高中物理 第7章 第1節(jié)追尋守恒量能量課件 新人教版必修2.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修遠兮吾將上下而求索 人教版 必修2 萬有引力與航天 第七章 1 1 1集合的概念 第一節(jié)追尋守恒量 能量 第七章 1 1 1集合的概念 蕩秋千是一種常見的娛樂活動 如果空氣阻力和秋千各部分的摩擦力可以忽略 秋千就會不停地擺動下去 這說明秋千在運動過程當(dāng)中有一個保持不變的 東西 你認為這個 東西 是什么 1 實驗現(xiàn)象讓靜止的小球沿一個斜面滾下 小球?qū)L上另一個對接斜面 沒有摩擦?xí)r ha hb 如圖所示 2 能量概念的建立始 末位置高度相同 小球運動中守恒的量叫 伽利略斜面實驗探究 能量 1 能量 1 一個物體如果具備了 的本領(lǐng)我們就說這個物體具有能量 2 能量是個狀態(tài)量 是 和物體的某一狀態(tài)對應(yīng) 能量概念 對外做功 標(biāo)量 2 勢能 1 由物體間的 和物體間的 決定的能量叫做勢能 如 重力勢能 彈性勢能 分子勢能 電勢能等 2 勢能是能量的一種具體形式 是 相互作用力 相對位置 標(biāo)量 3 動能 1 物體由于 而具有的能量叫動能 2 動能與物體的質(zhì)量和 有著密切的聯(lián)系 3 和物體運動過程中某一狀態(tài)相對應(yīng) 是 并且總為正值 4 一切 物體都具有動能 大到天體小到微觀粒子 運動 速度 標(biāo)量 運動 一 對 守恒量 的理解1 所謂 守恒 是指數(shù)值保持恒定 對于伽利略斜面實驗 我們可以這樣理解 如果空氣阻力和摩擦力小到可以忽略 小球必將滾到它原來的高度 小球好像記得 自己的起始高度 我們把小球 記得 的這個 東西 叫做守恒量 2 守恒量是自然界在變化過程中隱藏于現(xiàn)象中的一個反映其本質(zhì)的物理量 也就是說 自然界并不自動地展現(xiàn)其背后的本質(zhì) 規(guī)律和內(nèi)在聯(lián)系 所以尋找守恒量必須講究科學(xué)的方法 例如 觀察此消彼長的物理量 研究其相互的關(guān)系 科學(xué)構(gòu)思巧妙的實驗 精確地論證 推理和計算等 伽利略的斜面實驗反映了一個重要的事實 如果空氣阻力和摩擦力小到可以忽略 小球必將準確地終止于同它開始點相同高度的點 決不會更高一點 也不會更低一點 這說明 小球在運動過程中有一個 東西 是不變的 這個 東西 應(yīng)是 a 彈力b 勢能c 速度d 能量答案 d 解析 在伽利略的斜面實驗中 小球從一個斜面滾到另一個斜面 斜面彈力是不同的 勢能先減小后增大 速度先增大后減小 所以a b c錯 不變的 東西 應(yīng)是能量 包括動能和勢能 d對 二 理解動能 勢能的含義1 動能說到動能 一定要有運動著的物體 例如 當(dāng)伽利略釋放小球后 小球開始運動 獲得速度 運動著的小球就具有了動能 流動的河水 如下圖甲所示 吹來的風(fēng)即流動的空氣 如下圖乙所示 運轉(zhuǎn)的天體 繞原子核旋轉(zhuǎn)的電子等都具有動能 2 勢能它必須有相互作用的物體 而且一定與其位置有關(guān) 例如 小球受到地球施于它的重力作用 當(dāng)伽利略把小球從桌面提高到斜面上起始點的高度時 他就賦予了小球一種形式的能量 勢能 當(dāng)我們將彈簧拉伸或者壓縮時 彈簧各部分發(fā)生相互作用 各部分的相對位置與彈簧自然伸長時發(fā)生了變化 我們也就賦予了彈簧一定的勢能 三 勢能和動能的相互轉(zhuǎn)化從伽利略的斜面實驗我們可以看出 勢能和動能可以相互轉(zhuǎn)化 如果斜面是光滑的 且空氣阻力忽略不計 小球總可以沿斜面b上升到原來的高度 這說明了動能和勢能在相互轉(zhuǎn)化過程中能量是守恒的 古代戰(zhàn)爭中常用滾木和檑石作為武器來阻止敵人的進攻 你能用所學(xué)的知識說明其中的科學(xué)道理嗎 這種戰(zhàn)術(shù)適用于哪種情況 