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7 1追尋守恒量 諾貝爾物理獎獲得者費恩曼曾說 有一個事實 如果你愿意也可以說是一條定律 支配著至今所知的一切現(xiàn)象 這條定律就是能量守恒定律 它指出有某個量 我們把它稱為能量 在自然界經(jīng)歷的多種多樣的變化中它不變化 那是一個最抽象的概念 然而正是這個最抽象的概念 卻是物理學中最重要 意義也最深遠的概念之一 請列舉生活中能量轉(zhuǎn)化的例子 伽利略理想實驗 等高 小球 記得 原來的高度 關于小球運動過程的描述 1 小球從一個斜面的某一高度由靜止滑下 并運動到另一個斜面的同一高度 經(jīng)歷了哪幾個運動過程 2 這些過程各有什么特點 1 小球經(jīng)歷了先加速后減速的過程2 在加速過程中 小球速度增大 位置高度減小 在減速運動過程中 小球速度在減小 但位置高度在增大 分析各個過程運動和力的關系 1 下滑過程小球所受合力方向與運動方向一致 小球做加速運動 直到斜面底端 速度達到最大2 上滑過程小球所受合力方向與運動方向相反 小球做減速運動 直到速度為零 可見 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 現(xiàn)在我們將過程的物理過程抽象化 1 小球由加速過程過渡到減速過程 恢復到原來的高度2 加速過程與減速過程中與高度有關的一個物理量在變化的同時 一個與速度有關的物理量也在變化3 與高度有關的物理量的變化引起了另一個與速度有關的物理量的變化 結(jié)論 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 這個量叫能量 相互作用的物體憑借其位置而具有的能量叫做勢能 物體由于運動而具有的能量叫做動能 請用動能和勢能的概念來描述伽利略的斜面實驗 伽利略理想實驗 等高 A到B動能增加 勢能減少B到C勢能增加 動能減少 A B C 思考題 以豎直上拋的小球為例說明小球的勢能和動能的轉(zhuǎn)化情況 在這個例子中是否存在著能的總量保持不變 例題1 滑雪運動員沿光滑斜面下滑 在下滑過程中 動能 勢能如何變化 能量守恒嗎 解析 運動員沿光滑斜面下滑 速度變大 高度降低 故其動能越來越大 勢能越來越小 由于斜面光滑 沒有其他能量生成 因此能量守恒 例題2 在光滑地面上 一彈簧一端固定豎直墻上 另一端連著一個小球 用力壓縮彈簧 釋放后 試分析能量轉(zhuǎn)化關系 分析 彈簧被壓縮 貯存了能量 彈性勢能 然后又逐漸轉(zhuǎn)化為小球的動能 當彈簧恢復到原長時 勢能為零 球的動能最大 在彈簧伸長過程中 球的動能減少 彈簧的勢能又增加 球在往復運動過程中 球的動能與彈簧的勢能相互轉(zhuǎn)化 總的能量不變 課堂訓練 1 諾貝爾物理獎獲得者費恩曼曾說 有一個事實 如果你愿意也可以說是一條定律 支配者至今所知的一切現(xiàn)象 這條定律就是 A 牛頓第一定律B 牛頓第二定律C 牛頓第三定律D 能量守恒定律 D 課堂訓練 2 神州 六號飛船進入太空后 首先在一個橢圓軌道上平穩(wěn)運行 它在橢圓軌道上運動過程中 動能和勢能如何變化 動能和勢能的總和 機械能 如何變化 課堂訓練 3 蘋果從樹上掉下時 速度越來越大 下列說法正確的是 A 高度轉(zhuǎn)變成了速度B 蘋果的能量增加C 勢能轉(zhuǎn)變成了動能D 蘋果的機械能不變 C 課堂訓練 4 相同的彈簧伸長量越大 彈簧的彈性勢能越大 在同一個彈簧秤下分別掛5N和3N的物體時 彈簧秤上彈簧具有的彈性勢能 A 兩次具有相同的彈性勢能B 第一次比第二次的彈性勢能大C 第一次比第二次的彈性勢能小D 無法比較其大小 B 課堂訓練 5 唐朝詩人杜甫的 登高 中有這樣兩句詩 無邊落木蕭蕭下 不盡長江滾滾來 從物理學的角度來說 落木蕭蕭下 的過程是 能轉(zhuǎn)化為 能 而 滾滾來 的長江水蘊含豐富的 能 6 如果我們把相互作用的物體憑借其位置而具有的能量叫做勢能 把物體由于運動而具有的能量叫做動能 那么 伽利略的斜面實驗可以給我們一個啟示 這個啟示正確的是 小球在斜面A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(zhuǎn)變而來的 小球在斜面B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(zhuǎn)變而來的 小球在斜面A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(zhuǎn)化而來的 小球在斜面B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(zhuǎn)化而來的A B C D B 小結(jié) 一 伽利略斜面實驗表明 有某一量是守恒的 這個量叫做能量 二 能量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 三 追尋守恒量 的意義1 可行性 物質(zhì)在運動變化過程中存在守恒量 2 重要性 物質(zhì)在運動變化過程中都要滿足一定的守恒定律