7.1追寻守恒量-能量
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文档简介
纳雍县第四中学2012-2013学年度第二学期物理必修二学案
7.1 追寻守恒量 ——能量
【学习目标】
（1）理解动能、势能及能量的概念与意义
（2）会分析动能与势能间的相互转化
（3）通过各种能量相互转化分析培养学生分析解决问题的能力
（4）通过了解人类追寻“能”这一守恒量的过程，体验守恒思想的重要意义
【学习重点】
1.理解动能、势能的含义
2.体会在动能和势能的转化过程中能量守恒
【自主学习 构建知识】
1.势能：
(1)物体凭借其_________而具有的能量叫做势能（Poctential energy）.
(2)正确理解势能的概念，必须理解位置的概念，物体（看作质点）所处的位置是一个空间点，在一维空间（数轴）上用（x）表示，在二维空间（平面直角坐标系）中用（x、y）表示；在三维空间中用（x、y、z）表示。本处不讨论势能的大小到底有哪些因素决定，仅要知道势能与位置有关，当位置改变时，势能也随之改变。
(3)势能和动能可以相互转化，在这种转化时，势能减少的同时，__________在增加，势能增加的同时，_________在减少。
2.动能：
(1)物体由于_________而具有的能量叫做动能（Kinetic energy）。
(2)正确理解动能的概念，必须理解运动的相对性，即前面学过的参考系问题，由于牛顿力学仅适用于________参考系，因此本处运动的参考系也是指____________，没有特殊说明，一般指地面参考系。本处不讨论动能到底由什么因素决定，但要知道当物体的速度大小发生变化时，物体的动能也将发生变化。
(3)动能可以和势能发生转化，在这种转化过程中，动能减少同时，__________在增加，动能增加的同时，_________在减少。
【新知探究】
探究一：能量的概念：
1. 伽利略斜面实验：
问题１：小球从光滑的斜面Ａ上从高为h1处由静止滚下，滚上另一光滑的斜面Ｂ，速度变为零时的高度为h２，h1和h２的大小关系怎样？如果减小斜面的倾角呢？通过分析你有什么发现？
２.结论：
针对训练１：关于伽利略的斜面实验,以下说法正确的是（ ）
A．无论斜面是否光滑,小球滚上的高度一定与释放的高度相同。
B．实际上,小球滚上的高度会比释放的高度要小一些。
C．只有在斜面绝对光滑的理想条件下,小球滚上的高度才与释放的高度相同。
D．伽利略的斜面理想实验反映了在小球的运动过程中存在某个守恒量。
探究二：势能、动能的概念:
问题２：小球从斜面A的某一高度由静止滚下，并运动到斜面B的同一高度，在这个过程中小球的速度和高度是如何变化的？
总结归纳：
势能：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．
动能：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．
问题３：在“伽利略斜面实验”中小球能量是怎样转化的？
针对训练２：在伽利略实验中，小球从斜面A上离斜面底端h高处滚下斜面，通过最低点后继续滚上另一个斜面B，小球最终会在斜面B上某点停下来而后又下滑，这点距斜面底端的竖直高度仍为h，在小球运动过程中，下列说法正确的是（ ）
Ａ．小球在A斜面上运动时，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A斜面上运动时，动能越来越小，势能越来越大
Ｃ．小球在B斜面上运动时，速度越来越大，离斜面底端的高度越来越小
Ｄ．小球在B斜面上运动时，动能越来越小，势能越来越大
思考与讨论：如果不采用能量的概念，用我们以前的语言能否解释这个实验？这种描述具有什么局限？
【典例分析】
例题：以竖直上抛的小球为例说明小球的势能和动能的转化情况。在这个例子中是否存在着能的总量保持不变？
解析：
思考：你还能举出生活中哪些能量相互转化的实例？
【教材补充】
弹性势能与动能间的转化
因弹簧的弹性形变产生的做功本领叫弹性势能。弹性势能的大小与弹簧的形变量有关，相关能量可以发生相互转化，在转化过程中，有一个量不变。如图所示，一个有小孔的球跟弹簧连接在一起，穿在一根水平的光滑杆上，弹簧的左端固定，此时小球静止在O点。现将小球向右拉动到B点后小球便在BC间运动起来(不计空气阻力)。试分析小球在下列四个过程中能量转化的情况，并完成下表。
