71追寻守恒量

1、7.1 追寻守恒量追寻守恒量第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 “有一个事实，如果你愿意，也有一个事实，如果你愿意，也可以说一条定律，支配着至今所知可以说一条定律，支配着至今所知的一切自然现象的一切自然现象这条定律称做这条定律称做能量守恒定律能量守恒定律。它指出某一个量，。它指出某一个量，我们把它称为我们把它称为能量能量，在自然界经历，在自然界经历的多种多样的变化中它不变化。那的多种多样的变化中它不变化。那是一个最抽象的概念是一个最抽象的概念” 诺贝尔物理学奖获得者费恩曼诺贝尔物理学奖获得者费恩曼小资料小资料等高等高如果斜面光滑如果斜面光滑，当小球到达，当小球到达B斜面斜面的的 h高度

2、高度时，时，速度为速度为0。 这一特点说明小球在这一特点说明小球在运动过程中，有一个量不运动过程中，有一个量不变，即存在守恒量。变，即存在守恒量。1伽利略斜面实验伽利略斜面实验通过以上实验我们可通过以上实验我们可以观察到以观察到斜面上的小球斜面上的小球、单摆中的小球单摆中的小球、滚摆中的滚摆中的轮子轮子好像好像“记得记得 ”自己起自己起始的高度（或与高度相关始的高度（或与高度相关的某个量）。的某个量）。 后来的物理学家把后来的物理学家把这一事实说成是这一事实说成是“某个某个量是守恒的量是守恒的”,并且把这并且把这个量叫做个量叫做能量能量或或能能。能量无处不在能量无处不在 你能否根据你能否根据“

3、速度速度”与与“高度高度”的关系，的关系，将伽利略斜面实验的运动过程抽象化？将伽利略斜面实验的运动过程抽象化？小球由小球由加速加速过程过渡到过程过渡到减速减速过程，恢过程，恢复到原来的复到原来的高度高度；加速过程与减速过程中与加速过程与减速过程中与高度高度有关的有关的一个物理量在变化的同时，一个与一个物理量在变化的同时，一个与速速度度有关的物理量也在变化；有关的物理量也在变化；与与高度高度有关的物理量的变化有关的物理量的变化引起引起了另了另一个与一个与速度速度有关的物理量的变化。有关的物理量的变化。想一想想一想2势能和动能势能和动能在伽利略斜面实验中，将小球提高到在伽利略斜面实验中，将小球提高

4、到起始点的高度时，小球被赋予一种形式的起始点的高度时，小球被赋予一种形式的能量能量势能。势能。相互作用的物体凭借其位置而具有的相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做能量叫做势能势能（potential energy）。名词解释名词解释ABhv0 = 0它们具有它们具有势能势能球球杠铃杠铃被弹高的人被弹高的人当小球由最高点沿斜面当小球由最高点沿斜面 A 运动到达最低点运动到达最低点时，能量怎样变化？时，能量怎样变化？想一想想一想ABhv0 = 0势能消失势能消失动能动能全全部部参考面参考面速度最大速度最大高度为高度为0小球到达最低点小球到达最低点（参考面）（参考面）势能去了势能去了哪里？哪里？

5、用用“能量能量”描述伽利略斜面实描述伽利略斜面实验验 物体由于运动而具有的能量叫做物体由于运动而具有的能量叫做动能动能（kinetic energy）。名词解释名词解释运动着的汽车具有运动着的汽车具有动能动能飞驰的足球具有飞驰的足球具有动能动能高速飞行的火箭具有高速飞行的火箭具有动能动能ABhv0 = 0h想一想想一想v0 = 0用用“能量能量”描述伽利略斜面实描述伽利略斜面实验验回顾回顾用用“力力”描述伽利略斜面实验描述伽利略斜面实验为了为了提高小球提高小球，人施加了，人施加了与重力相反的力与重力相反的力。当当释放小球释放小球时，时，重力重力使小球滚下斜面。使小球滚下斜面。在在斜面的底部斜面

6、的底部，小球由于，小球由于惯性惯性而滚上斜面。而滚上斜面。ABhv0 = 0GGF 从从“力力”的角度分析伽利略斜面实验的的角度分析伽利略斜面实验的运动过程，有何不足之处？运动过程，有何不足之处？不能表达和解释一个重要的事实：不能表达和解释一个重要的事实： 如果如果空气阻力和摩擦力小空气阻力和摩擦力小到可以忽略，到可以忽略，小球必将准确的终止于同它开始点小球必将准确的终止于同它开始点相同的相同的高度高度，决不会更高一点，也决不会更低一，决不会更高一点，也决不会更低一点。点。 这说明这说明某种某种“东西东西”在小球运动过程在小球运动过程中是不变的中是不变的，这个，这个“东西东西”就是就是能量能量

7、。想一想想一想“追寻守恒量追寻守恒量”的意义的意义 （1）可行性：物质在运动变化过）可行性：物质在运动变化过程中存在守恒量。程中存在守恒量。 （2）重要性：物质在运动变化过）重要性：物质在运动变化过程中都要满足一定的守恒定律。程中都要满足一定的守恒定律。1. 下列实例中下列实例中,动能转化为势能的是动能转化为势能的是 ( ) A. 竖直上抛的正在上升的小球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上紧发条的玩具汽车汽车正在行驶.C. 从高处下落的石块从高处下落的石块D. 从斜槽上滚下的小球从斜槽上滚下的小球A课堂练习课堂练习解析：解析：B、C、D中均为势能转化为动能中均为势能

8、转化为动能 A中为重力势能转化为小球的动能中为重力势能转化为小球的动能 2. 以竖直上抛的小球为例说明小球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？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，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中，小球的机械能总量保持

9、不变 3. 举出生活中的一个例子，说明不举出生活中的一个例子，说明不同形式的能量之间可以互相转化同形式的能量之间可以互相转化 例：游乐园中的例：游乐园中的海盗船，如果没有摩海盗船，如果没有摩擦力和空气阻力，船擦力和空气阻力，船在摇摆时都能达到一在摇摆时都能达到一定的高度这说明实定的高度这说明实际生活中的问题理想际生活中的问题理想化后，确实存在着某化后，确实存在着某一物理量是不变的一物理量是不变的“能量能量”概念发展史简介概念发展史简介 1. 伽利略对摆的论证伽利略对摆的论证为后人认识机为后人认识机械能守恒开辟一途径。械能守恒开辟一途径。 2. 莱布尼兹提出的物体运动的量与物体莱布尼兹提出的物体

10、运动的量与物体速度平方成正比被科里奥利称为速度平方成正比被科里奥利称为“活力活力”。 3. 英国物理学家杨（英国物理学家杨（T.Young）(在光的干在光的干涉方面作出贡献涉方面作出贡献)将将 mv2/2 称作能量。称作能量。课外拓展课外拓展 4. 热学中永动机不可能实现的确认和各种热学中永动机不可能实现的确认和各种物理现象之间的普遍联系的发现，导致了能量物理现象之间的普遍联系的发现，导致了能量守恒定律的最终确立。守恒定律的最终确立。 5. 能量守恒定律的发现最重要的贡献者当推能量守恒定律的发现最重要的贡献者当推迈耶（迈耶（M.Meyer）、焦耳（）、焦耳（J.P.Joule）和亥姆霍）和亥姆霍兹（兹（H.von.helmholtz）三位伟大的科学家。）三位伟大的科学家。 6. 能量守恒是自然界的基本规律能量守恒是自然界的基本规律. 自然界自然界的一切过程都必须满足能量守恒，但满足能量的一切过程都必须满足能量