高中物理必修2第七章共242页文档

B．小球所受的合力不变
C．小球的动能不断减小
D．小球的重力势能增加
答案 A
2013-12-6
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2．下列物体中，具有动能的是(
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)
A．房顶上的瓦片
B．公路上行驶的汽车
C．课桌上的书本
D．路旁的大树
解析 本题考查动能的概念，根据动能的概念——运动
的物体具有的能量叫动能，可知B选项正确．
是被称为“疯子”的德国医生迈尔(1814—1878)．1840年迈
尔开始在汉堡独立行医，他对万事总要问个为什么，而且必
亲自观察、研究、实验．1840年2月22日，他作为一名随船
医生跟着一支船队来到了印度尼西亚．一天，船队在加尔各
达登陆，船员因水土不服都生起病来，于是迈尔依老办法给
船员们放血治疗．在德国，医治这种病时只需在病人静脉血
所产生的热量与电流强度的平方、导体的电阻以及通电时间
成正比．这就是焦耳定律．1841年10月，他的论文在《哲学
杂志》上刊出．随后，他又发现无论化学能，电能所产生的
热都相当于一定的功，即460千克(力)米/千卡．1845年，他
带上自己的实验仪器及报告，参加在剑桥举行的学术会
议．他当场做完实验，并宣布：自然界的力(能)是不能毁灭
诗：无中不能生有，任何存在的东西也不会消灭．看起来万
物是死了，但是实则犹生；正如一场春雨落地，霎时失去踪
影；可是草木把它吸收，长成花叶果实，依然欣欣向荣．
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由此可见，在很久以前人们就在变化中知寻识照找亮不梦变想 的东西 了．
其实，尽管这个世界是千变万化的，但这种变化并不是 没有规律的，主宰这些变化过程的是某些守恒量．让我们一 起来追寻这些守恒量吧！
实我们认为是“守恒量”，并且把这个量叫做能量或能．
2．守恒
宇宙中有各种形式的能量，并且它们之间可以相互转
化，能量在任何过程中都守恒．但要注意自然界中某几种形
式的能量转化与守恒是有条件．
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二、能量的转化
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各种不同形式的能量可以相互转化，并且在转化过程中
能量总是守恒的．
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方法探究
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一、关于守恒量
例1 试以“伽利略的斜面理想实验”为例，说明引入
能量概念的理由．
解析 从描述守恒量的角度进行分析．
如果不引入能量概念，我们也可以对“伽利略的斜面理
想实验”做这样的描述：“为了提高小球，伽利略施加了与
重力方向相反的力．当他释放小球时，重力使小球滚下斜
面．在斜面的底部，小球由于惯性而滚上另一斜面．”然
第六单元 万有引力与航天
课时10 行星的运动 课时11 太阳与行星间的引力 课时12 万有引力定律 课时13 万有引力理论的成就 课时14 宇宙航行
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课时15 经典力学的局限性 课时16 《万有引力与航天》小结
第七单元 机械能守恒定律
课时17 追寻守恒量 课时18 功 课时19 功率 课时20 重力势能 课时21 探究弹性势能的表达式 课时22 实验：探究功与速度变化的关
能．在小球运动的整个过程中，小球的能的总量保持不变．
答案 见解析
点评 在本题中，若存在空气阻力，则这一过程还伴随
着内能的转化，动能与势能的总量不再守恒，故某几种能量
的转化和守恒需要特定的条件．
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能量守恒定律的发现
这个伟大的定律的完成得益于三位科学家，最早的一位
法产生如此多的热量，无法光靠它维持人的体温．那体温是
靠全身血肉维持的了，而这又靠人吃的食物而来，不论吃肉
吃菜，都一定是由植物而来，植物是靠太阳的光热而生长
的 ． 太 阳 的 光 热 呢 ？ 太 阳 如 果 是 一 块 煤 ， 那 么 它 能 烧 4600
年，这当然不可能，那一定是别的原因了,是我们未知的能量
管上扎一针，就会放出一股黑红的血来，可是在这里，从静
脉里流出的仍然是鲜红的血．于是，迈尔开始思考：人的血
液所以是红的是因为里面含有氧，氧在人体内燃烧产生热
量，维持人的体温．这里天气炎热，人要维持体温不需要燃
烧那么多氧了，所以静脉里的血仍然是鲜红的．那么，人身
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上
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的
热量到底是从哪来的？顶多500克的心脏，知它识的照亮运梦动想 根本无
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新课标
物理必修二
目录
第五单元 曲线运动
课时1 曲 线 运 动 课时2 质点在平面内的运动 课时3 抛体运动的规律 课时4 实验：研究平抛运动 课时5 圆周运动 课时6 向心加速度 课时7 向心力 课时8 生活中的圆周运动 课时9 《曲线运动》小结
