2016-2017学年高中物理 第7章 机械能守恒定律新人教版必修2_2

成才之路 物理 路漫漫其修远兮 吾将上下而求索 人教版 必修 2 机械能守恒定律 第七章 第一节 追寻守恒量 能量 第七章 学习目标定位1 课堂情景切入2 知识自主梳理3 重点难点突破4 考点题型设计5 课 时 作 业7 易错案例剖析6 学习目标定位 * 知道能量的概念 * 理解动能和势能的概念与意义 * 了解日常生活中能量转化的事例，培养热爱生活的情趣 课堂情景切入 荡秋千是一种常见的娱乐活动。如果空气阻力和秋千各部分的摩擦力可以忽略，秋千就会不停地摆动下去，这说明 秋千在运动过程当中有一个保持不变的 “东西 ”，你认为这个 “东西 ”是什么？ 知识自主梳理 1 实验现 象 让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个对接斜面，没有摩擦时， hA_hB，如图所示。 2 能量概念的建立 始、末位置高度相同，小球运动中守恒的量叫 _。 伽利略斜面 实验 探究 能量 1 能量 (1)一个物体如果具备了 _的本领我们就说这个物体具有能量。 (2)能量是个状态量，是 _，和物体的某一状态对应。 2 势 能 (1)由物体间的 _和物体间的 _决定的能量叫做势能。如：重 力势能，弹性势能，分子势能，电势能等。 (2)势能是能量的一种具体形式，是 _。 能量概念 对外做功 标量 相互作用力 相对位置 标量 3 动 能 (1)物体由于 _而具有的能量叫动能。 (2)动能与物体的质量和 _有着密切的联系。 (3)和物体运动过程中某一状态相对应，是 _，并且总为正值。 (4)一切 _物体都具有动能，大到天体小到微观粒子。 运动 速度 标量 运动 重点难点突破 一、 对 “守恒量 ”的理解 1所谓 “守恒 ”是指数值保持恒定。对于伽利略斜面实验，我们可以这样理解，如果空气阻力和摩擦力小到可以 忽略，小球必将滚到它原来的高度，小球好像记得 “自己的起始高度 ”，我们把小球 “记得 ”的这个 “东西 ”叫做守恒量。 2守恒量是自然界在变化过程中隐藏于现象中的一个反映其本质的物理量，也就是说，自然界并不自动地展现其 背后的本质、规律和内在联系，所以寻找守恒量必须讲究科学的方法。例如，观察此消彼长的物理量、研究其相互的关系、 科学构思巧妙的实验、精确地论证、推理和计算等。 答案： C 解析： 在伽利略的斜面 实验 中，小球从一个斜面 滚 到另 一个斜面，斜面 弹 力是不同的， 势 能先减小后增大，速度先增 大后减小，所以 A、 B、 D错 ，守恒量 应 是能量，包括 动 能和 势 能， C对 。 二、理解 动 能、 势 能的含 义 1 动 能 说到动能，一定要有运动着的物体。例如，当伽利略释放小球后，小球开始运动，获得速度，运动着的小球就具有 了动能。流动的河水 (如下图甲所示 )，吹来的风即流动的空气 (如下图乙所示 )，运转的天体，绕原子核旋转的电子等都具有 动能。 2 势 能 它必须有相互作用的物体，而且一定与其位置有关。例如，小球受到地球施于它的重力作用，当伽利略把小球从桌 面提高到斜面上起始点的高度时，他就赋予了小球一种形式的能量 势能。当我们将弹簧拉伸或者压缩时，弹簧各部 分发生相互作用，各部分的相对位置与弹簧自然伸长时发生了变化，我们也就赋予了弹簧一定的势能。 三、 势 能和 动 能的相互 转 化 从伽利略的斜面实验我们可以看出，势能和动能可以相互转化。如果斜面是光滑的，且空气阻力忽略不计，小球总 可以沿斜面 B上升到原来的高度。这说明了动能和势能在相互转化过程中能量是守恒的。 答案： B是发电机， A是电动机。 瀑布的水流下来将水的重力势能转化为动能，水流推动水轮机带动发电机 B转动发电，是将机械能转化为电能，发 电机产生电流流经电动机 A时，又将电能转化为动能。 考点题型设计 寻 找守恒量 解析： 通过实验不难发现，在伽利略实验中有空气阻力的情况下，小球滚上 B斜面高度减小了，因此与物体 上升的高度对应的重力势能减小了，能量看起来不再守恒。由此引发两方面的思考：其一，物体系统减少的能量哪儿去了， 是消失了吗？其二，如果没有消失，它转化为哪种形式出现？球减少的重力势能是否等量地以另一种形式出现？若球减少的 重力势能以另外的形式等量出现，则能量仍是守恒的。 联系所学过的知识和生活中的经验知道，球在运动过程中有摩擦便会产生热，与物体的高度、速率对应的机械能有 一部分转化为大量分子组成的系统的热运动。 设计精确的实验，收集测量这部分热能，便可以验证守恒量的存在。 答案： 小球处于完全失重状态；存在 解析： 在 “天 宫 一号 ”中的物体 处 于完全失重状 态 ，与重 力有关的一切物理 现 象都消失了，所以小球不会来回 摆动 。此 时 小球随 “天 宫 一号 ”一起 绕 地球高速旋 转 ，其 动 能与 势 能之 和保持不 变 ，即能量守恒。 能量的相互 转 化 解析： 对过 山 车 来 说 ，从最高 处 向最低 处 运 动时 ，高度 在减小， 势 能在减少，同 时 其速度在增大， 动 能在增加； 对 下落的果 实 来 讲 ，其能量 转 化情况与 过 山 车 的情景相似； 对 斜抛物体来 说 ，斜向上运 动阶 段，高度增大，速度减小， 动 能 转 化 为势 能；斜向下运 动阶 段，高度减小，速度增大， 势 能又 转 化 为动 能。 答案： a过山车从高处到低处势能减少，动能增加，势能转化为动能；从低处到高处速度减小，高度增大 ，动能减少，势能增加，动能转化为势能。 b下落的果实：果实的势能转化为动能。 c斜抛的物体：斜向上运动过程，动能转化为势能；斜向下运动过程，势能转化为动能。 点 评 ： 本 题 主要突出 动 能和 势 能可以相互 转 化，体 现转 化 过 程中的守恒 问题 。 答案： 这样设计的主要优点在于节约电能。 解析： 电车进 站前 虽 关 闭 了 电动 机，但仍具有 动 能，可 使 电车 爬上斜坡， 这 是将 动 能 转 化 为势 能 储 存。出站 时 ， 电 车 可利用斜坡再将 势 能 转 化成 动 能。可 见 ， 这 种 设计 方案可 以 节约电 能。 易错案例剖析 小球在斜面 A上运动时，小球离地面的高度减小，速度增加，小球的动能是由势能转化而来的 小球在斜面 B上运动时，小球离地面的高度增加，速度减小，小球的势能是由动能转化而来的 A B C D 易 错