高中物理 第7章 第1节 追寻守恒量 能量期末课时同步复习课件 新人教版必修2.ppt

第一节追寻守恒量 能量 满江红 游览刘家峡水电站 成绩辉煌 叹人力 真正伟大 回忆处 新安鸭绿 都成次亚 自力更生遵教导 施工设计凭华夏 使黄河驯服成电流 兆千瓦 绿水库 高大坝 龙门吊 千钧闸 看奔腾泄水 何殊万马 一艇风驰过洮口 千岩壁立疑 巫峡 想将来 高峡出平湖 更惊讶 随着库区绿化和游览项目的不断完善 库区周围山岭塬台 绿树成荫 游人如织 地处高原峡谷的刘家峡水库 被誉为 高原明珠 1 了解自然界中存在的守恒量 能量概念 2 知道什么是物体的势能 什么是物体的动能 3 通过守恒量的探究分析 激发同学们对自然界规律奥妙的探究兴趣 培养探究思维能力 课前预习 一 能量概念的引入伽利略的斜面实验中 小球在另一个斜面上停下的位置总是与它出发时的竖直高度 看起来好像 记得 自己的起始高度 由这一事实我们认为 有某一个量是 的 并且把这个量称为能量 二 动能和势能1 动能 物体由于 而具有的能量 2 势能 相互作用的物体凭借 而具有的能量 相等 守恒 运动 位置 三 运用动能和势能的概念来描述伽利略的理想斜面实验1 小球从斜面滑下 动能 势能 2 小球滑上斜面 动能 势能 3 在动能与势能相互转化的过程中 两者的总量保持 4 一切运动变化无论属于什么运动形式 反映什么样的物质特性 都要满足一定的 守恒定律 增加 减小 减小 增加 不变 怎样理解 能量 1 物体具有能量就能够对外做功 流动的河水能够推动水轮机做功 高处的重锤落下能够把木桩打入地里做功 被压缩了的弹簧能够把物体弹开做功 高温高压的气体膨胀时能够带动机器做功 可见 流动的河水 高处的重锤 被压缩了的弹簧 高温高压的气体 等都具有能量 2 能量的多样性 自然界中存在着各种不同的运动形式 不同的运动形式对应不同形式的能量 如 机械运动对应着机械能 热运动对应着内能 电磁运动对应着电磁能 原子核内部的变化对应着原子能等 3 能量是一个状态量 是标量和物体所处的某一状态对应 名师提示 能量 这一物理量与我们前面学习的 力 速度 等量不一样 能量 的引入是在物理学发展中追寻守恒量的一个重要事例 尝试应用 1 伽利略的斜面实验反映了一个重要的事实 如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略 小球必将准确地达到与它出发时相同高度的点 绝不会更高一点 也不会更低一点 这说明小球在运动过程中有 某个量 是不变的 这个 量 应是 a 力b 势能c 速度d 能量解析 在伽利略的斜面实验中 小球从一个斜面到另一个斜面 斜面弹力是不同的 势能先减小后增大 速度先增大后减小 所以选项a b c错误 不变的 量 应是能量 包括动能和势能 选项d正确 答案 d 怎样认识动能和势能 能量与物体的运动相对应 是对物体不同运动形式的统一量度 不同的运动形式对应不同的能量 1 势能 相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能 注意 两物体间有相互作用力 物体才会有势能 势能是与两物体相对位置有关的能量 又叫位能 例如 地面附近的物体被提到一定的高度而具有的能量叫重力势能 拉伸 压缩的弹簧 拉开的弓具有的能量叫弹性势能 2 动能 物体由于运动而具有的能量叫做动能 动能是一个状态量 动能的大小与物体的运动方向无关 只与物体的质量和运动速度的大小有关 例如 高速运动的炮弹具有很大的动能 可能穿透军舰厚厚的钢板进入船体 运动的水流 气流 风 可以推动叶轮转动而使发电机发电 不同的运动形式在相互转化的过程中对应的能量也在不断地转化着 总的能量守恒意味着运动是守恒的 能量守恒定律使人类对自然界有了本质的定量认识 3 关于动能和重力势能的大小比较 动能 势能都是标量 只有大小没有方向 动能虽然具有 相对性 