而，这样的描述无法表达在空气阻力和摩擦力小到可以忽略
的情况下，小球总是能够滚到与起始点相同的高度，无法描
述小球运动过程中的守恒量．因此，从描述守恒量的需求来
看，引入能量的概念是十分必要的．
答案 见解析
点评 引入能量的概念，是在物理学发展中追寻守恒量
的一个重要实例．
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例2 行驶中的汽车制动后滑行一段距知离识,照最亮后梦停想 下来；
一些奇怪的理论，就非常不礼貌地当场退出会场．
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焦耳没把人们的不理解放在心上，他继知续识照做亮实梦验想 ，这样
一直做了40年，他把热功当量精确到了423.9千克(力)米/千
卡．1847年，他带着自己新设计的实验又来到英国科学协会
的会议现场．在他极力恳求下，会议主席才给他很少的时间
说明：(1)某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增
加，且减少量和增加量一定相等．
(2) 某 个 物 体 的 能 量 减 少 ， 一 定 存 在 其 他 物 体 的 能 量 增
加，且减少量和增加量一定相等．
三、势能
同一物体位置越高，我们就认为它的势能越大．
1．定义：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫
授，可惜您再也不能和他讨论问题了．这样一个天才因为不
被人理解,已经跳楼自杀了,虽然没被摔死，但已经神经错乱
了．”
汤姆孙低下头，半天无语．一会儿，他抬起头，说道：
“真的对不起，我这才知道我的罪过．过去，我们这些人给
了您多大的压力呀．请您原谅，一位科学家在新观点面前有
时也会表现得很无知的．”一切都变得光明了，两人并肩而
植物吸收了它们，并生出化学物质……”可是，即使如此物
理学家们也无法相信他的话，很不尊敬地称他为“疯子”．
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另外两位是英国科学家焦耳 (1818—18知89识)和照亮数梦学想 教授威
廉·汤姆孙(1824—1907)．1840年，焦耳发现将通电的金属丝
放入水中，水会发热，通过精密地测试，他发现：通电导体
做势能．
2．特征：势能存在于相互作用的两物体之间，即势能
属于系统．
3．势能的表现形式：重力势能、弹性势能，以后还要
学到的电势能、分子势能等．
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四、动能
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定义：物体由于运动而具有的能量叫做动能．
说明：动能是一个状态量，动能的大小与物体的运动方
向无关，只与物体的质量和运动速度的大小有关．
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二、关于动能、势能
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例3 以竖直上抛的小球为例说明小球的势能和动能的
相互转化情况，在这个例子中是否存在着能的总量保持不
变？(空气阻力不计)
解析 竖直上抛运动的小球，在上升过程中动能转化为
势能，达到最高点时，动能为零，势能达到最大；在下落过
程中，势能逐渐减小，动能逐渐增大，势能又转化为动
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在啤酒厂里汤姆孙见到了焦耳，看着焦知耳识照的亮试梦验想 室里各
种自制的仪器，他深深为焦耳的坚韧不拔而感动．汤姆孙拿
出迈尔的论文，说道：“焦耳先生，看来您是对的，我今天
是专程来认错的．您看，我是看了这篇论文后，才感到您是
对的．”焦耳看到论文，脸上顿时喜色全失：“汤姆孙教
五、动能和势能的转化与守恒
图示为伽利略的理想斜面示意图．伽利略发现：无论斜
面B比斜面A陡些或缓些，小球最后总能上升到同一高度的斜
面上的某点，这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度
相同．这个过程中，势能先转化为动能，动能又转化为势
能，动能和势能的总量保持不变，因此小球还能上升到与出
发点等高处．
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儿的种子，会发芽，成长；鹅黄的幼芽会成长为一棵亭亭如
盖的巨树．这些构成树木的物质是从哪儿来的呢？是无中生
有的吗？木头燃烧后只剩下一点点灰；蜡烛燃烧后变得无影
无踪．它们都到哪儿去了呢？每到秋天，大地铺满了落叶；
可是，春天来了，这些落叶又不知到哪儿去了，难道是不翼
而飞了吗？ຫໍສະໝຸດ 2400 多 年 前 ， 古 希 腊 哲 学 家 德 谟 克 利 特 写 了 这 样 一 首
让他只做实验，不做报告．焦耳一边当众演示他的新实验，
一边解释：“你们看，机械能是可以定量地转化为热的，反
之一千卡的热也可以转化为423.9千克(力)米的功……”突然，
台下有人大叫道：“胡说，热是一种物质，是热素，他与功
毫无关系．”这人正是汤姆孙．焦耳冷静地回答道：“热不
能做功，那蒸汽机的活塞为什么会动？能量要是不守恒，永
了.他大胆地推出,太阳中心约2750万度(现在我们知道是1500
万度),迈尔越想越多,最后归结到一点：能量如何转化(转移)?