小球的运动项目 由B至0 由O到C 由C至O 由O到B
动能的变化情况
势能的变化情况
动能和势能间的转化
动能和势能之和
【课后作业】
1、诺贝尔物理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．在图1所示的伽利略的斜面理想实验中（斜面光滑），以下说法正确的是 ( )
A．小球从A到B运动的过程动能保持不变
B．小球从A到B运动的过程势能减少
C．只有小球从B到C运动的过程中动能和势能的总和不变
D．小球在斜面CD上运动的最大距离等于AB
3．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
4．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．任何物质均具有能量
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
5．伽利略理想斜面实验使人们认识到引入能量概念的重要性。在此理想实验中，能说明能量在小球运动过程中不变的理由是 ( )
A．小球滚下斜面时，高度降低，速度增大 B．小球滚上斜面时，高度增加，速度减小
C．小球总是能准确地到达与起始点相同的高度 D．小球能在两斜面之间永不停止地来回滚动
6.关于伽利略的理想实验，有下列实验和推论：①减小第二个斜面的倾角，小球在这个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到零，小球将沿水平面做持续的匀速运动．上述步骤中有一个是实验事实．其他是理想化的推论．事实是________，推论是________。
7.在伽利略的斜面实验中，小球从斜面A上离斜面底端为h高处滚下斜面，通过最低点后继续滚上另一个斜面B，小球最后会在斜面B上某点速度变为零，这点距斜面底端的竖直高度仍为h.在小球运动过程中，下面的叙述正确的是( )
①小球在A斜面上运动时，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②小球在A斜面上运动时，动能越来越小，势能越来越大③小球在B斜面上运动时，速度越来越大，离斜面底端的高度越来越小④小球在B斜面上运动时，动能越来越小，势能越来越大
A．①② B．②③ C．①④ D．③④
8.在下列事例中，属于动能和势能相互转化、而动能和势能的总和保持不变的是( )
A．游乐园中的海盗船，如果没有摩擦和空气阻力，船在摇摆过程中的运动
B．在不计空气阻力的情况下，将一小球竖直上抛，小球从被抛出到落回抛出点过程的运动
C．物体以一定的初速度沿粗糙的固定斜面上滑而达到一定的高度
D．自行车从斜坡顶端由静止滑下
9.如图所示的伽利略斜面实验中，小球停下时的高度hB与它出发时的高度hA相同，我们把这一事实说成是“某个量是守恒的”，下面说法中正确的是( )
A．在小球运动过程中，它的速度大小是守恒的
B．在小球运动过程中，它离地面的高度大小是守恒的
C．在小球运动过程中，它的动能是守恒的
D．在小球运动过程中，能量是守恒的
10．如图所示，将一个带轴的轮子用两根细线悬吊起来，使轮轴处于水平状态，做成一个“滚摆”．旋转滚摆，让细线绕在轮轴上，然后由静止开始释放滚摆．滚摆就会边旋转边下落，绕在轮轴上的细线也随之不断释放；到达最低点后，滚摆又会边旋转边上升，细线又随之逐渐绕在轮轴上．试分析滚摆运动过程中的能量转化情况．在阻力小到可以忽略的情况下，试猜想滚摆每次都能回升到起始点的高度吗？请说明你猜想的依据。版权所有：高考资源网(www.k s 5 u.com)
【课后反思】
我学到了什么：
我的困惑：
姓名： 班级： 学号： 组别：
h２
h１班级 姓名 第 组
A
B
小球速度变为０时的高度与它出发时的高度相同
1
7.1 追寻守恒量 ——能量
【学习目标】
（1）理解动能、势能及能量的概念与意义
（2）会分析动能与势能间的相互转化
（3）通过各种能量相互转化分析培养学生分析解决问题的能力
（4）通过了解人类追寻“能”这一守恒量的过程，体验守恒思想的重要意义
【学习重点】
1.理解动能、势能的含义
2.体会在动能和势能的转化过程中能量守恒
【自主学习 构建知识】
1.势能：
(1)物体凭借其_________而具有的能量叫做势能（Poctential energy）.
