高一物理：7.1《追寻守恒量》课件（人教必修2）

欢迎进入物理课堂 7 1追寻守恒量课件 人教版必修2 情景切入自然界存在各种不同形式的能量 机械能 动能和势能 内能 电能 化学能 核能等等 各种不同形式的能量可以相互转化 在转化过程中遵从能量守恒这个基本原理 如图 这一章我们将探究动能 势能及其相互转化的规律 知识导航前面我们学习了运用牛顿运动定律和运动学知识来解决力学问题的方法 本章引入了功和能 动能 势能 等重要物理量和动能定理 机械能守恒定律等重要规律 为我们解决力学问题开辟了新的途径 功和能的概念是物理学中的重要概念 能的转化和守恒定律是自然界最基本的客观规律 功和能的转化关系不仅为解决力学问题开辟了一条重要途径 能量观点 同时它也是分析解决电磁学 热学等领域中问题的重要依据 因此本章内容在整个物理学中占有重要地位 本章第1节追寻守恒量 既展示了能量概念的发展过程 又介绍了科学研究和发展的一个重要方向 第2 3节主要学习做功多少 做功快慢的决定性因素及应用 第4 5节通过重力做功的讨论得出重力势能的概念并进一步探究弹性势能的决定性因素 第6 7节探究 学习动能及动能定理 第8 9 10节学习 验证机械能守恒定律 并拓展到能量守恒定律 本章的重点是功 功率 动能 势能的概念及其动能定理 机械能守恒定律两个重要规律 难点是动能定理和机械能守恒定律在各种不同情况下的具体应用 学法指导1 科学探究是物理学中的重要研究手段 在本章的学习中同学们应结合教材中的探究内容 通过亲自动手做实验体验探究过程的曲折和乐趣 提高探究过程中的学习质量 增强对科学探究的理解 逐步提高自己科学探究的能力 2 逐步加深理解功和能的概念及功能关系 是学习本章教材的基本线索 做功的过程是能量转化的过程 不同形式能量之间的转化只有通过做功才能实现 动能和重力势能的定量表达式就是按照这一思路通过探究来确定的 同学们如果能够结合具体问题逐步理解这一线索 不但有助于把这一章知识融会贯通 而且有助于同学们今后从能量的角度学习其他部分知识 3 解决力学问题 同学们往往习惯于运用牛顿运动定律和运动学知识解决 以为这样具体可信 而不习惯于从能量的观点和守恒的思想来分析 但是从本章学习过能量之后同学们会发现从能量的观点来分析和解决 往往会给力学问题的解决带来很大的方便 因此从本章起同学们应注意培养自己从能量的观点分析 解决问题的能力 荡秋千是一种常见的娱乐活动 见下图 如果空气阻力和秋千各部分的摩擦力可以忽略 秋千就会不停地摆动下去 这说明秋千在运动过程当中有一个保持不变的 东西 你认为这个 东西 是什么 1 如下图所示 若不计摩擦阻力 小球从斜面A某一高度滚下 无论斜面B比斜面A陡些或缓些 小球总会 该点高度与它出发时的 在物理学中 把这一事实说成是 并且把这个量叫做 简称 2 如下图所示 相互作用的物体凭借其 而具有的能量叫做 3 如下图所示物体由于 而具有的能量叫做 4 下图表示撑杆跳运动的几个阶段 助跑 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 答案 1 在B斜面的某点停下来高度相同有某一量是守恒的能量能2 位置势能3 运动动能4 化学能 动能 重力势能 动能 1 一个物体如果具备了对外做功的本领我们就说这个物体具有能量 2 能量是个状态量 是标量 和物体的某一状态对应 1 由物体间的相互作用力和物体间的相对位置决定的能量叫做势能 如 重力势能 弹性势能 分子势能 电势能等 2 势能是能量的一种具体形式 是标量 相同的弹簧伸长量越大 弹簧的弹性势能越大 在同一个弹簧秤下分别挂5N和3N的物体时 弹簧秤上弹簧具有的弹性势能 A 两次具有相同的弹性势能B 第一次比第二次的弹性势能大C 第一次比第二次的弹性势能小D 无法比较其大小答案 B解析 弹簧受的外力越大 弹簧伸长量越大 所以弹性势能越大 1 物体由于运动而具有的能量叫动能 如 流动的水 如下图甲所示 吹来的风即流动的空气 如下图乙所示 运转的天体 绕原子核旋转的电子等都具有动能 2 动能与物体的质量和速度有着密切的联系 3 和物体运动过程中某一状态相对应 是标量 并且总为正值 4 一切运动物体都具有动能 大到天体小到微观粒子 古代战争中常用滚木和檑石作为武器来阻止敌人的进攻 你能用所学的知识说明其中的科学道理吗 这种战术适用于哪种情况 怎样才能使杀伤力更大 为什么 答案 滚木和檑石的重力势能转化为动能 