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第1节追寻守恒量——能量1.知道能量守恒是自然界的重要规律．2.理解势能、动能的概念．学习目标如果总表的读数不等于各分表读数，你会怎么想呢？是否守恒关系不成立了呢？生活实例：正常的水表连在自来水管道中，总表的读数应该等于各分表的读数的总和，这就是守恒关系生活中的守恒观点电能生活中有各种不同形式的能量风能势能动能化学能核能内能生活中有各种不同形式的能量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关于能量的一些基本观点“有一个事实，如果你愿意，也可以说一条定律，支配着至今所知的一切自然现象……这条定律称做能量守恒定律。它指出某一个量，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……”——诺贝尔物理学奖获得者费恩曼小资料既然能量对于人们的生产、生活如此重要，那究竟能量是什么呢？由于能量过于抽象，要用一句话来来说明什么是能量并非易事，这也是牛顿未能把“能量”这一重要的概念留给我们的原因。能量的概念是人类在对物质运动规律进行长期探索中逐渐建立起来的。但在牛顿之前的伽利略理想斜面实验中，我们就能发现它的萌芽。思考：小球在光滑的斜面Ａ上从高为h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h1，h和h1的大小关系怎样？如果减小斜面B的倾角呢？伽利略理想斜面实验ABhh’αβ伽利略理想斜面实验（斜面均光滑）ABhh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。ABhh’αβ1、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。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（potentialenergy）。概念：势能ABhh’αβ物体由于运动而具有的能量叫做动能（kineticenergy）。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。ABhh’αβ概念：动能在伽利略斜面实验中，释放小球后，小球开始运动，获得速度，具有动能；当运动到斜面中间的某一位置时，小球又有一定的高度，具有势能；把小球的动能与势能的总和称为机械能。机械能：动能与势能的总和。ABhh’αβ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？想一想ABhv0=0势能消失动能全部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它们具有势能发生弹性形变的球被弹高的人被举高的杠铃势能重力势能弹性势能它们具有动能运动的足球不仅有动能还有势能运动的汽车高速运动的火箭伽利略理想斜面实验带给我们的启示使人们认识到了“能量”的概念动能和势能可以相互转化转化过程中能量守恒伽利略理想斜面实验带给我们的思考？势能与动能如何定量的量度？如何量度有多少势能转化成了动能？令人欣慰的是，在人们不段发展了“功”的概念的过程中，逐渐确定了动能与势能的定量表达式。初中知识回顾：功的概念又是什么呢？它如是何建立的呢？功和能量之间又有什么关系呢？功的概念：一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了距离（位移），我们就说这个力对物体做了功小球从某一高度落下重力做功，小球的势能转化为动能汽车由静止开始加速运动做功的过程就是物体能量转化的过程，能量转化的多少可以用做功的多少来衡量功与能量的关系牵引力对汽车做功，汽车动能增加一、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。小结常考题型题组一守恒量题1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，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，势能先减小后增大，速度先增大后减小，不变的“东西”应是能量，包括动能和势能。【点拨】伽利略的斜面实验中，小球的高度、速度、势能和动能都是在不断变化的，只有能量是守恒的。D题2［多选］伽利略斜面实验使人们认识到引入能量概念的重要性。在此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，高度升高，速度减小C.小球能准确地达到与起始点等高的高度D.小球能在两斜面之间永不停止地来回滚动CD能量理解的三个要点（1）能量与物体的运动相对应，是对物体不同运动形式的统一量度，不同的运动形式对应不同的能量。（2）不同形式的能量可以相互转化。（3）能量是状态量，与物体的状态相对应。题3跳板跳水运动员在弹离跳板后，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，如图所示。将运动员视为质点，请你分析一下从运动员起跳到入水的全过程，有哪些能量发生了相互转化？【答案】跳水运动员在走板和起跳时要先使跳板上下振动，此过程中运动员将身体储存的化学能转化为跳板的（弹性）势能，然后再将这一（弹性）势能转化为身体起跳的动能；运动员离开跳板上升的过程中，动能逐渐减少，重力势能逐渐增加，动能转化为（重力）势能；当运动员从最高点下降时，（重力）势能逐渐减少，运动员的动能逐渐增加，此过程是（重力）势能转化为动能的过程；运动员入水后，受水的阻力作用，运动员的（重力）势能和动能都要减少，这部分能量转化为内能。题组二势能、动能及能量转化题4［2019·内蒙古师大附中高一月考］在室内滑雪场，游客们足不出户即可享受滑雪的乐趣，游客先乘自动扶梯至雪坡顶端，然后顺坡滑下，滑到平地上后很快便停下来，从雪坡顶端到最后停下来的整个过程中，下列说法中正确的是（）A.游客的动能先增加后减少，动能与势能之和不变B.游客的动能先增加后减少，动能与势能之和一直减少C.游客的动能先增加后减少，动能与势能之和先增加后不变D.游客的动能先增加后减少，动能与势能之和先增加后减少提示：因摩擦生热而损失机械能，所以机械能（动能与势能之和）会一直减少。B【解题依据】（1）势能与物体的相对位置有关，重力势能与物体的高度有关。（2）一切运动的物体都具有动能，物体的速度增大或减小时，物体的动能也随之增大或减小。题5［安徽卷］伽利略曾设计了如图7-1-2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【点拨】伽利略的斜面实验中，小球的高度、速度、势能和动能都是在不断变化的，只有能量是守恒的。解析：伽利略的理想斜面和摆球实验，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，速度越大。C