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必修2 7.1追尋守恒量——能量(課件+導學案+練習+視頻) 第1節 

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必修2 7.1追尋守恒量——能量(課件+導學案+練習+視頻) 第1節 

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7.1追尋守恒量——能量
一.單項選擇
1.在伽利略實驗中,小球從斜面A上離斜面底端為h高處滾下斜面,通過最低點后繼續滾上另一個斜面B,小球最后會在斜面B上某點停下來而后又下滑,這點距斜面底端的豎直高度仍為h.在小球運動過程中,下面的敘述正確的是( )
①小球在A斜面上運動時,離斜面底端的豎直高度越來越小,小球的運動速度越來越大;
②小球在A斜面上運動時,動能越來越小,勢能越來越大;
③小球在B斜面上運動時,速度越來越大,離斜面底端的高度越來越??;
④小球在B斜面上運動時,動能越來越小,勢能越來越大[來源:學+科+網]
A.①②   B.②③
C.①④ D.③④
2. 下列關于功和能的說法正確的是( )
A. 功就是能,能就是功
B. 物體做的功越多,說明物體具有的能就越大
C. 外力對物體不做功,這個物體就沒有能量
D. 能量轉化的多少可用功來量度
3. 如圖是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結構圖,圖中①和②為楔塊,③和④為墊板,楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦,在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過程中 ( )
A. 緩沖器的機械能守恒
B. 摩擦力做功消耗機械能
C. 墊板的動能全部轉化為內能
D. 彈簧的彈性勢能全部轉化為動能
4.伽利略曾設計如圖所示的一個實驗,將擺球拉至M點放開,擺球會達到同一水平高度上的N點.如果在E或F處釘上釘子,擺球將沿不同的圓弧達到同一高度的對應點;反過來,如果讓擺球從這些點下落,它同樣會達到原水平高度上的M點.這個實驗可以說明,物體由靜止開始沿不同傾角的光滑斜面(或弧線)下滑時,其末速度的大?。? )
A. 只與斜面的傾角有關
B. 只與斜面的長度有關
C. 只與下滑的高度有關
D. 只與物體的質量有關
5.行駛中的汽車制動后滑行一段距離,最后停下來;流星在夜空中墜落,并發出明亮的光焰;降落傘在空中勻速下降;條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈,線圈中產生電流.上述不同現象中所包含的相同物理過程是( )
A.物體的動能轉化為其他形式的能量[來源:學科網]
B.物體的勢能轉化為其他形式的能量
C.其他形式的能量轉化為物體的動能
D.不同形式能量可以相互轉化
6. 下列關于功和能的說法正確的是 ( )
A. 功就是能,能就是功
B. 物體做功越多,物體的能就越大
C. 外力對物體不做功,這個物體就沒有能量
D. 能量轉化的多少可用功來量度
二.多項選擇
7.下列關于物體分別具有什么形式能的說法正確的是( )
A.奔馳的駿馬具有動能
B.停在空中的直升飛機的機身具有動能
C.被壓縮的彈簧具有動能
D.運行中的人造衛星既具有勢能,又具有動能
8.關于能量概念的說法正確的是( )
A.能量的概念是牛頓首先提出的一個力學概念
B.能量的概念是伽利略首先提出的一個力學概念
C.人類從伽利略斜面理想實驗得到啟發,認識到引入能量概念的重要性
D.能量是在人類追尋“運動中的守恒量是什么”的過程中發展起來的一個重要概念
9. 關于能量轉化的說法中正確的是 ( )
A. 舉重運動員把重物舉起來,體內的一部分化學能轉化為重力勢能
B. 電流通過電阻絲使電能轉化為內能
C. 內燃機的做功沖程是內能轉化為動能
D. 煤炭燃燒的過程中能量不守恒
三.計算題
10.如果已知動能的表達式為:,其中v表示物體運動的速度。重力勢能的表達式為:,其中h是相對地面的高度。請求出課堂中例題2的結果,對比牛頓定律的求解方法,體會應用守恒觀點解決運動學問題的簡潔性。







