课件15张PPT。追寻守恒量——能量学习目标：
1.了解守恒思想的重要性。
2.知道能量概念的形成过程。
3.理解动能、势能及能量的概念。
4.能独立分析伽利略斜面实验的能量转换和守恒关系。
5.能列举不同形式的能量可以相互转化并守恒的实例。第1节重点
理解动能、势能的含义，体会能量转化、守恒的普遍存在性。
难点
追寻守恒量，建立能量概念的过程。重点难点导入新课“挽弓当挽强，用箭当用长；射人先射马，擒贼先擒王。”这是一首杜甫的诗。撑杆跳高运动员总是要充分地助跑才能取得好的成绩。如图所示，请同学们思考下面的问题：
（1)撑杆跳高运动员是以高度来计成绩的，而他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？
（2)这体现了一种什么过程？一、能量概念的建立提出问题思考讨论以下问题：
?（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）能量及其守恒的思想，在牛顿之前，我们就能发现它的萌芽，这个萌芽指的是什么？
（4）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？
（5）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？一、能量概念的建立（1）这条定律是能量守恒定律。
（2）自然现象和人类的任何活动都离不开能量，如：流动的江水具有动能；高处水库里储存的水具有势能；现代化的生活离不开电能；现代交通工具离不开燃料燃烧释放的化学能；绿色植物的生长需要太阳能。
（3）这个萌芽指的是能量及其守恒的思想在伽利略的斜面实验中已经显现出来了。
（4）这一事实说明“某个量是守恒的”，并且把这个量叫做能量。
（5）把小球从桌面提高到一定高度时，我们赋予小球一种势能。归纳总结：二、势能、动能提出问题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？如何定义这些能量？这些能量与哪些因素有关？归纳总结：在伽利略的实验中共涉及势能和动能两种不同的能量；相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能；物体由于运动而具有的能量叫做动能；势能与物体的相对位置有关；动能与物体的速度有关。二、势能、动能提出问题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？二、势能、动能归纳总结：（1）当小球沿斜面从高处由静止滚下时，小球凭借其位置而具有的能量——势能不断减少，而由于运动而具有的能量——动能不断增加，即物体的势能转化为动能。
（2）当小球从斜面底端沿另一个斜面向上滚动时，小球凭借其位置而具有的能量——势能不断增加，而由于运动而具有的能量——动能不断减少，即物体的动能转化为势能。
（3）“小球”释放后会重新回到原来的高度，说明了“小球”在运动过程中能量守恒，即机械能守恒。二、势能、动能提出问题3.实验演示：演示滚摆实验和单摆实验（如图所示）,观察滚摆和单摆的运动情况，分析物体动能和势能之间的转化情况；滚摆和单摆在运动过程中的高度如何变化？这是什么原因造成的？归纳总结：滚摆和单摆上升过程中动能转化为势能，下降过程中势能转化为动能；滚摆和单摆在运动过程中的高度会越来越小，这是由于空气阻力造成的。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。典型例题例1 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.以上说法都不正确解析：若空气阻力和和摩擦阻力不能忽略，那么小球在运动过程中由于摩擦力的作用不断产生内能，而小球在运动过程中遵守能量守恒定律，故小球的动能和势能之和将逐渐减小，所以选项C正确，选项A、B、D错误。
答案：C典型例题例2 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：竖直上抛的小球，首先由动能转化为势能，达到最高点时，动能为0，势能达到最大。在下落时，势能逐渐减小，动能逐渐增大，势能又转化为动能。在小球运动的过程中，小球的机械能总量保持不变。巩固练习1.如图所示，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a、b、c三点分别表示小球摆动过程中的三个不同位置，其中a、c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a点的势能 （选填“大于”“等于”或“小于”)在b点的动能。ba、c等于巩固练习2.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斜面实验
C.在伽利略的斜面实验中，只有B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B斜面变成水平，则可以使小球沿平面运动到无穷远处BD巩固练习3.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.内燃机的做功冲程是内能转化为动能
D.煤炭燃烧的过程中能量不守恒ABC布置作业
完成[课时学案]中交流讨论的内容
第1节 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7-1-7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点速度变为0，这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度 。在物理学中，我们把这一事实说成是“某个量是 的”，并把这个量叫做 或 。
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，因而 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.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.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.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.学生阅读教材第55页第1至第4自然段。
2.伽利略斜面实验（如图7-1-8所示）。
3.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）能量及其守恒的思想，在牛顿之前，我们就能发现它的萌芽，这个萌芽指的是什么？
（4）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？
（5）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？
4.归纳总结：
（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 。
（2）自然现象和人类的任何活动都离不开能量，如：流动的江水具有 能；高处水库里储存的水具有 能；现代化的生活离不开电能；现代交通工具离不开燃料燃烧释放的 能；绿色植物的生长需要 能。
（3）能量及其守恒的思想，在牛顿之前，我们就能发现它的萌芽，这个萌芽指的是能量及其守恒的思想在 中已经显现出来了。