(2)正确理解势能的概念，必须理解位置的概念，物体（看作质点）所处的位置是一个空间点，在一维空间（数轴）上用（x）表示，在二维空间（平面直角坐标系）中用（x、y）表示；在三维空间中用（x、y、z）表示。本处不讨论势能的大小到底有哪些因素决定，仅要知道势能与位置有关，当位置改变时，势能也随之改变。
(3)势能和动能可以相互转化，在这种转化时，势能减少的同时，__________在增加，势能增加的同时，_________在减少。
2.动能：
(1)物体由于_________而具有的能量叫做动能（Kinetic energy）。
(2)正确理解动能的概念，必须理解运动的相对性，即前面学过的参考系问题，由于牛顿力学仅适用于________参考系，因此本处运动的参考系也是指____________，没有特殊说明，一般指地面参考系。本处不讨论动能到底由什么因素决定，但要知道当物体的速度大小发生变化时，物体的动能也将发生变化。
(3)动能可以和势能发生转化，在这种转化过程中，动能减少同时，__________在增加，动能增加的同时，_________在减少。
【新知探究】
探究一：能量的概念：
1. 伽利略斜面实验：
问题１：小球从光滑的斜面Ａ上从高为h1处由静止滚下，滚上另一光滑的斜面Ｂ，速度变为零时的高度为h２，h1和h２的大小关系怎样？如果减小斜面的倾角呢？通过分析你有什么发现？
２.结论：
针对训练１：关于伽利略的斜面实验,以下说法正确的是（ ）
A．无论斜面是否光滑,小球滚上的高度一定与释放的高度相同。
B．实际上,小球滚上的高度会比释放的高度要小一些。
C．只有在斜面绝对光滑的理想条件下,小球滚上的高度才与释放的高度相同。
D．伽利略的斜面理想实验反映了在小球的运动过程中存在某个守恒量。
探究二：势能、动能的概念:
问题２：小球从斜面A的某一高度由静止滚下，并运动到斜面B的同一高度，在这个过程中小球的速度和高度是如何变化的？
总结归纳：
势能：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．
动能：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．
问题３：在“伽利略斜面实验”中小球能量是怎样转化的？
针对训练２：在伽利略实验中，小球从斜面A上离斜面底端h高处滚下斜面，通过最低点后继续滚上另一个斜面B，小球最终会在斜面B上某点停下来而后又下滑，这点距斜面底端的竖直高度仍为h，在小球运动过程中，下列说法正确的是（ ）
Ａ．小球在A斜面上运动时，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A斜面上运动时，动能越来越小，势能越来越大
Ｃ．小球在B斜面上运动时，速度越来越大，离斜面底端的高度越来越小
Ｄ．小球在B斜面上运动时，动能越来越小，势能越来越大
思考与讨论：如果不采用能量的概念，用我们以前的语言能否解释这个实验？这种描述具有什么局限？
【典例分析】
例题：以竖直上抛的小球为例说明小球的势能和动能的转化情况。在这个例子中是否存在着能的总量保持不变？
解析：
思考：你还能举出生活中哪些能量相互转化的实例？
【教材补充】
弹性势能与动能间的转化
因弹簧的弹性形变产生的做功本领叫弹性势能。弹性势能的大小与弹簧的形变量有关，相关能量可以发生相互转化，在转化过程中，有一个量不变。如图所示，一个有小孔的球跟弹簧连接在一起，穿在一根水平的光滑杆上，弹簧的左端固定，此时小球静止在O点。现将小球向右拉动到B点后小球便在BC间运动起来(不计空气阻力)。试分析小球在下列四个过程中能量转化的情况，并完成下表。
小球的运动项目 由B至0 由O到C 由C至O 由O到B
动能的变化情况
势能的变化情况
动能和势能间的转化
动能和势能之和
【课后作业】