答案及解析:
C 斜面A上物體的重力勢能向物體的動能轉化,而在斜面B上物體的動能向物體的重力勢能轉化,總能量保持不變.
2.【答案】D
【解析】
試題分析:功是能量轉化的量度,做功的過程就是能量轉化的過程,選項A錯誤,D正確;物體做的功越多,說明能量轉化的越多,選項B錯誤;外力對物體不做功,并不說明這個物體就沒有能量,選項C錯誤;故選D.
考點:功和能
3.【答案】B
【解析】
試題分析:通過克服摩擦力做功,系統的機械能向內能轉化,結合能量守恒定律分析即可.
解:A、通過克服摩擦力做功,系統的機械能向內能轉化,故機械能減小,故A錯誤;
B、通過克服摩擦力做功,系統的機械能向內能轉化,故B正確;
C、墊塊的動能轉化為彈性勢能和內能,故C錯誤;
D、彈簧的彈性勢能轉化為動能和內能,故D錯誤.
故選:B.
【點評】本題關鍵是明確緩沖器通過摩擦將部分動能轉化為內能,還會儲存部分彈性勢能,再次向內能和動能轉化,基礎問題.
4.C 根據動能與重力勢能守恒規律可知,下落的高度越大,則速度就會越大, 因此,速度大小應該與高度有關。
5.D 能量式各不相同,但是可以通過做功實現不同形式的能量之間的轉化。
6.【答案】D
【解析】
試題分析:功是能量轉化的量度,做功的過程就是能量轉化的過程,選項A錯誤,D正確;物體做的功越多,說明能量轉化的越多,選項B錯誤;外力對物體不做功,并不說明這個物體就沒有能量,選項C錯誤;故選D.
7.AD 動能必須強調是運動著的物體具有的能量
8.CD 能量并非由牛頓和伽利略首先提出,是由很多科學家在多種現象的研究基礎上的來的。
9.【答案】ABC
【解析】
舉重運動員舉起重物,使重物的重力勢能變大,消耗了自身的化學能,A正確;電流通過電阻絲,電流做功把電能轉化為內能,B正確;內燃機中的燃料燃燒,對外做功,把內能轉化為機械能,C正確;煤炭燃燒的過程是化學能轉化為內能,總能量也是守恒的,D錯.
10.,物體從頂端滑到底端,重力勢能減小了,動能增加了,但總和沒有發生改變,于是可以建立等式:,而牛頓定律解題,首先,要受力分析解出加速度,然后還要選擇復雜的運動學公式,顯然,比較復雜。










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第七章 第1節追尋守恒量——能量

一、教學目標
1.知識與技能:初步了解能量;
2.過程與方法:通過具體實例,體會守恒的思想;
3.情感態度價值觀:知道能量是守恒的,擁有節約能源的的意識
三、教學重點與難點
教學重點:1、加深對能量的認識以及對動能勢能的理解;
2、建立能量守恒的思想,用守恒的意識與思想解決問題。
教學難點:追尋守恒量過程中能量守恒思想的建立。
【課前預習】
【探究問題一:對能量的認識】
1、認識生活中的能量:結合生活實際,請你列舉生活中的能量有哪些??各種能之間的關系是什么?

2、明確概念:
勢能:物體具有勢能的條件?[來源:學,科,網]
動能:影響動能大小的因素有哪些?
小結:勢能與動能的概念。

【探究問題二:追尋守恒量】
認真閱讀教材第七章第一節內容,思考:
1.分析伽利略斜面實驗,尋找小球在運動過程中是否具備某種守恒?

2.你是如何理解教材上的“記得”這個詞語的?


3、如圖所示小球從斜面A上距離地面H高度處由靜止滾下,又滾上另一斜面,斜面均光滑。



探究點一:小球從斜面A上由靜止滾下,又滾上另一個斜面過程中,有哪幾個運動過程?(對小球進行運動分析)師:向下勻加速直線運動,再最低點速度最大,之后滾上另一個斜面做勻減速直線運動。

探究點二:小球滾上另一個斜面的最大高度也一定等于H嗎?若兩個斜面均是曲面,結果如何?
師:一定等于H,若是曲面,結果相同。(極限法與微元法)


探究點三:小球在運動過程中似乎“高度”與“速度”可以相互轉化,那么運動過程中存在什么不變的因素嗎?
請你猜想: 。
師引導學生猜想:
猜想1、可能是v+h=C?
猜想2、可能是v的某種形式與h的某種形式加起來是常量?
猜想3、有一個新的物理量在運動過程中始終守恒?
追尋守恒量——理論追尋:小球從光滑斜面上A點,由靜止釋放滾下,依次通過斜面上的B點和C點,設A、B、C三點距水平面高度分別為H,,。小球在B點和C點的速度分別為。則的表達式如何?(用H,,表示,g已知)
從A-B運動學方程:

從A-C運動學方程:


結果: 。
小結:找到守恒量—— 。
師:結果:=。通過你自己的力量找到守恒量——能量。(新定義的物理量)但具體的表達式是什么,有待于更深入的探討。
學生展示結果:
從A-B運動學方程:小結:在 守恒的前提下, 是可以相互 的。
體會守恒思想分析問題的優越性。


