高中物理必修二 7-1 追寻守恒量

举出生活中的一个例子， 例1 举出生活中的一个例子，说明不同形 式的机械能之间可以相互转化． 式的机械能之间可以相互转化． 你的例子是否向我们提示， 你的例子是否向我们提示，转化过程中能 的总量保持不变? 的总量保持不变 做自由落体运动的物体在下落过程中， 做自由落体运动的物体在下落过程中，势能 不断减少，动能不断增加，在转化的过程中， 不断减少，动能不断增加，在转化的过程中，动 能和势能的总和不变． 能和势能的总和不变．
诺贝尔物理学奖获得者费恩曼曾说： 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， “有一个事实，如果你愿意，也可说一条 定律， 定律，支配着至今所知的一切自然现 这条定律称做能量守恒定律． 象……这条定律称做能量守恒定律．它指 这条定律称做能量守恒定律 出有某一个量，我们把它称为能量，在自 出有某一个量，我们把它称为能量， 然界经历的多种多样的变化中它不变 那是一个最抽象的概念……” 化．那是一个最抽象的概念 然而，正是这个最抽象的概念， 然而，正是这个最抽象的概念，却是 物理学中最重要， 物理学中最重要，意义也最深远的概念之 一．
1、 势能：相互作用的物体凭借其位置而 势能：相互作用的物体凭借其位置而 的物体凭借其位置 具有的能量叫势能． 具有的能量叫势能． 2、重力势能？ 、重力势能？ 由于物体被举高而具有的能叫重力势能． 由于物体被举高而具有的能叫重力Hale Waihona Puke Baidu能．
物体由于运动而具有的能叫动能
运用势能和动能这两个物理概念简化伽利略 理想斜面实验的描述： 理想斜面实验的描述： 当伽利略释放小球后，小球开始运动， 当伽利略释放小球后，小球开始运动，获得 速度，当它到达斜面的底部时， 速度，当它到达斜面的底部时，已经处于桌面的 平面上．势能消失，转化成动能． 平面上．势能消失，转化成动能． 当小球继续沿另一斜面升高时，它会变慢， 当小球继续沿另一斜面升高时，它会变慢， 因而不断失去动能，但它的高度在增加， 因而不断失去动能，但它的高度在增加，势能不 断被“回收” 当小球到达最高点时， 断被“回收”，当小球到达最高点时，其全部动 能转化为势能， 能转化为势能，小球相对桌面的高度又达到它在 实验起始时的高度． 实验起始时的高度．
3．下列关于新陈代谢的叙述中错误的是( A ) ．下列关于新陈代谢的叙述中错误的是 A．新陈代谢过程是生物体自我更新的过程，因 ．新陈代谢过程是生物体自我更新的过程， 只存在物质变化， 此，只存在物质变化，不涉及能量的转化 B．新陈代谢过程遵循质量守恒定律 ． C．新陈代谢过程遵循能量的转化与守恒定律 ． D．新陈代谢过程中物质变化的同时，伴随着能 ．新陈代谢过程中物质变化的同时， 量的转化 点拨： 点拨：自然界任何物质的运动都必须遵循能 量转化和守恒定律、质量守恒定律， 量转化和守恒定律、质量守恒定律，生命运动也 不例外， 、 正确 正确． 不例外，B、C正确．在物质变化过程中必须伴随 着能量转化，新陈代谢过程也不例外， 正确 正确． 着能量转化，新陈代谢过程也不例外，D正确．同 化作用过程中，生物摄取外界的营养物质， 化作用过程中，生物摄取外界的营养物质，通过 变化，转变成自身组成物质，同时贮存能量； 变化，转变成自身组成物质，同时贮存能量；在 异化作用过程中，有机物分解，同时释放能量． 异化作用过程中，有机物分解，同时释放能量．
能量在人们生活中占有十分重要的地位． 能量在人们生活中占有十分重要的地位．
“能量”是牛顿没有留给我们的少数力 能量” 学概念之一． 学概念之一． 但是在牛顿之前， 但是在牛顿之前，我们就能发现它的 萌芽． 萌芽． 能量及其守恒思想， 能量及其守恒思想，在伽利略的实验 中已经显现出来了． 中已经显现出来了．
可见，如果斜面是光滑的， 可见，如果斜面是光滑的，当小球到达 另一斜面的相同高度时，速度为零， 另一斜面的相同高度时，速度为零，小球好 记得”自己起始的高度， 像“记得”自己起始的高度，然后重复前面 的运动． 的运动． 记得” 不是物理学的语言， “记得” 不是物理学的语言，我们把 这一事实说成是“有某一量守恒的” 这一事实说成是“有某一量守恒的”，这个 量叫做能量． 量叫做能量． 能否给能量下一个具体的定义呢？ 能否给能量下一个具体的定义呢？