但动能不会为负值 势能具有相对性 对于选定的参考零势能面来说 任何物体在此处的势能都为零 在参考面以上 物体的势能为正 在参考面以下则为负值 名师提示 两物体间有相互作用力 物体才会有势能 势能是与两物体的相对位置有关的能量 又叫位能 动能是与运动速度有关的能量 静止的物体动能为零 质量相同的物体速度越大 动能越大 尝试应用 2 在某灾区上空沿水平方向匀速飞行的一架飞机 正在向灾区空投救灾物资 在空投过程中 飞机的动能和重力势能变化情况是 a 动能 重力势能都在增加b 动能 重力势能都在减小c 动能减小 重力势能增大d 动能增大 重力势能减小 解析 飞机在水平方向上匀速飞行 虽然速度和高度都没发生变化 但飞机正向灾区空投救灾物资 在这个过程中飞机整体的质量减小了 所以a c d错 b正确 答案 b 伽利略的理想斜面实验 关于伽利略的斜面实验 下列描述正确的是 a 伽利略斜面实验对于任意斜面都适用 都可以使小球在另一个斜面上上升到同样的高度b 只有斜面光滑时 才有可能重复伽利略实验c 在伽利略斜面实验中 只有b斜面 坡度 较缓才有可能使小球上升到同样高度d 设想在伽利略斜面实验中 若斜面光滑 并且使b斜面变成水平 则可以使小球沿平面运动到无穷远处 解析 在伽利略斜面实验中 必须是阻力不计 斜面光滑 时 小球才能在另一个斜面上上升到相同高度 而不管另一个斜面的倾角多大 所以 在a b c选项中a c错 b项正确 当b斜面的倾角减小到接近0 时 小球仍欲在斜面上上升到同样高度 所以d项中设想是合理的 答案 bd名师归纳 伽利略的理想斜面实验虽然是想象中的实验 但它是建立在可靠的事实基础之上的 这类理想实验以可靠的事实为基础 经过抽象思维 抓住主要因素 忽略次要因素 从而更深刻地揭示了自然规律 采用理想实验说明问题是物理学的一种常用方法 理想实验在物理学的发展中起着重要的作用 变式应用 1 关于伽利略的理想实验 有下列实验和推论 1 减小第二个斜面的倾角 小球在这个斜面上仍然能达到原来的高度 2 两个对接的斜面 让静止的小球沿一个斜面滚下 小球将滚上另一个斜面 3 如果没有摩擦 小球将上升到原来的高度 4 继续减小第二个斜面的倾角到零 小球将沿水平面做持续的匀速运动 上述步骤中有一个是实验事实 其他的是理想化的推论 事实是 推论是 解析 上述步骤中 只有 2 是可以实际观察到的 而其他步骤只是在实验事实基础上的合理推论 在实际实验中 只能接近 不能实现 答案 2 1 3 4 用能量转化和守恒分析问题 下图表示撑杆跳高运动的几个阶段 助跑 撑杆起跳 越横杆 试定性地说明在这几个阶段中能量的转化情况 势能 使人体上升到横杆以上的高度 越过横杆后 运动员的重力势能转化为动能 答案 见解析名师归纳 同一物体在不同过程中 涉及的能量转化形式可能不同 应分析不同过程中的能量转化 建立能量守恒模型分析能量转化情况 变式应用 2 神舟七号 载人飞船是中国神舟号飞船系列之一 是用长征号二号f火箭发射升空的 如图所示 神舟七号 飞船进入太空后 首先在轨道倾角为42 4 近地点高度为200km 远 地点高度为350km的椭圆轨道上平稳运行 它在椭圆轨道上运行的过程中 动能和势能如何变化 假设飞船在运行过程中机械能守恒 解析 飞船从远地点向近地点运动过程中 势能减少 又飞船运行过程中机械能守恒 故飞船动能增加 反之 飞船从近地点向远地点运动时 势能增加 动能减少 答案 见解析 基础练 1 关于动能 下列说法中正确的是 a 运动物体所具有的能量叫做动能b 动能的大小只与物体的速度有关c 无论选什么样的参考系 同一物体的动能都相同d 以上叙述都不对 解析 物体由于运动具有的能量为动能 a正确 动能的大小与质量和速度大小有关 b错 选择不同的参考系 物体的速度大小不一样 动能不同 c错 答案 a 2 在伽利略的斜面实验中 小球停下来的高度为h1与它出发时的高度h2相同 