利用其动能来杀伤敌人 这种战术适用于据高防守 提高其高度 增大其质量才有更大的杀伤力 动能越大 作用效果越强 1 自然界在千变万化的过程中 存在着一些守恒量 它是自然界在变化过程中隐藏于现象中的一个反映其本质的物理量 2 寻找守恒量必须讲究科学的方法 如观察此消彼长的物理量 研究其相互的关系 科学构思巧妙的实验 精确地论证推理和计算等 3 寻找守恒量需要大量富有创造性地艰苦细致的工作和坚韧不拔的毅力及持之以恒的精神 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 东西 是不变的 这个 东西 应是 A 弹力B 势能C 速度D 能量 解析 在伽利略的斜面实验中 小球从一个斜面滚到另一个斜面 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A B C错 不变的 东西 应是能量 包括动能和势能 D对 答案 D 点评 伽利略的理想实验为能量概念的建立和能量守恒定律的发现奠定了良好的基础 这也正是这一实验的重大意义所在 在伽利略实验中 如果空气阻力和摩擦阻力不能忽略 人们要寻找的守恒量还存在吗 如图所示 答案 通过实验不难发现 在伽利略实验中有空气阻力的情况下 小球滚上B斜面高度减小了 因此与物体上升的高度对应的重力势能减小了 能量看起来不再守恒 由此引发两方面的思考 其一 物体系统减少的能量哪儿去了 是消失了吗 其二 如果没有消失 它转化为哪种形式出现 球减少的重力势能是否等量地以另一种形式出现 若球减少的重力势能以另外的形式等量出现 则能量仍是守恒的 联系所学过的知识和生活中的经验知道 球在运动过程中有摩擦便会产生热 与物体的高度 速率对应的机械能有一部分转化为大量分子组成的系统的热运动 设计精确的实验 收集测量这部分热能 便可以验证守恒量的存在 试分析下列事例中能量转化的情况 解析 对过山车来说 从最高处向最低处运动时 高度在减小 势能在减少 同时其速度在增大 动能在增加 对下落的果实来讲 其能量转化情况与过山车的情景相似 对斜抛物体来说 斜向上运动阶段 高度增大 速度减小 动能转化为势能 斜向下运动阶段 高度减小 速度增大 势能又转化为动能 答案 a 过山车从高处到低处势能减少 动能增加 势能转化为动能 从低处到高处速度减小 高度增大 动能减少 势能增加 动能转化为势能 b 下落的果实 果实的势能转化为动能 c 斜抛的物体 斜向上运动过程 动能转化为势能 斜向下运动过程 势能转化为动能 点评 本题主要突出动能和势能可以相互转化 体现转化过程中的守恒问题 2008年北京奥运会上 我国射箭运动员在比赛中屡屡获胜 如图所示 请你分析一下在射箭过程中能量是如何转化的 答案 在射箭过程中 运动员将弓拉开的过程 是把人体的生物能转化为弓的弹性势能 把箭射出的过程 是将弓的弹性势能转化为箭的动能 下图是上海 明珠线 某车站的设计方案 由于站台建得稍高 电车进站时要上坡 出站时要下坡 忽略斜坡的摩擦力 你能分析这种设计的优点吗 解析 电车进站前虽关闭了电动机 但仍具有动能 可使电车爬上斜坡 这是将动能转化为势能储存 出站时 电车可利用斜坡再将势能转化成动能 可见 这种设计方案可以节约电能 答案 这样设计的主要优点在于节约电能 点评 能量具有多种形式 能量能够进行转移 不同形式地能量之间还可以进行转化 在转化和转移的过程中 能量的总量虽保持不变 但不同形式能量的特征是不同的 我们要想方设法使能量朝有利于人类的方向转化 2004年12月26日 国际标准时间00 58 50 一股压抑许久的 怒气 从印度洋深处狂躁地迸发而出 里氏9 0级 美国地震局测定 地震劈开周围的海水 形成一道道相距百十公里的弧形水幕 以每小时800公里的起始速度排山倒海般向四周袭去 巨浪呼啸 以摧枯拉朽之势 越过海岸线 越过田野 迅猛地袭击着岸边的城市和村庄 瞬时人们都消失在巨浪之中 港口所有设施 被震塌的建筑物 在狂涛的洗劫下 被席卷一空 事后 海滩上一片狼藉 到处是残木破板和人畜尸体 地震海啸给人类带来的灾难是十分巨大的 试查阅有关资料 谈一谈此次海啸中存在哪些能量转化 答案 1 印度洋深处积聚着内能 2 内能转化为地震波的能量 3 地震波的能量使岩石震动 海浪狂啸 4 高速的巨浪具有很大的动能和势能 给人类带来巨大灾难 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全