2013追寻守恒量—能量.ppt

追寻守恒量 能量 1 本节课任务 追 某个量 寻 某个守恒量 保持不变的量 追寻守恒量有必要吗 物理学的任务是发现普遍的自然规律 因为这样的规律的最简单的形式之一表现为某种物理量的不变性 所以对于守恒量的寻求不仅是合理的 而且也是极为重要的研究方向 诺贝尔物理学奖获得者劳厄 物理学规律 甚至是普遍的自然规律 在结构上通常有两种最基本的形式 第一 形如 X Y 而揭示因果关系的规律 第二 形如 X X 而表现守恒特征的规律 爱迪生测灯泡的体积 有一次 爱迪生把一只灯泡 还没有制成成品 交给他的助手阿普顿 让他计算出这只灯泡的体积是多少 阿普顿是普林斯顿大学数学系的毕业生 又去德国深造了一年 数学程度相当不错 他拿着这只梨形的灯泡 打量了好半天 又特地找来皮尺 上下量了尺寸 画了剖视图 立体图 还列了一道又一道的算式 一个小时过去了 爱迪生着急了 走近一看 在阿普顿面前 好几张白纸上写满了密密麻麻的算式 思考与讨论 1 爱迪生是怎样测出灯泡体积的 2 爱迪生测量灯泡体积的原理是什么 守恒量 水的体积 怎么去追寻呢 两个同学下象棋 不小心棋盘被打翻了 一颗棋子找不到了 一位同学就找啊找 最终在房间的某个角落找到了 支持这位同学找下去的信念是什么 物体不会凭空消失 也不会凭空产生 物质是守恒的 情景一 情景二 A杯 B杯 守恒的特点 过程中有变化 变化中有不变量寻找守恒量的方法 找出减少量和增加量 并探究它们之间的关系 O O O O 记得 自己的初始位置 O O O O 记得 自己的初始位置 记得 并不是物理学的语言 物理学家把这一事实说成是 某个量是守恒的 有一个事实 如果你愿意 也可以说是一条定律 支配着至今所知的一切自然现象 这条定律称做能量守恒定律 它指出某一个量 我们把它称为能量 在自然界经历的多种多样的变化中它不变化 那是一个最抽象的概念 诺贝尔物理学奖获得者费恩曼 小资料 伽利略的理想实验 小球 记得 原来的高度 伽利略理想斜面实验 斜面均光滑 高度 速度 此消彼长 什么是不变的 实验表明 斜面上的小球在运动过程中好像 记得 自己起始的高度 或与高度相关的某个量 后来的物理学家把这一事实说成是 某个量是守恒的 并且把这个量叫做能量或能 说明 1 能量与物体的运动相对应 是对物体不同运动形式的一种量度 2 不同的运动形式对应不同的能量 单摆中的小球 类似实验 滚摆中的轮子 能量 在伽利略斜面实验中 将小球提高到起始点的高度时 小球被赋予一种形式的能量 势能 相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能 potentialenergy 它们具有势能 捏瘪的球 举高的杠铃 被弹高的人 物体由于运动而具有的能量叫做动能 kineticenergy 在伽利略斜面实验中 释放小球后 小球开始运动 获得速度 小球被赋予一种形式的能量 动能 它们都具有动能 飞行的火箭 奔驰的汽车 机械能 动能与势能的总和 当小球由最高点沿斜面A运动到达最低点时 能量怎样变化 想一想 势能消失 动能 参考面 速度最大 高度为0 小球到达最低点 参考面 势能去了哪里 用 能量 怎样描述伽利略斜面实验 机械能 各种形式的能量无处不在 各种能量之间能相互转化吗 例举生活中的能量转化的事例 放爆竹时 爆竹腾空飞起冬天人们在阳光下取暖反复弯折铁丝 铁丝发热除了以上这些你还能举出一些例子吗 例1 以竖直上抛的小球为例说明小球的势能和动能的转化情况 这个例子中是否存在着能的总量保持不变 竖直上抛运动的小球 首先由动能转化为势能 达到最高点时 动能为零 势能最大 在下落时 势能逐渐减小 动能逐渐增大 势能又转化为动能 在小球运动的过程中 小球的机械能总量保持不变 例2 滑雪运动员沿光滑斜面下滑 在下滑过程中 动能 势能如何变化 能量守恒吗 解析 运动员沿光滑斜面下滑 速度变大 高度降低 故其动能越来越大 势能越来越小 由于斜面光滑 没有其他能量生成 因此机械能守恒 注意 能量总是守恒的 但动能与势能的和不一定守恒 在存在摩擦力的情况下 机械能 动能与势力的和 不守恒 例如木箱沿斜面匀速下滑过程中 存在摩擦生热现象 总能量是守恒的 但机械能不守恒 例3 在光滑地面上 一弹簧一端固定竖直墙上 另一端连着一个小球 用力压缩弹簧 释放后 试分析能量转化关系 分析 弹簧被压缩 贮存了能量 弹性势能 然后又逐渐转化为小球的动能 当弹簧恢复到原长时 势能为零 球的动能最大 在弹簧伸长过程中 球的动能减少 弹簧的势能又增加 球在往复运动过程中 球的动能与弹簧的势能相互转化 总的能量不变 1 下列实例中 动能转化为势能的是 A 竖直上抛的正在上升的小球 B 上紧发条的玩具汽车汽车正在行驶 C 从高处下落的石块 D 从斜槽上滚下的小球 A 课堂练习 解析 B C D中均为势能转化为动能 A中为重力势能转化为小球的动能 2 苹果从树上掉下时 速度越来越大 下列说法正确的是 A 高度转变成了速度B 苹果的能量增加C 势能转变成了动能D 苹果的机械能不变 C 3 相同的弹簧伸长量越大 弹簧的弹性势能越大 在同一个弹簧秤下分别挂5N和3N的物体时 弹簧秤上弹簧具有的弹性势能 A 两次具有相同的弹性势能B 第一次比第二次的弹性势能大C 第一次比第二次的弹性势能小D 无法比较其大小 B 4 将一物体从粗糙斜面上滑下来 最终停到水平面上 这一过程中的能量转化 一 伽利略斜面实验表明 有某一量是守恒的 这个量叫做能量 二 能量1 势能 相互作用的物体凭借其位置而具有的能量 2 动能 物体由于运动而具有的能量 3 机械能 动能与势能的总和 小结 伽利略的斜面实验使人们认识