第五章 机械能及其守恒定律
1．追寻守恒量 ． 【知识目标】 知识目标】 1．理解能量．知道动能和势能的物理意义． ．理解能量．知道动能和势能的物理意义． 2．能独立分析伽利略理想斜面实验的能量转换 ． 关系． 关系． 3．知道能量这个物理量是如何产生的． ．知道能量这个物理量是如何产生的． 4．举例说明不同形式的能量之间是可以相互转 ． 化的． 化的． 重点】 【重点】 理解动能、势能的含义，体会能量守恒的思想． 理解动能、势能的含义，体会能量守恒的思想． 难点】 【难点】 在动能和势能转化的过程中体会能量守恒． 在动能和势能转化的过程中体会能量守恒．
问题1：跳高运动员要取得好的成绩怎么办？ 问题 ：跳高运动员要取得好的成绩怎么办？ 要充分地助跑． 要充分地助跑． 问题2：跳高运动员是以高度来计成绩的， 问题 ：跳高运动员是以高度来计成绩的，而他 们为什么要提高自己的速度呢? 们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? 难道速度和高度之间有什么联系吗 什么过程? 这体现了一种 什么过程 跳高运动员助跑速度越大， 跳高运动员助跑速度越大，所具有的动能 就越多，起跳时动能转化的重力势能就越多， 就越多，起跳时动能转化的重力势能就越多，最 终运动员跳起的高度就越大． 终运动员跳起的高度就越大． 实际上这是能量转化的一个过程． 实际上这是能量转化的一个过程．
化学能 重力势能
弹性势能 动 能
动 内
能 能
例4 试分析下列过程中各种形式的能量是如 何转化的？ 何转化的？ ①汽车沿盘山公路匀速爬坡。 汽车沿盘山公路匀速爬坡。 匀速爬坡 ②降落伞在空中匀速下降。 降落伞在空中匀速下降。 匀速下降 ①化学能转化成重力势能和内能，动能不变 化学能转化成重力势能和内能， ②重力势能减小，动能不变，机械能转化成 重力势能减小，动能不变， 内能
下图表示撑杆跳运动的几个阶段：助跑、 例2 下图表示撑杆跳运动的几个阶段：助跑、 撑杆起跳、越横杆． 撑杆起跳、越横杆．试定性地说明在这几个阶段 中能量的转化情况． 中能量的转化情况． 分析： 分析：运动员 的助跑阶段， 的助跑阶段，身体 中的化学能转化为 人和杆的动能； 人和杆的动能； 起跳时， 起跳时，运动 员的动能和身体中 的化学能转化为人的重力势能和动能， 的化学能转化为人的重力势能和动能，使人体上 升至横杆以上； 升至横杆以上； 越过横杆后，运动员的重力势能转化为动能． 越过横杆后，运动员的重力势能转化为动能． 化学能→动能 重力势能→动能 动能→重力势能 答案 化学能 动能 重力势能 动能
跳板跳水运动员在弹离跳板后， 例3 、跳板跳水运动员在弹离跳板后， 先上升到一定的高度， 先上升到一定的高度，在空中完成一系 列复杂而优美的动作后入水。 列复杂而优美的动作后入水。将运动员 视为质点，请你分析一下从运动员起跳 视为质点，请你分析一下从运动员起跳 到入水全过程，有哪些能量发生了转化？ 到入水全过程，有哪些能量发生了转化？
4．下面例子中，哪些是机械能转化为热能( AD ) ．下面例子中，哪些是机械能转化为热能 A．冬天同学们闹着玩，一会儿就不感到冷了 ．冬天同学们闹着玩， B．冬天在太阳的照射下，人感到暖烘烘的 ．冬天在太阳的照射下， C．冷天里喝一杯热水，马上感到暖和 ．冷天里喝一杯热水， D．钻木取火 ． 点拨：此题都是讲温度升高， 点拨：此题都是讲温度升高，温度要升高有 热传递和对物体做功两种方式． 热传递和对物体做功两种方式．热传递不必借助 于机械运动，而做功必须有机械运动伴随． 项 于机械运动，而做功必须有机械运动伴随．A项， 同学们闹着玩，是在活动，加速了血液循环， 同学们闹着玩，是在活动，加速了血液循环，所 以由机械能转化为热能． 、 都是热传递的结果 都是热传递的结果， 以由机械能转化为热能．B、C都是热传递的结果， 能量只发生转移，而没转化． 项 钻木取火， 能量只发生转移，而没转化．D项，钻木取火， 克服摩擦力做功，内能增加， 克服摩擦力做功，内能增加，温度升高是利用机 械能转化为热能． 械能转化为热能．
