追寻守恒量

3.1 追寻守恒量——能量

学习目标

1.知道守恒是自然界的重要规律。

2.知道相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能。

3.知道物体由于运动而具有的能量叫做动能。

4.初步领会能量转化与守恒的思想。

自主学习

1.伽利略在理想斜面实验中(如图7-1-1所示)，发现一个启

发性的事实：无论斜面陡些或缓些，小球最后总会在斜面上的某

图7-1-1

点速度变为0，这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的竖直高

度。在物理学中，我们把这一事实说成是“某个量是的”，并且把这个量叫做。

2.相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做。

3.物体由于运动而具有的能量叫做。

4.在伽利略的理想斜面实验中，小球沿斜面滚下的过程中，高度减小了，相应的减少，而物体的速度变大，增加；当小球沿斜面升高时速度变小，减少，但它的高度在增大，增加，当小球的速度变为0时，其全部都转化为。动能可以转化为势能，势能也可以转化为动能，二者可以转化。

自我检测

1.（单选）诺贝尔物理学奖获得者费恩曼曾说过：“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……”这条定律就是（）

A.牛顿第一定律

B.牛顿第二定律

C.牛顿第三定律

D.能量守恒定律

2.（单选）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，小球必将准确地终止于同它开始点相同高度的点，决不会更高一点，也不会更低一点。这说明，小球在运动过程中有一个“量”是不变的，这个“量”应是（）

A.弹力

B.势能

C.速度

D.能量

3.（多选）下列说法中正确的是（）

A.能量只是以势能和动能两种形式存在

B.能量只是存在于具有一定高度或运动状态的物体中

C.任何物体均具有能量

D.能量存在形式多种多样，且不同形式之间可以相互转化，并且转化过程中总能量是守恒的

课内探究

一、能量概念的建立

1.阅读教材第55页第1至第5自然段。

2.展示伽利略斜面实验（如图7-1-2所示）。 通过读书和观看伽利略斜面实验思考讨论以下问题。 （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？

二、势能、动能

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呢？如何定义这些能量？这些能量与哪些因素有关？

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？

问题展示：演示滚摆实验和单摆实验（如图7-1-3所示）,观察滚摆和单摆的运动情况。

可看出：滚摆和单摆上升过程中 能转化为 能，下降过程中 能

滚摆 单摆

图7-1-3

图7-1-2

转化为能；滚摆和单摆在运动过程中的高度，这是由于造成的。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。

例1 （单选）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

例2 （多选）对竖直向上抛出的小球（不考虑空气阻力），涉及的能量转化情况，下列说法正确的是（）

A.小球在上升过程中将动能转化为势能

B.小球在下降过程中将动能转化为势能

C.小球在最高点势能最大

D.小球在最低点势能最大

巩固练习

1.如图7-1-4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，图中错误!未找到引用源。三点分别表示小球摆动过程中的

三个不同位置，其中错误!未找到引用源。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，小球在错误!未找到引用源。点的势能

(选填“大于”“等于”或“小于”)在错误!未找到引用源。点的动能。

图7-1-4

2.（多选）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实验

C.在伽利略的斜面实验中，只有错误!未找到引用源。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，并且使错误!未找到引用源。斜面变成水平，则可以使小球沿平面运动到无穷远处

3.（多选）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.内燃机的做功冲程将内能转化为动能

D.煤炭燃烧的过程中能量不守恒