1、7.1 追寻守恒量教案【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、变中有恒的思想.【方法指导】通过“追寻守恒量”,了解守恒思想的重要性,初步树立能量转化与守恒的观点,学会从物理现象中探求事物本质的科学态度和研究方法. 体会伽利略理想斜面实验的过程和探究方法,学会分析动能与势能间的相互转化.通过学习,了解把实际问题理想化的意义.【自主学习】1.伽利略在斜面小球实验中,发现一个启发性的事实:无论斜面陡或缓,小球总会在斜面上的某点停下来,这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度 .在
2、物理学中,我们把这一事实说成是“某一量是 的”,并且把这个量叫做 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 .你答对了吗? 1.相同 守恒 能量 能 2.势能 3.动能【重点突破】重点问题1. 动能和势能的概念友情提示:相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫势能,物体的势能与其相对位置有关;物体由于运动而具有的能量叫动能,当物体的运动状态保持不变时,物体的动能就保持不变.典题精析例题1. 如图7-1-1所示,电动小车沿斜面从A匀速运动到B,则在运动过程中 ( )图7-1-1A.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
3、变,势能减少解析: 小车沿斜面从A运动到B,位置升高势能增加;小车沿斜面匀速运动,速度大小不变,故物体的动能不变.只有选项B正确.答案: B点拨:不要认为物体沿斜面向上,动能一定减小,要根据物体的速度进行判断.变式练习1. 在例题1中若小车沿斜面从B匀速运动到A,则在运动过程中,其动能和势能怎样变化?答案: 动能不变,势能减小重点问题2. 动能和势能的转化友情提示: 在某一过程中,若仅涉及动能和势能的转化,若能判断出其中一种能量正在减小或增大,则另一种能量一定正做相反变化,且一种能量为零时,另一种能量达到最大值.例题2. 如图7-1-2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
4、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 点势能最大;如果没有空气阻力的影响,小球在a点的动能 (填“大于”、“等于”或“小于”)在c点的动能.图7-1-2解析: 在小球来回摆动时,动能与势能不停地相互转化但总量不变.在a、c两点时位置最高,势能最大,速度为零,动能为零.在b点时位置最低,势能最小,速度最大,动能最大.答案: b a、c 等于点拨:在a、c点动能最小,均为零.在b点势能最小,但不一定就是零变式练习 2. 在例题2中,试分析小球从a点摆至c点过程中,动能和势能的转化情况.答案: 小球从a点摆至b点,其位置降
5、低,故势能减小;其速度变大,故其动能增加;故小球从a点摆至b点过程,势能转化为动能.小球从b点摆至c点,位置升高,势能增大,速度减小,动能变小,故小球从b点摆至c点过程,动能转化为势能.探究问题1. 重力势能和动能的大小各与哪些因素有关?探究提示 1.相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫势能.故重力势能的大小与物体的位置的高低有关.物体的位置越高,重力势能越大,位置越低,重力势能越小.不同的物体,其重力势能的大小还与物体质量(或重力)有关.2.物体由于运动而具有的能量叫动能.故动能的大小与描述物体运动状态的量速度大小有关.其关系是:对质量一定的物体,其速度越大,其动能越大,速度越小,其动能越
6、小.物体的动能还与物体的质量有关:运动快慢相同的物体,质量越大,动能越大.探究问题2. 伽利略理想斜面实验体现的不变的量是什么?探究提示在伽利略理想斜面实验中,小球从斜面滑下时,高度越来越小,势能越来越小,但速度越来越大,故动能越来越大,即减小的势能转化为动能,但总的能量保持不变.【基础过关】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.下列说法正确的是( )A.“力”这个最抽象的概念,是物理学中最重要、意义最深远的概念 B.“能量”这个最抽象的概念
7、,是物理学中最重要、意义最深远的概念 C.“力”是牛顿没有留给我们的少数力学概念之一 D.“能量”是牛顿没有留给我们的少数力学概念之一3.在伽利略的斜面实验中,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,这点距底端的竖直高度仍为h,在小球运动的过程中,下列说法正确的是( AD )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
8、大4.伽利略实验的条件是 ;忽略次要矛盾抓主要矛盾.后来发展为伽利略的理想斜面实验,为 最终的提出奠定了基础.答案:光滑斜面;不考虑空气阻力 能量守恒定律5.当伽利略把小球从桌面提高到起始点的高度时,他赋予了小球一种形式的能量,我们称之为 ,我们把 叫势能.答案:势能 相互作用的物体凭借其位置而具有的能量6.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?6. 答案:见解析解析: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。在小球运动过程中,小球的机械能总量保持
9、不变。【能力提升】7.在一个大热天,小强和小明呆在小强家里玩游戏,两人热得是满头大汗,可小强家里没有空调,怎么办呢?最后还是小明反应快,他对小强说:“你家不是有冰箱吗?咱们把冰箱的门开着,不就可以降温了吗?”于是,他们把门窗关好,把冰箱门打开,他们能达到预期的效果吗?7. 答案:见解析解析:不能达到预期的效果.电冰箱工作时会把电能转化为内能,使得密闭的房间里的温度升高.值得一比的是,空调机工作时也会把电能转化为内能,但是因为空调机有外机把内能向室外排放,故空调机能使房间里的温度降低,但它会使室外的气温升高,如果把地球看成一个大房间且不考虑地球对外辐射内能的话,空调机工作也会使地球变热.8.试以
10、伽利略斜面理想实验为例,说明引入能量概念的理由.8. 答案:见解析解析:从描述守恒量的角度进行分析.如果不引入能量概念,我们也可以对伽利略斜面理想实验做这样的描述:“为了提高小球,伽利略施加了与重力相反的力.当他释放小球时,重力使小球滚下斜面.在斜面的底部,小球由于惯性而滚上另一斜面.”然而,这样描述无法表达在空气阻力和摩擦力小到可以忽略的情况下,小球总是能够滚到与起始点相同的高度,无法描述小球运动过程中的守恒量.因此,从描述守恒量的需求来看,引入能量概念是十分必要的.引入能量的概念,是在物理学发展中追寻守恒量的一个重要事例.【视野拓展】有没有用不完的能源?地球上的资源看似取之不尽,用之不竭,实则不然。在日常生活和生产中所用的燃料,绝大部分是矿物燃料,如石油、煤和天然气等都是有限的,它们形成的时间很长,对于短暂的人类来说,是不能再生的. 也许你会说,除了矿物燃料以外,还有水力、风力、太阳能、潮汐能、原子能等可利用.可是对它们的利用,目前还都受到一定的科学技术和自然条件的限制.所以总有一天,能源是会枯竭的。因此,我们要节约资源、保护资源。 但是,也不要因此而太悲观,随着人类社会的不断发展,人类开发资源的深度和广度会不断加深,而且,随着科技的不断发展,人们也会找出替代它们的物品来。