追寻守恒量-能量

第七章机械能守恒定律

第1节追寻守恒量能量

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“=Y”而揭示因果关系的规律;第二、形如“=”而表现守恒特征的规律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追寻守恒量的示范性案例OOO“记得”自己的初始位置小球“记得”原来的高度猜想什么量是守恒的？伽利略理想斜面实验（斜面均光滑）ABhh‘在A斜面上：a＝gsinα＝h/sinα＝v2/2ah=v2/2gABhh’αβ在B斜面上：a’＝－gsinβ’＝h’/sinβ=（0－v2）/2a’h’=v2/2g∴h’＝h证明无摩擦小球的运动经历了几个过程？有什么特点？小球高度降低的同时，速度在增加；高度升高的同时，速度在减小。ABhh‘“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。小球的运动情况：小球高度降低的同时，速度在增加；高度升高的同时，速度在减小。分析小球运动中，是否存在守恒量呢？ABhh’αβ高度？速度？通过以上实验我们可以观察到斜面上的小球、单摆中的小球、滚摆中的轮子好像“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。类似实验：单摆中的小球滚摆中的轮子初中学过的能量形式相互作用的物体凭借其位置而具有的能，叫做势能。物体由于运动而具有的能，叫做动能。跟高度有关的物理量跟速度有关的物理量重力势能和弹性是能它们具有重力势能球杠铃流动的水它们具有弹性势能起跳时的跳板它们都具有动能飞驰的足球奔驶的赛车高速飞行的火箭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ABhv0=0动能全部参考面速度最大高度为0势能消失小球到达最低点（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机械能：动能与势能的总和。名词解释猜想什么量是守恒的？动能和势能之和守恒，即机械能守恒ABhh‘机械能和内能之和守恒理想斜面实验实际斜面实验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？“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CD课堂练习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课堂练习4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．课堂练习5在伽利略的斜面实验中，如果空气阻力和摩擦阻力不能忽略不计，则下列说法正确的是A动能和势能之和仍然守恒B动能和势能之和将增大C动能和势能之和将逐渐减小，但总能量还是守恒D以上说法均不正确课堂练习C6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？课堂练习7下图表示撑杆跳运动的几个阶段：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．

运动员的助跑阶段，身体中的化学能转化为人和杆的动能；起跳时，运动员的动能和身体中的化学能转化为人的重力势能、弹性势能和动能，使人体上升至横杆以上；越过横杆后，运动员的重力势能转化为动能．答案化学能→动能→重力势能→动能课堂练习分析：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。包括重力势能和弹性势能2、动能：物体由于运动而具有的能量。三、“追寻守恒量”的意义1、可行性：物质在运动变化过程中存在守恒量。2、重要性：物质在运动变化过程中都要满足一定的守恒定律。课堂小结分析与解决物理问题的另一条思路——能量的观点讨论思考虽然煤、石油、天然气资源有限，但自然界中的能量在转化的过程中也是守恒的，那么我们为什么还要节约资源？比如我们烧掉一块煤，它的能量虽然并没有消失，但却经过转化随着二氧化碳和其他气体一起散发到空间中去了。虽然燃烧过程中能量并没有消失，但我们却再也不能把同一块煤重新烧一次来做同样的功了。热力学第二定律解释了这个现象。它告诉我们每当能量从一种状态转化到另一种状态时，我们会“得到一定的惩罚”。这个惩罚就是我们损