（4）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“某个量是守恒的”，并且把这个量叫做 。
（5）把小球从桌面提高到一定高度时，我们赋予小球一种 能。
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？
归纳总结：在伽利略的实验中共涉及 和 两种不同的能量；相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做 ；物体由于运动而具有的能量叫做 ；势能与物体的 有关；动能与物体的 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？
归纳总结：
（1）说明小球凭借其位置而具有的能量—— 不断减少，而由于运动而具有的能量—— 不断增加，即物体的势能转化为动能。
（2）说明小球凭借其位置而具有的能量—— 不断增加，而由于运动而具有的能量—— 不断减少，即物体的动能转化为势能。
（3）“小球”释放后为什么会重新回到原来的高度，说明了“小球”在运动过程中 守恒，即 守恒。
3.实验演示：演示滚摆实验和单摆实验（如图7-1-9所示）,观察滚摆和单摆的运动情况，分析物体动能和势能之间的转化情况；滚摆和单摆在运动过程中的高度如何变化？这是什么原因造成的？
归纳总结：
滚摆和单摆上升过程中 能转化为 能，下降过程中 能转化为 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？
巩固练习
1.如图7-1-10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a、b、c三点分别表示小球摆动过程中的三个不同位置，其中a、c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a点的势能 （选填“大于”“等于”或“小于”)在b点的动能。
2.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B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B斜面变成水平，则可以使小球沿平面运动到无穷远处
3.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.内燃机的做功冲程是内能转化为动能
D.煤炭燃烧的过程中能量不守恒
交流讨论
1.古代战争中常用檑木和礌石作为武器来阻止敌人的进攻，你能利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？
2.如图7-1-11所示是上海“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？
第1节 追寻守恒量——能量
一、能量
1.在如图7-1-12所示的实验中，小球每次从光滑斜面的左端A自由滑下，每次都能到达右端与A点等高的B点。关于其原因，下列说法中正确的是（ ）
A.因为小球总是“记得”自己的高度
B.因为小球在运动过程中，始终保持能量守恒
C.因为小球在运动过程中，始终保持势能守恒
D.因为小球在运动过程中，始终保持动能守恒
2.伽利略曾设计了如图7-1-13所示的一个实验，将摆球拉至M点放开，摆球会达到同一水平高度上的N点，如果在E或F处钉上钉子，摆球将沿不同的圆弧达到同一高度的对应点；反过来，如果让摆球从这些点下落，它同样会达到原水平高度上的M点。这个实验可以说明，物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面（或弧线)下滑时，其末速度的大小（ ）
A.只与斜面的倾角有关
B.只与斜面的长度有关
C.只与下滑的高度有关
D.只与物体的质量有关
二、势能、动能
3.如图7-1-14所示，电动小车沿斜面从A匀速运动到B，则在运动过程中（ ）
A.动能减少，势能增加
B.动能不变，势能增加
C.动能减少，势能不变
D.动能不变，势能减少
4.如图7-1-15表示撑杆跳高运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆。下列说法正确的是（ ）
A.运动员的助跑阶段，身体中的化学能转化为人和杆的动能
B.起跳阶段，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，使人体升高
C.起跳阶段，运动员的动能和身体中的化学能转化为人的重力势能、动能和杆的弹性势能，使人体升高
D.运动员上升越过横杆后，运动员的重力势能向动能转化
5.17世纪初，伽利略在研究中发现了“摆球的等高性”。如图7-1-16所示是他当时研究的装置图（叫伽利略摆)。将小铁球拉到一定高度，然后释放，观察小球能摆多高，在哪个位置速度最大。在铁架上再夹一个细杆，使得小球运动到最低点时，挂小球的细线被这个细杆挡住。将小球拉到与先前同样的高度，然后释放，观察小球能摆多高，在哪个位置速度最大。
重做伽利略的实验，你观察的结果是什么?先尝试用牛顿运动定律进行解释，再用本节课学习的知识进行解释。
6.在游乐场游玩，当你乘坐以100 km/h的速度狂奔着翻山越岭的过山车时，那惊心动魄的刺激和新奇的体验，一定会让你尖叫不断，笑声满天，心里的感觉——简直太爽了，太棒了!不过，你注意过吗，过山车在高低起伏的“山路”上纵横驰骋时，并不需要引擎来推动，试分析过山车的能量如何转化。
参考答案
1.B 解析：小球在运动过程中守恒的“量”是能量，故选项B正确。
2.C 解析：在伽利略的斜面实验和摆球实验中，斜面上的小球和摆线上的小球好像“记得”自己的起始高度，实质是动能与势能的转化过程中，总能量不变。物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面（或弧线)下滑时，高度越大，初始的势能越大，转化后的末动能也就越大，所以速度越大，故选项C正确。
3.B 解析：小车沿斜面从A点运动到B点，位置升高，势能增加；小车沿斜面匀速运动，速度大小不变，故小车的动能不变，选项B正确。
4.ACD 解析：助跑阶段：人做功将自身的化学能转化为人和杆的动能，选项A正确；起跳阶段：人的动能和化学能转化为人的重力势能、动能和杆的弹性势能，选项B错误，选项C正确；运动员越过横杆后，其重力势能转化为动能，选项D正确。
5.见解析 解析：观察结果：不管放不放杆，也不管细杆的位置如何变化，小球摆起的高度都相同，小球在最低点时速度最大。用牛顿第二定律解释：小球从最高点下降时，重力沿圆弧切线方向的分力产生的加速度与运动方向相同，速度增大，小球从最低点向上运动时，重力沿圆弧切线方向的分力产生的加速度与运动方向相反，速度减小，故小球在最低点时速度最大。根据能量的观点解释：小球在运动过程中，重力势能和动能相互转化，总能量守恒，在最高点时动能为0且最小，势能最大，在最低点时势能最小，则动能最大即速度最大。
6.见解析 解析：过山车就是利用重力势能和动能之间的相互转化，才得以在“山路”上爬上爬下、畅通前行的。到达最高点后，过山车便开始下滑。在此过程中，过山车的高度降低，重力势能减小，转化为动能，所以过山车的速度逐渐增大，跑得越来越快，到达“山路”的最低处时，重力势能达到最小，动能达到最大，速度达到最大;然后转而爬坡（上升)，此过程中过山车的位置越来越高，重力势能逐渐增大，速度减小，动能减小，动能又开始转化为重力势能。当过山车冲上第二个“山头”后，重力势能又开始转化为动能……