『課后思考』
1. 以下哪組物理量均屬于標量 ( )
A. 動能、功 B. 位移、速度
C. 質量、加速度 D. 力、功率
2. 如圖所示,A、B、C、D四圖中的小球以及小球所在的左側斜面完全相同,現從同一高度h處由靜止釋放小球,使之進入右側不同的軌道:除去底部一小段圓弧,A圖中的軌道是一段斜面,高度大于h;B圖中的軌道與A圖中的軌道相比只是短了一些,且斜面高度小于h;C圖中的軌道是一個內徑略大于小球直徑的管道,其上部為直管,下部為圓弧形,與斜面相連,管的高度大于h;D圖中的軌道是個半圓形軌道,其直徑等于h.如果不計任何摩擦阻力和拐彎處的能量損失,小球進入右側軌道后能到達h高度的是 ( )
A. ①③ B. ②④ C. ①④ D. ②③
3. 下列關于功和能的說法正確的是 ( )
A. 功就是能,能就是功
B. 物體做功越多,物體的能就越大
C. 外力對物體不做功,這個物體就沒有能量
D. 能量轉化的多少可用功來量度
4. 自由擺動的秋千擺動幅度越來越小,下列說法中正確的是 ( )
A. 動能與勢能之和守恒
B. 能量正在消失
C. 只有動能和重力勢能的相互轉化
D. 動能與勢能之和一直減少





答案
1、【答案】A
【解析】試題分析:動能、功、功率只有大小沒有方向,是標量,故選項A正確;位移、速度、加速度、力即有大小又有方向,是矢量,故選項BCD錯誤。
考點:矢量和標量
2、【答案】A
【解析】試題分析:①小球到達最高點的速度可以為零,根據機械能守恒定律得,mgh+0=mgh′+0.則h′=h.故①正確.②小球離開軌道后做斜拋運動,水平方向做勻速直線運動,運動到最高點時在水平方向上有速度,即在最高點的速度不為零,根據機械能守恒定律得,mgh+0=mgh′+mv2.則h′<h.故②錯誤.③小球離開軌道做豎直上拋運動,運動到最高點速度為零,根據機械能守恒定律得,mgh+0=mgh′+0.則h′=h.故③正確.④小球在內軌道運動,通過最高點有最小速度,故在最高點的速度不為零,根據機械能守恒定律得,mgh+0=mgh′+mv2.則h′<h.故D錯誤.故選A。
考點:機械能守恒定律
【名師點睛】解決本題的關鍵掌握機械能守恒定律和圓周運動最高點的臨界速度,判斷小球在最高點的速度是否為零,通過列式進行分析。
3、【答案】D
【解析】試題分析:功是能量轉化的量度,做功的過程就是能量轉化的過程,選項A錯誤,D正確;物體做的功越多,說明能量轉化的越多,選項B錯誤;外力對物體不做功,并不說明這個物體就沒有能量,選項C錯誤;故選D.
考點:功和能
4、【答案】D
【解析】秋千擺動過程中,要克服空氣阻力做功,所以機械能不守恒,并不是只有動能和重力勢能轉化,AC錯誤,能量不會消失,客服阻力做功過程中,機械能轉化為其他形式的能了,所以D正確。




θ

H

C



B



A


H

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第1節 追尋守恒量——能量

追尋守恒量有必要嗎???
物理學的任務是發現普遍的自然規律。因為這樣的規律的最簡單的形式之一表現為某種物理量的不變性,所以對于守恒量的尋求不僅是合理的,而且也是極為重要的研究方向。
--------諾貝爾物理學獎獲得者 勞 厄

請結合初中所學知識,回答問題:
1、什么是動能?動能與什么物理量有關?
請舉一個生活中物體具有動能的實例!
2、什么是勢能?勢能與什么物理量有關?
請舉一個生活中物體具有勢能的實例!
3、動能與勢能的總和是什么?

