢能； B B. .第一次比第二次的彈性勢能大；第一次比第二次的彈性勢能大； C C. .第一次比第二次的彈性勢能小第一次比第二次的彈性勢能小 ； D D. .無法比較其大小。無法比較其大小。B2022年7月2日星期六4. 4. 以豎直上拋的小球為例說明小球的勢以豎直上拋的小球為例說明小球的勢 能和

13、動能的轉(zhuǎn)化情況這個例子中能和動能的轉(zhuǎn)化情況這個例子中是否存在著能的總量保持不變？是否存在著能的總量保持不變？分析：豎直上拋運動的小球，首先由動能轉(zhuǎn)分析：豎直上拋運動的小球，首先由動能轉(zhuǎn)化為勢能，達到最高點時，動能為零，勢能化為勢能，達到最高點時，動能為零，勢能最大，在下落時，勢能逐漸減小，動能逐漸最大，在下落時，勢能逐漸減小，動能逐漸增大，勢能又轉(zhuǎn)化為動能在小球運動的過增大，勢能又轉(zhuǎn)化為動能在小球運動的過程中，小球的機械能總量保持不變。程中，小球的機械能總量保持不變。2022年7月2日星期六5.在伽利略的斜面實驗中，如果空氣阻力在伽利略的斜面實驗中，如果空氣阻力和摩擦阻力不能忽略不計，則下列說

14、法正和摩擦阻力不能忽略不計，則下列說法正確的是確的是( )A 動能和勢能之和仍然守恒動能和勢能之和仍然守恒 ； B 動能和勢能之和將增大；動能和勢能之和將增大；C 動能和勢能之和將逐漸減小，但總能量動能和勢能之和將逐漸減小，但總能量 還是守恒；還是守恒；D 以上說法均不正確。以上說法均不正確。C2022年7月2日星期六6. 6. 將一物體從粗糙斜面上滑下來，最終停到將一物體從粗糙斜面上滑下來，最終停到水平面上，這一過程中的能量轉(zhuǎn)化？水平面上，這一過程中的能量轉(zhuǎn)化？2022年7月2日星期六7.試定性說明下圖中表示撐桿跳運動的幾個階段：試定性說明下圖中表示撐桿跳運動的幾個階段：助跑、撐桿起跳、越橫

15、桿的能量轉(zhuǎn)化情況助跑、撐桿起跳、越橫桿的能量轉(zhuǎn)化情況 運動員的助跑階段，運動員的助跑階段，身體中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為人和桿的動能；身體中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為人和桿的動能；起跳時，起跳時，運動員的動能和身體中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為人的重力運動員的動能和身體中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為人的重力 勢能和勢能和 動能，使人體動能，使人體 上升至橫桿以上；上升至橫桿以上； 越過橫桿后，越過橫桿后，運動員的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能運動員的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能 答案答案 ： 化學(xué)能化學(xué)能動能動能重力勢能重力勢能動能動能分析：分析：8.伽利略的斜面實驗反映了一個重要事實：如果空伽利略的斜面實驗反映了一個重要事實：如果空氣阻力和摩擦力小到可以忽略不計

16、，小球必將準(zhǔn)確氣阻力和摩擦力小到可以忽略不計，小球必將準(zhǔn)確地終止于同它開始點相同的點，絕不會更高一點，地終止于同它開始點相同的點，絕不會更高一點，這說明，小球在運動過程中有一個這說明，小球在運動過程中有一個“東西東西”是不變是不變的，這個的，這個“東西東西”是是 ( ) ( ) A 彈力彈力 B 速度速度 C 勢能勢能 D 能量能量9.與物體的重力勢能有關(guān)的因素是（與物體的重力勢能有關(guān)的因素是（ ）A 物體的質(zhì)量物體的質(zhì)量 ； B 物體的速度；物體的速度； C 物體和參考平面之間的高度差物體和參考平面之間的高度差 ； D 物體的幾何尺寸大小。物體的幾何尺寸大小。10.伽利略斜面理想實驗使人們認(rèn)

17、識到引入能量概伽利略斜面理想實驗使人們認(rèn)識到引入能量概念的重要性。在此理想實驗中，能說明。能量在念的重要性。在此理想實驗中，能說明。能量在小球運動過程中不變的理由是（小球運動過程中不變的理由是（ ）A. 小球滾下斜面時，高度降低，速度增大小球滾下斜面時，高度降低，速度增大B. 小球滾上斜面時，高度增加，速度減小小球滾上斜面時，高度增加，速度減小C. 小球總能準(zhǔn)確地到達與起始點相同的高度小球總能準(zhǔn)確地到達與起始點相同的高度D. 小球能在兩斜面之間永不停止地來回滾動小球能在兩斜面之間永不停止地來回滾動一、伽利略斜面實驗表明一、伽利略斜面實驗表明 “ “有某一量是守恒的有某一量是守恒的”這個量叫做能

18、量。這個量叫做能量。二、能量二、能量 1.1.勢能：相互作用的物體憑借其位置而具有的勢能：相互作用的物體憑借其位置而具有的能量。包括能量。包括重力勢能和彈性勢能重力勢能和彈性勢能 2.2.動能：物體由于運動而具有的能量。動能：物體由于運動而具有的能量。三、三、“追尋守恒量追尋守恒量”的意義的意義 1.1.可行性：物質(zhì)在運動變化過程中存在守恒量?？尚行裕何镔|(zhì)在運動變化過程中存在守恒量。 2.2.重要性：物質(zhì)在運動變化過程中都要滿足一重要性：物質(zhì)在運動變化過程中都要滿足一定的守恒定律。定的守恒定律。小小 結(jié)結(jié)分析與解決物理問題的另一條思路分析與解決物理問題的另一條思路能量的觀點能量的觀點2022年7月2日星期六