1、诺贝尔物理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．在图1所示的伽利略的斜面理想实验中（斜面光滑），以下说法正确的是 ( )
A．小球从A到B运动的过程动能保持不变
B．小球从A到B运动的过程势能减少
C．只有小球从B到C运动的过程中动能和势能的总和不变
D．小球在斜面CD上运动的最大距离等于AB
3．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
4．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．任何物质均具有能量
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
5．伽利略理想斜面实验使人们认识到引入能量概念的重要性。在此理想实验中，能说明能量在小球运动过程中不变的理由是 ( )
A．小球滚下斜面时，高度降低，速度增大 B．小球滚上斜面时，高度增加，速度减小
C．小球总是能准确地到达与起始点相同的高度 D．小球能在两斜面之间永不停止地来回滚动
6.关于伽利略的理想实验，有下列实验和推论：①减小第二个斜面的倾角，小球在这个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到零，小球将沿水平面做持续的匀速运动．上述步骤中有一个是实验事实．其他是理想化的推论．事实是________，推论是________。
7.在伽利略的斜面实验中，小球从斜面A上离斜面底端为h高处滚下斜面，通过最低点后继续滚上另一个斜面B，小球最后会在斜面B上某点速度变为零，这点距斜面底端的竖直高度仍为h.在小球运动过程中，下面的叙述正确的是( )
①小球在A斜面上运动时，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②小球在A斜面上运动时，动能越来越小，势能越来越大③小球在B斜面上运动时，速度越来越大，离斜面底端的高度越来越小④小球在B斜面上运动时，动能越来越小，势能越来越大
A．①② B．②③ C．①④ D．③④
8.在下列事例中，属于动能和势能相互转化、而动能和势能的总和保持不变的是( )
A．游乐园中的海盗船，如果没有摩擦和空气阻力，船在摇摆过程中的运动
B．在不计空气阻力的情况下，将一小球竖直上抛，小球从被抛出到落回抛出点过程的运动
C．物体以一定的初速度沿粗糙的固定斜面上滑而达到一定的高度
D．自行车从斜坡顶端由静止滑下
9.如图所示的伽利略斜面实验中，小球停下时的高度hB与它出发时的高度hA相同，我们把这一事实说成是“某个量是守恒的”，下面说法中正确的是( )
A．在小球运动过程中，它的速度大小是守恒的
B．在小球运动过程中，它离地面的高度大小是守恒的
C．在小球运动过程中，它的动能是守恒的
D．在小球运动过程中，能量是守恒的
10．如图所示，将一个带轴的轮子用两根细线悬吊起来，使轮轴处于水平状态，做成一个“滚摆”．旋转滚摆，让细线绕在轮轴上，然后由静止开始释放滚摆．滚摆就会边旋转边下落，绕在轮轴上的细线也随之不断释放；到达最低点后，滚摆又会边旋转边上升，细线又随之逐渐绕在轮轴上．试分析滚摆运动过程中的能量转化情况．在阻力小到可以忽略的情况下，试猜想滚摆每次都能回升到起始点的高度吗？请说明你猜想的依据。版权所有：高考资源网(www.k s 5 u.com)
【课后反思】
我学到了什么：
我的困惑：
姓名： 班级： 学号： 组别：
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h１班级 姓名 第 组
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小球速度变为０时的高度与它出发时的高度相同
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