我们把这一事实说成是 有某个量守恒 下面说法中正确的是 a 小球在运动的过程中速度是守恒的b 小球在运动的过程中高度是守恒的c 小球在运动的过程中动能是守恒的d 小球在运动的过程中能量是守恒的 解析 伽利略的斜面实验中 小球的高度 速度 势能都随时间变化 而能量恒定不变 故只有d正确 答案 d 3 体积相同的实心铜球和木球放在同一水平桌面上 铜球静止 木球在桌面上做匀速直线运动 则 a 铜球的动能小于木球的动能b 铜球的重力势能小于木球的重力势能c 铜球的机械能一定小于木球的机械能d 铜球的机械能一定等于木球的机械能 解析 铜球静止 没有动能 木球运动着 具有动能 铜球和木球都在水平桌面上 离地面的高度相同 但铜球的质量大于木球的质量 因此铜球的重力势能大于木球的重力势能 机械能等于物体的势能与动能之和 铜球的动能为零 但重力势能大 木球的动能大 但重力势能较小 由于不知它们的具体大小 所以无法比较铜球和木球机械能的大小 答案 a 4 下列现象中 物体动能转化为势能的是 a 秋千在最高处荡向最低处b 张开的弓把箭水平射出去c 骑自行车匀速驶上斜坡d 正在腾空上升的礼花弹 解析 正在腾空上升的礼花弹 高度越来越高 上升的速度越来越慢 所以是动能转化为势能 秋千在荡向最低处时 速度越来越快 是势能转化为动能 匀速驶上斜坡的自行车 动能没变 势能增加 用弓把箭射出是弹性势能转化为动能 所以a b c不对 答案 d 5 一只乒乓球由高处静止下落撞击地板后又上升 在整个过程中 不考虑空气阻力 乒乓球动能和势能的转化情况是 a 重力势能 动能 重力势能b 动能 弹性势能 重力势能c 动能 弹性势能 动能 重力势能 动能d 重力势能 动能 弹性势能 动能 重力势能 解析 乒乓球由于被举高而具有重力势能 在下落过程中 高度降低 速度增大 重力势能减小 动能增大 在撞击地板的一瞬间 由于球发生形变 球的动能转化为球的弹性势能 球在恢复原状的过程中 弹性势能又转化为球的动能 使球产生一个反方向的速度 如不考虑机械能的损失 则此速度与球撞击地板前的速度大小相同 向上跳起 在上升过程中 动能又逐渐化成重力势能 直至动能为零 从下落到反弹上升的全过程中 经历的能量变变化过程是 重力势能 动能 弹性势能 动能 重力势能 答案 d 6 自由摆动的秋千摆动幅度越来越小 下列说法正确的是 a 机械能守恒b 能量正在消失c 只有动能和重力势能的相互转化d 减少的机械能转化为内能 但总能量守恒 解析 秋千在摆动时由于存在阻力 动能与势能之和逐渐减小 减少的机械能转化为内能 但总能量不变 答案 d 提高练 7 如图 一根不可伸长的细绳拴着一个小球在竖直平面内摆动 图中a b c三点分别表示小球摆动过程中的三个不同位置 其中a c等高 在小球摆动的整个过程中 动能最大时是在 点 a b c三点 在 点时重力势能大 如果没有空气阻力的影响 小球在a点的动能 在c点的动能 解析 小球从高处下落的过程中 势能转化为动能 所以b点动能最大 从低处向高处运动时势能增加 所以在a c两点的势能大 若没有空气阻力时 a点和c点动能相等 答案 ba c等于 8 如图所示 地面上竖直放置一根弹簧 其下端与地面固定连接 一物体从弹簧正上方距弹簧一定的高度处自由落下 则 a 物体刚接触弹簧时 物体的动能最大b 下降过程中动能先增大 后减小c 下降过程中 重力势能逐渐减小d 下降到最低点的过程中 能量不守恒 因为动能和重力势能都减小 解析 分析物体的受力情况可知 刚开始接触弹簧时 物体加速度向下 做加速运动 速度增大 动能增大 a错误 当kx mg时 物体做减速运动 运动到量低点时 速度为零 动能为零 b正确 整个下降过程中 物体的动能减小 重力势能减小 但都转化为弹簧的弹性势能 且转化过程中 能量守恒 c正确 d错误 答案 bc 9 请指出下列事例中能量变化的情况 解析 对过山车来说 从最高处向最低处