1．下列过程中属于内能转化为机械能的是( A ) ．下列过程中属于内能转化为机械能的是 A．放爆竹时，爆竹腾空飞起 ．放爆竹时， B．冬天人们在阳光下取暖 ． C．用酒精灯给水加热 ． D．反复弯折一根铁丝，铁丝变热 ．反复弯折一根铁丝， 点拨：放爆竹，将内能转化为机械能；冬天 点拨：放爆竹，将内能转化为机械能； 在阳光下取暖，将太阳的内能转移给了人体；用 在阳光下取暖，将太阳的内能转移给了人体； 酒精灯给水加热， 酒精灯给水加热，将酒精的化学能转化为水的内 反复弯折铁丝， 能，反复弯折铁丝，对铁丝做功将机械能转化为 内能，铁丝变热． 内能，铁丝变热．
理解势能时，可以把势能看作动能 理解势能时，可以把势能看作动能 的贮备能，则比较容易想象． 的贮备能，则比较容易想象． 这样的例子俯拾皆是： 这样的例子俯拾皆是： 一个被压紧的弹簧就具有势能， 一个被压紧的弹簧就具有势能，如 果把弹簧松开势能就变换成动能； 果把弹簧松开势能就变换成动能；
一个被举高的重物也具有势能， 一个被举高的重物也具有势能，因为如 举高的重物也具有势能 果把它松开，它便下落而获得动能． 果把它松开，它便下落而获得动能． 利用水力、潮汐、风力等发电。 利用水力、潮汐、风力等发电。 水力 等发电 单摆： 单摆：运动过程中物体的动能和势能是 可以相互转化的，如果没有摩擦和介质阻力， 可以相互转化的，如果没有摩擦和介质阻力， 物体好像“记得’’自己初始的高度， ’’自己初始的高度 物体好像“记得’’自己初始的高度，即某 一量是守恒的． 一量是守恒的．
伽利略的理想斜面实验． 伽利略的理想斜面实验．
小球从一个光滑斜面由静止滑下，并 小球从一个光滑斜面由静止滑下， 滑上另一个光滑斜面． 滑上另一个光滑斜面．
试分析和描述全部的物理过程． 试分析和描述全部的物理过程． 当释放小球时，由于受合外力不为零， 当释放小球时，由于受合外力不为零，小球 开始沿光滑斜面由静止开始做匀加速运动， 开始沿光滑斜面由静止开始做匀加速运动，当到 达最底端时，小球速度达到最大，然后， 达最底端时，小球速度达到最大，然后，在水平 段上，由于小球受合外力为零，做匀速直线运动， 段上，由于小球受合外力为零，做匀速直线运动， 直到水平段的末端． 直到水平段的末端． 在另一个斜面上，小球受合外力不为零， 在另一个斜面上，小球受合外力不为零，并 且与速度方面相反，小球做匀减速运动， 且与速度方面相反，小球做匀减速运动，直到速 度为零． 度为零．
对于能源的开发和利用， 对于能源的开发和利用，人们一直在不 断探索． 断探索． 我们中国人早就知道利用水资源做功． 我们中国人早就知道利用水资源做功． 据《天工开物》记载，有的水车利用水 天工开物》记载， 的势能做功， 的势能做功，有的水车则通过人力做功增加 水的机械能，以灌溉农田． 水的机械能，以灌溉农田． 19世纪在许多领域电能做功取代了蒸汽 世纪在许多领域电能做功取代了蒸汽 的内能做功，人们利用水力、火力、风力、 的内能做功，人们利用水力、火力、风力、 地热、潮汐等发电。 地热、潮汐等发电。 如今人们已经掌握把原子能转化为电能 的技术． 的技术．
2．我国是世界上第一产煤大国，煤的储藏量很大， ．我国是世界上第一产煤大国，煤的储藏量很大， 直到现在煤在我国仍作为第一能源， 直到现在煤在我国仍作为第一能源，煤中能量从 根本上说来源于( ) B 根本上说来源于 A．地热与地压的作用 ． B．光合作用固定的太阳能 ． C．细菌的分解和侵蚀作用 ． D． D．地球与其他天体的相互作用 点拨：现在人类使用的煤形成于古代， 点拨：现在人类使用的煤形成于古代，是由 古代的太阳能被古代的植物吸收发生光合作用转 化为化学能后， 化为化学能后，这些古代的植物在漫长的地质变 迁过程中转化成了煤．因此， 迁过程中转化成了煤．因此，可以说煤所具有的 化学能来源于古代的太阳能． 化学能来源于古代的太阳能．