人教版高中物理必修二7.1 追寻守恒量——能量(25张PPT)

第七章 机械能守恒定律
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……这条定律称做能量守恒定律。它指出：有某一个量,我们把它称为能量,在自然界经历的多种多样的变化中它不变化。那是一个最抽象的概念……
然而正是这个最抽象的概念，却是物理学中最重要、意义也最深远的概念之一。
化学能
光能
能量无处不在
风能
势能
核能
动能
伽利略理想实验
问题一：我们看到怎样的现象呢？
观察
伽利略理想斜面实验（斜面均光滑）
1、小球从一个斜面的某一高度由静止滑下，并运动到另一个斜面的同一高度，经历了哪几个运动过程？
2、这些过程各有什么特点？
小球高度降低的同时，速度在增加；高度升高的同时，速度在减小。
　　实验表明斜面上的小球在运动过程中好像“记得 ”自己起始的高度（或与高度相关的某个量）。
后来的物理学家把这一事实说成是“某个量是守恒的”,并且把这个量叫做能量或能。
在A斜面上：
a＝gsinα v2-0=2ax h=xsinα=v2/2g
在B斜面上：
a’＝－gsinβ 0-v2=2ax’
h’＝x’ sinβ=v2/2g
∴h’＝h
问题二：用“力”怎样描述伽利略斜面实验
x
x’
从“力”的角度分析伽利略斜面实验的运动过程，有何不足之处？
不能简洁地表达和解释一个重要的事实：
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的高度处，决不会更高一点，也决不会更低一点。
这说明某种“东西”在小球运动过程中是不变的，这个“东西”就是能量。
单摆中的小球
滚摆中的轮子
能量
　　在伽利略斜面实验中，将小球提高到起始点的高度时，小球被赋予一种形式的能量——势能。
　　相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能（potential energy）。
它们具有势能
球
杠铃
被弹高的人
物体由于运动而具有的能量叫做动能（kinetic energy）。
　　在伽利略斜面实验中，释放小球后，小球开始运动，获得速度，小球被赋予一种形式的能量——动能。
它们都具有动能
足球
汽车
火箭
机械能：动能与势能的总和 。
　　当小球由最高点沿斜面 A 运动到达最低点时，能量怎样变化？
势能消失
动能
参考面
速度最大
高度为0
小球到达最低点
（参考面）
势能去了哪里？
用“能量”怎样描述伽利略斜面实验
机械能
“追寻守恒量”的意义
（1）可行性：物质在运动变化过程中存在守恒量。
（2）重要性：物质在运动变化过程中都要满足一定的守恒定律。
能量的基本观点
自然界中一切现象都对应着一定的能量形式
自然界中任何一种变化过程都伴随着一定形式的能量转化
各种形式的能量在转化或转移过程中能量的总量保持不变
能量守恒定律
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变
一、伽利略斜面实验表明
“有某一量是守恒的”，这个量叫做能量。
二、能量
1、势能：相互作用的物体凭借其位置
而具有的能量。
2、动能：物体由于运动而具有的能量。
三、“追寻守恒量”的意义
1、可行性：物质在运动变化过程中存
在守恒量。
2、重要性：物质在运动变化过程中都
要满足一定的守恒定律。
小结
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，本章我们引入了功和能(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．
下列实例中,动能转化为势能的是 ( )
A. 竖直上抛的正在上升的小球．
B. 上紧发条的玩具汽车汽车正在行驶.
C. 从高处下落的石块．
D. 从斜槽上滚下的小球．
A
课堂练习
解析：B、C、D中均为势能转化为动能．
A中为重力势能转化为小球的动能．
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．这个例子中是否存在着能的总量保持不变？
竖直上抛运动的小球，首先由动能转化为势能，达到最高点时，动能为零，势能最大，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，小球的能的总量保持不变．
练习：