『學生先學——課前復習』







小球運動中,是否存在守恒量呢?
小球“記得”原來的高度
問題1:當小球沿斜面從高處由靜止滾下時,小球的高度不斷減小,而速度不斷增大,說明了什么?
一、能量
伽利略理想實驗
說明小球憑借其位置而具有的物理量不斷減少,
而由于運動而具有的物理量不斷增大。
問題2: 當小球從斜面底端沿另一個斜面向上滾時,小球的位置不斷升高,而速度不斷減小,說明了什么問題?
說明小球憑借位置而具有的物理量不斷增加,
而由于運動而具有的物理量逐漸減少。
分析伽利略斜面實驗,尋找小球在運動過程中是否存在某種守恒?
1、伽利略斜面實驗表明,小球在運動過程中,“有某一量是守恒的”,這個量叫做能量或能。

問題3:你是如何理解教材上的“記得”這個詞語的?
如果斜面是光滑的,當小球滑上另一個斜面的相同高度時,速度為零,小球好像“記得”自己起始的高度,然后重復前面的運動。
  通過以上實驗我們可以觀察到斜面上的小球、單擺中的小球、滾擺中的輪子好像“記得 ”自己起始的高度(或與高度相關的某個量)。
后來的物理學家把這一事實說成是“某個量是守恒的”,并且把這個量叫做能量或能。
類似實驗:
單擺中的小球
滾擺中的輪子
伽利略理想斜面實驗中的能量
在伽利略斜面實驗中,將小球提高到起始點的高度時,小球被賦予一種形式的能量——勢能,小球在斜面上運動而具有的能——動能。
相互作用的物體憑借其位置而具有的能量叫做勢能(potential energy)。

彈性勢能
重力勢能
物體由于運動而具有的能量叫做動能(kinetic energy)。
機械能(mechanical energy): 動能與勢能的總和 。
二﹑勢能和動能
它們具有重力勢能

杠鈴
被彈高的人
流動的水

它們具有彈性勢能
起跳時的跳板
它們都具有動能
飛馳的足球
奔駛的賽車
高速飛行的火箭


“有一個事實,如果你愿意,也可以說一條定律,支配著至今所知的一切自然現象……這條定律稱做能量守恒定律。它指出某一個量,我們把它稱為能量,在自然界經歷的多種多樣的變化中它不變化。那是一個最抽象的概念……”
——諾貝爾物理學獎獲得者費恩曼
小資料
  當小球由最高點沿斜面 A 運動到達最低點時,能量怎樣變化?
想一想



A
B

h



v0 = 0

勢能消失
動能

全部
參考面
速度最大
高度為0


小球到達最低點
(參考面)


勢能去了哪里?
用“能量”怎樣描述伽利略斜面實驗
機械能
“追尋守恒量”的意義
(1)可行性:物質在運動變化過程中存在守恒量。
(2)重要性:物質在運動變化過程中都要滿足一定的守恒定律。
能量無處不在
化學能 熱(內)能 電能 風能
太陽能 光能 動能、勢能
你還知道哪些形式的能量呢?
地熱能 核能 潮汐能
分子熱(運動)能 電磁能
各種形式的能量是否會發生相互轉化?

探究
學生討論:以下各過程中能量形式是如何轉化?
摩擦生熱
我玩滑滑梯的過程
翻滾過山車
動物在捕食過程中消耗了什么能?
這些能量哪里去了?
它捕食獲得了什么能?
這些能量來自哪里?


能量轉化是一個普遍的現象,自然界中物質運動形式的變化總伴隨著能量的相互轉化。并且總量不變?!芰渴睾?br/>小 結
一、守恒
二、能量:守恒量
1、勢能:相互作用的物體憑借其位置而具有的能量。
2、動能:物體由于運動而具有的能量
3、不同形式的能量之間可以相互轉化,保持總能不變。
三、“追尋守恒量”的意義
1、可行性:物質在運動變化過程中存在守恒量。
2、重要性:物質在運動變化過程中都要滿足一定的守恒定律。

練習1:
如圖所示,一根不可伸長的細繩拴著一個小球在豎直平面內擺動,圖中a、b、c三點分別表示小球擺動過程中的三個不同位置,其中a、c等高。在小球擺動的整個過程中,動能最大時是在______點,在______點重力勢能最大;如果沒有空氣阻力的影響,小球在a點的勢能______(填“大于”
“等于”或“小于”)在b點的動能。
練習2:
舉例說明生活中的一些守恒關系
練習3:
守恒的思想在物理的發展中也起著很重要的作用,你知道物理學中有關守恒的規律嗎?
練習4:下列說法中正確的是( )
A.隨著科技的發展,永動機是可以制成的
B.太陽照射到地球上的光能轉化成了其他形式的能量,但照射到宇宙空間的能量都消失了
C.“既要馬兒跑,又不讓馬兒吃草”違背了能量轉化和守恒定律,因而是不可能的
D.有種“全自動”手表,不用上發條,也不用任何形式的電源,卻能一直走動,說明能量可以憑空產生
C
謝謝
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