【教案】人教版物理必修二：7.1-追寻守恒量——能量学案要点分析.docVIP

课堂探究 探究一 对“守恒量”的理解 问题导引 2013年6月20日，神舟十号航天员王亚平在天宫一号开展基础物理实验，为全国青少年进行太空授课，她将摆球拉开一定距离后放手，摆球并没有来回摆动(如图所示)，这是为什么？此时我们探究的守恒量——能量，还存在吗？ 提示：在天宫一号中的物体处于完全失重状态，与重力有关的一切物理现象都消失了，所以小球不会来回摆动。此时小球随天宫一号一起绕地球高速旋转，其动能与势能之和保持不变，即能量守恒。 名师精讲 1．所谓“守恒”是指数值保持恒定。对于伽利略斜面实验，我们可以这样理解，如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必将回到它原来的高度，小球好像记得“自己的起始高度”，我们把小球“记得”的这个“东西”叫作守恒量。 2．守恒量是自然界在变化过程中隐藏于现象中的一个反映其本质的物理量，也就是说，自然界并不自动地展现其背后的本质、规律和内在联系，所以寻找守恒量必须讲究科学的方法。例如，观察此消彼长的物理量、研究其相互的关系、科学构思巧妙的实验、精确地论证、推理和计算等。 【例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，决不会更高一点，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，斜面弹力是不同的，势能先减小后增大，速度先增大后减小，所以A、B、C错。不变的“东西”应是能量，包括动能和势能，D对。 答案：D 题后反思 (1)运用理想模型结合实验事实推导物理规律，是研究物理问题常用的思路和方法。(2)伽利略的斜面实验使人们认识到了能量这一物理量。 探究二 对物体的动能和势能的理解 问题导引 如图所示，上海“明珠线”某车站的设计方案。由于站台建得稍高，电车进站时要上坡，出站时要下坡。忽略斜坡的摩擦力，你能分析这种设计的优点吗？ 提示：电车进站前虽关闭了电动机，但仍具有动能，可使电车爬上斜坡，这是将动能转化为势能储存。出站时，电车可利用斜坡再将势能转化成动能。可见，这种设计方案可以节约电能。 名师精讲 1．动能 说到动能，一定要有运动着的物体。例如，当伽利略释放小球后，小球开始运动，获得速度，运动着的小球就具有了动能。流动的河水，吹来的风即流动的空气，运转的天体，绕原子核旋转的电子等都具有动能。 2．势能 它必须有相互作用的物体，而且一定与其位置有关。例如，小球受到地球施于它的重力作用，当伽利略把小球从桌面提高到斜面上起始点的高度时，他就赋予了小球一种形式的能量——势能。当我们将弹簧拉伸或者压缩时，弹簧各部分发生相互作用，各部分的相对位置与弹簧自然伸长时发生了变化，我们也就赋予了弹簧一定的势能。 3．势能和动能的相互转化 从伽利略的斜面实验我们可以看出，势能和动能可以相互转化。如果斜面是光滑的，且空气阻力忽略不计，小球总可以沿斜面B上升到原来的高度。这说明了动能和势能在相互转化过程中能量是守恒的。 【例2】 (多选)如果我们把相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫作势能，把物体由于运动而具有的能量称为动能，那么，伽利略的斜面实验可以给我们一个启示，下列关于这个启示正确的是(　　) A．小球在斜面上运动时，小球离地面的高度减小，速度增加，小球的速度是由高度转变而来的 B．小球在斜面上运动时，小球离地面的高度增加，速度减小，小球的高度是由速度转变而来的 C．小球在斜面上运动时，小球离地面的高度减小，速度增加，小球的动能是由势能转变而来的 D．小球在斜面上运动时，小球离地面的高度增加，速度减小，小球的势能是由动能转变而来的 解析：在斜面上运动的小球，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不变。 答案：CD 题后反思 不同形式的能可以相互转化，一种形式的能的减少，其他形式的能必然增加，但总的能量不变。在伽利略的理想斜面实验中，动能和势能总和不变。