怎樣才能使殺傷力更大 為什么 答案 滾木和檑石的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能 利用其動能來殺傷敵人 這種戰(zhàn)術(shù)適用于據(jù)高防守 提高其高度 增大其質(zhì)量才有更大的殺傷力 動能越大 作用效果越強 尋找守恒量 解析 通過實驗不難發(fā)現(xiàn) 在伽利略實驗中有空氣阻力的情況下 小球滾上b斜面高度減小了 因此與物體上升的高度對應(yīng)的重力勢能減小了 能量看起來不再守恒 由此引發(fā)兩方面的思考 其一 物體系統(tǒng)減少的能量哪兒去了 是消失了嗎 其二 如果沒有消失 它轉(zhuǎn)化為哪種形式出現(xiàn) 球減少的重力勢能是否等量地以另一種形式出現(xiàn) 若球減少的重力勢能以另外的形式等量出現(xiàn) 則能量仍是守恒的 聯(lián)系所學(xué)過的知識和生活中的經(jīng)驗知道 球在運動過程中有摩擦便會產(chǎn)生熱 與物體的高度 速率對應(yīng)的機械能有一部分轉(zhuǎn)化為大量分子組成的系統(tǒng)的熱運動 設(shè)計精確的實驗 收集測量這部分熱能 便可以驗證守恒量的存在 原創(chuàng)題 2013年6月20日 神舟十號 航天員王亞平在 天宮一號 開展基礎(chǔ)物理實驗 為全國青少年進行太空授課 她將擺球拉開一定距離后放手 擺球并沒有來回擺動 如圖所示 這是為什么 此時我們探究的守恒量 能量 還存在嗎 答案 小球處于完全失重狀態(tài) 存在解析 在 天宮一號 中的物體處于完全失重狀態(tài) 與重力有關(guān)的一切物理現(xiàn)象都消失了 所以小球不會來回擺動 此時小球隨 天宮一號 一起繞地球高速旋轉(zhuǎn) 其動能與勢能之和保持不變 即能量守恒 能量的相互轉(zhuǎn)化 解析 對過山車來說 從最高處向最低處運動時 高度在減小 勢能在減少 同時其速度在增大 動能在增加 對下落的果實來講 其能量轉(zhuǎn)化情況與過山車的情景相似 對斜拋物體來說 斜向上運動階段 高度增大 速度減小 動能轉(zhuǎn)化為勢能 斜向下運動階段 高度減小 速度增大 勢能又轉(zhuǎn)化為動能 答案 a 過山車從高處到低處勢能減少 動能增加 勢能轉(zhuǎn)化為動能 從低處到高處速度減小 高度增大 動能減少 勢能增加 動能轉(zhuǎn)化為勢能 b 下落的果實 果實的勢能轉(zhuǎn)化為動能 c 斜拋的物體 斜向上運動過程 動能轉(zhuǎn)化為勢能 斜向下運動過程 勢能轉(zhuǎn)化為動能 點評 本題主要突出動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化 體現(xiàn)轉(zhuǎn)化過程中的守恒問題 下圖是上海 明珠線 某車站的設(shè)計方案 由于站臺建得稍高 電車進站時要上坡 出站時要下坡 忽略斜坡的摩擦力 你能分析這種設(shè)計的優(yōu)點嗎 答案 這樣設(shè)計的主要優(yōu)點在于節(jié)約電能 解析 電車進站前雖關(guān)閉了電動機 但仍具有動能 可使電車爬上斜坡 這是將動能轉(zhuǎn)化為勢能儲存 出站時 電車可利用斜坡再將勢能轉(zhuǎn)化成動能 可見 這種設(shè)計方案可以節(jié)約電能 易錯點 對 守恒量 認識不清導(dǎo)致錯誤案例 如果我們把相互作用的物體憑借其位置而具有的能量叫做勢能 把物體由于運動而具有的能量叫做動能 那么 伽利略的斜面實驗可以給我們一個啟示 這個啟示正確的是 小球在斜面a上運動時 小球離地面的高度減小 速度增加 小球的速度是由高度轉(zhuǎn)變而來的 小球在斜面b上運動時 小球離地面的高度增加 速度減小 小球的高度是由速度轉(zhuǎn)變而來的 小球在斜面a上運動時 小球離地面的高度減小 速度增加 小球的動能是由勢能轉(zhuǎn)化而來的 小球在斜面b上運動時 小球離地面的高度增加 速度減小