【中学教材全解】2014-2015学年人教版高中物理必修2 第7章 第1节 追寻守恒量――能量

追寻守恒量——能量学习目标：1.了解守恒思想的重要性。2.知道能量概念的形成过程。3.理解动能、势能及能量的概念。4.能独立分析伽利略斜面实验的能量转换和守恒关系。5.能列举不同形式的能量可以相互转化并守恒的实例。第1节重点理解动能、势能的含义，体会能量转化、守恒的普遍存在性。难点追寻守恒量，建立能量概念的过程。重点难点导入新课“挽弓当挽强，用箭当用长；射人先射马，擒贼先擒王。”这是一首杜甫的诗。撑杆跳高运动员总是要充分地助跑才能取得好的成绩。如图所示，请同学们思考下面的问题：（1)撑杆跳高运动员是以高度来计成绩的，而他为什么要提高自己的速度呢？难道速度和高度之间有什么联系吗？（2)这体现了一种什么过程？一、能量概念的建立提出问题思考讨论以下问题：（1）诺贝尔物理学奖获得者费恩曼曾说：“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……”这条定律是什么定律？（2）举例说明自然现象和人类的任何活动都离不开能量。（3）伽利略斜面实验说明：“小球”释放后会重新回到原来的高度，小球好像“记得”自己的起始高度。这一事实说明了什么？（4）把小球从桌面提高到一定高度时，我们赋予小球一种什么形式的能量？一、能量概念的建立（1）这条定律是能量守恒定律。（2）自然现象和人类的任何活动都离不开能量，如：流动的江水具有动能；高处水库里储存的水具有势能；现代化的生活离不开电能；现代交通工具离不开燃料燃烧释放的化学能；绿色植物的生长需要太阳能。（3）这一事实说明“某个量是守恒的”，并且把这个量叫做能量。（4）把小球从桌面提高到一定高度时，我们赋予小球一种势能。归纳总结：二、势能、动能提出问题1.能量在不同的情况下有不同的表现形式，在伽利略的实验中共涉及哪几种不同的能量？如何定义这些能量？这些能量与哪些因素有关？归纳总结：在伽利略的实验中共涉及势能和动能两种不同的能量；相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能；物体由于运动而具有的能量叫做动能；势能与物体的相对位置有关；动能与物体的速度有关。二、势能、动能提出问题2.在伽利略斜面实验中，（1）当小球沿斜面从高处由静止滚下时，小球的高度不断减小，而速度不断增大，说明了什么？（2）当小球从斜面底端沿另一个斜面向上滚动时，小球的位置不断升高，而速度不断减小，说明了什么问题？（3）“小球”释放后为什么会重新回到原来的高度，说明了什么？二、势能、动能归纳总结：（1）当小球沿斜面从高处由静止滚下时，小球凭借其位置而具有的能量——势能不断减少，而由于运动而具有的能量——动能不断增加，即物体的势能转化为动能。（2）当小球从斜面底端沿另一个斜面向上滚动时，小球凭借其位置而具有的能量——势能不断增加，而由于运动而具有的能量——动能不断减少，即物体的动能转化为势能。（3）“小球”释放后会重新回到原来的高度，说明了“小球”在运动过程中能量守恒，即机械能守恒。二、势能、动能提出问题3.实验演示：演示滚摆实验和单摆实验（如图所示）,观察滚摆和单摆的运动情况，分析物体动能和势能之间的转化情况；滚摆和单摆在运动过程中的高度如何变化？这是什么原因造成的？归纳总结：滚摆和单摆上升过程中动能转化为势能，下降过程中势能转化为动能；滚摆和单摆在运动过程中的高度会越来越小，这是由于空气阻力造成的。如果空气阻力可以忽略，则滚摆和单摆在运动过程中的最大高度不会变化。典型例题例1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，则下列说法中正确的是（）A.小球的动能和势能之和仍然守恒B.小球的动能和势能之和将增大C.小球的动能和势能之和将逐渐减小，但总能量还是守恒的D.以上说法都不正确解析：若空气阻力和和摩擦阻力不能忽略，那么小球在运动过程中由于摩擦力的作用不断产生内能，而小球在运动过程中遵守能量守恒定律，故小球的动能和势能之和将逐渐减小，所以选项C正确，选项A、B、D错误。答案：C典型例题例2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。在这个例子中是否存在着能的总量保持不变？解析：竖直上抛的小球，首先由动能转化为势能，达到最高点时，动能为0，势能达到最大。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。巩固练习1.如图所示，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，在点重力势能最大；如果没有空气阻力的影响，小球在a点的势能（选填“大于”“等于”或“小于”)在b点的动能。ba、c等于巩固练习2.关于伽利略的斜面实验，下列描述正确的是（）A.伽利略的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的斜面实验C.在伽利略的斜面实验中，只有B斜面“坡度”较缓才有可能使小球上升到同样的高度D.设想在伽利略的斜面实验中，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BD巩固练习3.关于能量转化的说法中正确的是（）A.举重运动员把重物举起来，体内的一部分化学能转化为重力势能B.电流通过电阻丝使电能转化为内能C.内燃机的做功冲程是内能转化为动能D.煤炭燃烧的过程中能量不守恒ABC布置作业完成[课时学案]中交流讨论的内容