高中物理 第七章 機械能守恒定律 第一節(jié) 追尋守恒量——能量課堂探究學案(新人教版)必修2

1、第一節(jié) 追尋守恒量能量課堂探究探究一 對“守恒量”的理解問題導引2013年6月20日，神舟十號航天員王亞平在天宮一號開展基礎物理實驗，為全國青少年進行太空授課，她將擺球拉開一定距離后放手，擺球并沒有來回擺動(如圖所示)，這是為什么？此時我們探究的守恒量能量，還存在嗎？提示：在天宮一號中的物體處于完全失重狀態(tài)，與重力有關的一切物理現(xiàn)象都消失了，所以小球不會來回擺動。此時小球隨天宮一號一起繞地球高速旋轉，其動能與勢能之和保持不變，即能量守恒。名師精講1所謂“守恒”是指數(shù)值保持恒定。對于伽利略斜面實驗，我們可以這樣理解，如果空氣阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必將回到它原來的高度，小球好像記得“自己的

2、起始高度”，我們把小球“記得”的這個“東西”叫作守恒量。2守恒量是自然界在變化過程中隱藏于現(xiàn)象中的一個反映其本質的物理量，也就是說，自然界并不自動地展現(xiàn)其背后的本質、規(guī)律和內在聯(lián)系，所以尋找守恒量必須講究科學的方法。例如，觀察此消彼長的物理量、研究其相互的關系、科學構思巧妙的實驗、精確地論證、推理和計算等。【例1】 伽利略的斜面實驗反映了一個重要的事實：如果空氣阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必將準確地終止于同它開始點相同高度的點，決不會更高一點，也不會更低一點。這說明，小球在運動過程中有一個“東西”是不變的，這個“東西”應是()A彈力B勢能C速度 D能量解析：在伽利略的斜面實驗中，小球從一個斜

3、面滾到另一個斜面，斜面彈力是不同的，勢能先減小后增大，速度先增大后減小，所以A、B、C錯。不變的“東西”應是能量，包括動能和勢能，D對。答案：D題后反思 (1)運用理想模型結合實驗事實推導物理規(guī)律，是研究物理問題常用的思路和方法。(2)伽利略的斜面實驗使人們認識到了能量這一物理量。探究二 對物體的動能和勢能的理解問題導引如圖所示，上?！懊髦榫€”某車站的設計方案。由于站臺建得稍高，電車進站時要上坡，出站時要下坡。忽略斜坡的摩擦力，你能分析這種設計的優(yōu)點嗎？提示：電車進站前雖關閉了電動機，但仍具有動能，可使電車爬上斜坡，這是將動能轉化為勢能儲存。出站時，電車可利用斜坡再將勢能轉化成動能?？梢?，這種

4、設計方案可以節(jié)約電能。名師精講1動能說到動能，一定要有運動著的物體。例如，當伽利略釋放小球后，小球開始運動，獲得速度，運動著的小球就具有了動能。流動的河水，吹來的風即流動的空氣，運轉的天體，繞原子核旋轉的電子等都具有動能。2勢能它必須有相互作用的物體，而且一定與其位置有關。例如，小球受到地球施于它的重力作用，當伽利略把小球從桌面提高到斜面上起始點的高度時，他就賦予了小球一種形式的能量勢能。當我們將彈簧拉伸或者壓縮時，彈簧各部分發(fā)生相互作用，各部分的相對位置與彈簧自然伸長時發(fā)生了變化，我們也就賦予了彈簧一定的勢能。3勢能和動能的相互轉化從伽利略的斜面實驗我們可以看出，勢能和動能可以相互轉化。如果

5、斜面是光滑的，且空氣阻力忽略不計，小球總可以沿斜面B上升到原來的高度。這說明了動能和勢能在相互轉化過程中能量是守恒的?！纠?】 (多選)如果我們把相互作用的物體憑借其位置而具有的能量叫作勢能，把物體由于運動而具有的能量稱為動能，那么，伽利略的斜面實驗可以給我們一個啟示，下列關于這個啟示正確的是()A小球在斜面上運動時，小球離地面的高度減小，速度增加，小球的速度是由高度轉變而來的B小球在斜面上運動時，小球離地面的高度增加，速度減小，小球的高度是由速度轉變而來的C小球在斜面上運動時，小球離地面的高度減小，速度增加，小球的動能是由勢能轉變而來的D小球在斜面上運動時，小球離地面的高度增加，速度減小，小球的勢能是由動能轉變而來的解析：在斜面上運動的小球，首先由動能轉化為勢能，達到最高點時，動能為零，勢能達到最大，在下落時，勢能逐漸減小，動能逐漸增大，勢能又轉化為動能。在小球運動過程中，小球的機