第一节 追寻守恒量――能量

第七章机械能守恒定律第一节追寻守恒量——能量问题怎样理解“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．．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．名师点睛：“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(D)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．理想实验有时更能深刻反映自然规律，伽利略设想了一个理想实验，其中有一部分是经验事实，其余的则是理想化的推论．①减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度；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，直至倾角为零，小球要沿水平面做持续的匀速运动．(1)请将上述理想实验的设想步骤按正确的顺序排列________(只填写序号即可)．(2)在上述设想步骤中，有的是可靠事实，有的则是理想化的推论．下列关于事实和推论的分类正确的是()A．①是事实，②③④是推论B．②是事实，①③④是推论C．③是事实，①②④是推论D．④是事实，①②③是推论解析：本题考查伽利略的理想斜面实验，伽利略的理想斜面实验有其实际操作的部分，即步骤②.真实的情况是即使在最光滑的材料上，小球也不会达到原来的高度，但是材料越光滑，摩擦力越小，小球最终就越接近原来的高度．在此基础之上，伽利略进行了假设——没有摩擦，即进行科学、合理的推理论证便收获了能量的转化守恒的思想，但有些推理论证并没有在实际操作中实现．答案：(1)②③①④(2)B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．这类理想实验是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．．(多选)伽利略斜面实验中，小球从斜面A上离斜面底端高h处滚下斜面，通过最低点继续滚上另一斜面B，在小球运动的这一过程中，下列说法正确的是(AD)A．小球在斜面A上运动时，离斜面底端的竖直高度越来越小，小球的运动速度越来越大B．小球在斜面A上运动时，动能越来越小，势能越来越大C．小球在斜面B上运动时，速度越来越大，离斜面底端的高度越来越小D．小球在斜面B上运动时，动能越来越小，势能越来越大①行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下来；②流星在夜空中坠落，并发出明亮的光焰；③降落伞在空中匀速下降；④条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流．上述不同现象中所包含的相同物理过程是()A．物体的动能转化为其他形式的能量B．物体的势能转化为其他形式的能量C．物体的机械能转化为其他形式的能量D．其他形式的能转化为物体的机械能解析：汽车制动后受到摩擦阻力的作用，动能转化为内能；流星在空中坠落时受到空气阻力作用，动能和势能转化为内能；降落伞在空中匀速下降，受到空气阻力作用，势能转化为内能；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生感应电流，机械能转化为电能，最终又转化为内能，正确选项C.名师归纳：分析物体的能量变化情况时，首先要看物体在这一运动过程中具有哪些形式的能量，再根据各种能量分别由什么量决定，然后讨论它们之间的转化关系．同时要记住各种形式能量的总和一定守恒．►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)?答案：C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