他一回到汉堡就写了一篇《论无机界的力》,并用自己的
方法测得热功当量为365千克(力)米/千卡.他将论文投到《物
理年鉴》,却得不到发表,只好发表在一本名不见经传的医学
杂志上.他到处演说：“你们看,太阳挥洒着光与热,地球上的
的，哪里消耗了机械力(能)，总得到相当的热．可台下那些
赫赫有名的大科学家对这种新理论都摇头，连法拉第也说：
“这不太可能吧．”当时的威廉·汤姆孙(1824—1907)是一位
数 学 教 授 ， 他 8 岁 随 父 亲 去 大 学 听 课 ， 10 岁 正 式 考 入 该 大
学，乃是一位科学奇才，而今天听到一个啤酒匠在这里乱嚷
系 课时23 动能和动能定理 课时24 机械能守恒定律 课时25 实验：验证机械能守恒定律 课时26 能量守恒定律与能源 课时27 《机械能守恒定律》小结
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第七单元 机械能守恒定律
课时17 追寻守恒量
课前导航
古人常常会看到一些百思不得其解的现象．一颗小不点
答案 B
点评 动能与物体的质量、速度有关，故也与参照系的
选取有关，没有特别说明的情况下一般选取大地为参照系．
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基础梳理
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知识精析
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一、概念
1．能量
能量是牛顿没有留给我们的少数力学概念之一，但是在
牛顿之前，我们就能发现它的萌芽．能量及其守恒的思想在
伽利略的实验中已经显现出来了．在伽利略的斜面实验中，
小球在另一个斜面上停下来的位置总是与它出发的竖直高度
相同，看起来好像小球“记得”自己的起始高度，由这一事
动机为什么总也造不成？”焦耳平淡的几句话顿时使全场鸦
雀无声．台下的教授们不由得认真思考起来，有的对焦耳的
仪器左看右看，有的就开始争论起来．
汤姆孙碰了钉子后,也开始思考,他自己开始做试验,找资
料,没想到竟发现了迈尔几年前发表的那篇文章，其思想与焦
耳的完全一致！他带上自己的试验成果和迈尔的论文去找焦
耳，他抱定负荆请罪的决心，要请焦耳共同探讨这个发现．
流星在夜空中坠落，并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速
下降．上述不同现象中所包含的相同的物理过程是( )
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．物体的能量从一种形式转化为其他形式
D．物体的能量只会减小不会增加
分析 一切运动过程都满足一定的守恒定律．能量是一
切运动物体最普遍的守恒量．
坐，开始研究起实验来．
1853年，两人终于共同完成能量守恒和转化定律的精确
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表述．
互动训练
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1．如图所示，用一轻绳系一小球悬于O点．现将小球拉
至水平位置，然后释放，不计阻力．小球下落到最低点的过
程中，下列表述正确的是[2009年高考·广东文科基础]( )
A．小球的机械能守恒
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的作用，机械能转化为
内能和光能；降落伞在空中匀速下降，受到空气阻力的作
用，势能转化为内能．故C选项正确．
答案 C
点评 能量转化有不同的过程与形式，而在不同的转化
过程中，能量的总量总是保持不变的，即能量是守恒的．
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