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1、第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理情景切入情景切入自自然然界界存存在在各各种种不不同同形形式式的的能能量量机机械械能能(动动能能和和势势能能)、内内能能、电电能能、化化学学能能、核核能能等等等等，各各种种不不同同形形式式的的能能量量可可以以相相互互转转化化，在在转转化化过过程程中中遵遵从从能能量量守守恒恒这这个个基基本本原原理理(如如图图)，这一章我们将探究动能、势能及其相互转化的规律，这一章我们将探究动能、势能及其相互转化的规律第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理
2、知识导航知识导航前前面面我我们们学学习习了了运运用用牛牛顿顿运运动动定定律律和和运运动动学学知知识识来来解解决决力力学学问问题题的的方方法法，本本章章引引入入了了功功和和能能(动动能能、势势能能)等等重重要要物物理理量量和和动动能能定定理理、机机械械能能守守恒恒定定律律等等重重要要规规律律，为为我我们们解解决决力学问题开辟了新的途径力学问题开辟了新的途径功功和和能能的的概概念念是是物物理理学学中中的的重重要要概概念念，能能的的转转化化和和守守恒恒定定律律是是自自然然界界最最基基本本的的客客观观规规律律，功功和和能能的的转转化化关关系系不不仅仅为为解解决决力力学学问问题题开开辟辟了了一一条条重重
3、要要途途径径能能量量观观点点，同同时时它它也也是是分分析析解解决决电电磁磁学学、热热学学等等领领域域中中问问题题的的重重要要依依据据，因因此此本本章内容在整个物理学中占有重要地位章内容在整个物理学中占有重要地位第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理本本章章第第1节节追追寻寻守守恒恒量量，既既展展示示了了能能量量概概念念的的发发展展过过程程，又又介介绍绍了了科科学学研研究究和和发发展展的的一一个个重重要要方方向向第第2、3节节主主要要学学习习做做功功多多少少、做做功功快快慢慢的的决决定定性性因因素素及及应应用用第第4、5节节通通过过重重力力做做功功的的讨讨论论得得出出重重力力势势能能
4、的的概概念念并并进进一一步步探探究究弹弹性性势势能能的的决决定定性性因因素素第第6、7节节探探究究、学学习习动动能能及及动动能能定定理理第第8、9、10节节学学习习、验验证证机机械械能能守守恒恒定定律律，并并拓拓展展到到能能量量守守恒恒定定律律本本章章的的重重点点是是功功、功功率率、动动能能、势势能能的的概概念念及及其其动动能能定定理理，机机械械能能守守恒恒定定律律两两个个重重要要规规律律；难难点点是是动动能能定定理理和和机机械械能守恒定律在各种不同情况下的具体应用能守恒定律在各种不同情况下的具体应用第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理学法指导学法指导1科科学学探探究究是是物物理
5、理学学中中的的重重要要研研究究手手段段，在在本本章章的的学学习习中中同同学学们们应应结结合合教教材材中中的的探探究究内内容容，通通过过亲亲自自动动手手做做实实验验体体验验探探究究过过程程的的曲曲折折和和乐乐趣趣，提提高高探探究究过过程程中中的的学学习习质质量量，增强对科学探究的理解，逐步提高自己科学探究的能力增强对科学探究的理解，逐步提高自己科学探究的能力第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理2逐逐步步加加深深理理解解功功和和能能的的概概念念及及功功能能关关系系，是是学学习习本本章章教教材材的的基基本本线线索索做做功功的的过过程程是是能能量量转转化化的的过过程程，不不同同形形式式能
6、能量量之之间间的的转转化化只只有有通通过过做做功功才才能能实实现现，动动能能和和重重力力势势能能的的定定量量表表达达式式就就是是按按照照这这一一思思路路通通过过探探究究来来确确定定的的同同学学们们如如果果能能够够结结合合具具体体问问题题逐逐步步理理解解这这一一线线索索，不不但但有有助助于于把把这这一一章章知知识识融融会会贯贯通通，而而且且有有助助于于同同学学们们今今后后从从能能量量的的角角度度学学习其他部分知识习其他部分知识第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理3解解决决力力学学问问题题，同同学学们们往往往往习习惯惯于于运运用用牛牛顿顿运运动动定定律律和和运运动动学学知知识识解解决
7、决，以以为为这这样样具具体体可可信信，而而不不习习惯惯于于从从能能量量的的观观点点和和守守恒恒的的思思想想来来分分析析，但但是是从从本本章章学学习习过过能能量量之之后后同同学学们们会会发发现现从从能能量量的的观观点点来来分分析析和和解解决决，往往往往会会给给力力学学问问题题的的解解决决带带来来很很大大的的方方便便，因因此此从从本本章章起起同同学学们们应应注注意意培培养养自己从能量的观点分析、解决问题的能力自己从能量的观点分析、解决问题的能力.第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理*知
8、道能量的概念知道能量的概念*理解动能和势能的概念与意义理解动能和势能的概念与意义*了解日常生活中能量转化的事例，培养热爱生活了解日常生活中能量转化的事例，培养热爱生活的情趣的情趣第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理荡荡秋秋千千是是一一种种常常见见的的娱娱乐乐活活动动(见见下下图图)如如果果空空气气阻阻力力和和秋秋千千各各部部分分的的摩摩擦擦力力可可以以忽忽略略，秋秋千千就就会会不不停停地地摆摆动动下下去去，这这说说明明秋秋千千在在运运动动过过程程当当中中有有一一个个保保持持不不变变的的“东东西西”，你你认为这个认为这个“东西东西”
9、是什么？是什么？第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理1如如下下图图所所示示，若若不不计计摩摩擦擦阻阻力力，小小球球从从斜斜面面A某某一一高高度度滚滚下下，无无论论斜斜面面B比比斜斜面面A陡陡些些或或缓缓些些，小小球球总总会会_，该该点点高高度度与与它它出出发发时时的的_在在物物理理学学中中，把把这这一一事事实实说说成成是是_，并并且且把把这这个量叫做个量叫做_简称简称_第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理2如如下下图图所所示示，相相互互作作用用的的物物体体凭凭借借其其_而而具具有的能量叫做有的能量叫做_第第7章章 机
10、械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理3如如下下图图所所示示物物体体由由于于_而而具具有有的的能能量量叫叫做做_第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理答答案案：1.在在B斜斜面面的的某某点点停停下下来来高高度度相相同同有有某某一一量量是守恒的能量能是守恒的能量能2位置势能位置势能3运动动能运动动能第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理(1)一一个个物物体体如如果果具具备备了了对对外外做做功功的的本本领领我我们们就就说说这这个个物体具有能量物体具有能量(2)能量是个状态量，是标量，和物体的某一状态对应能量是个状态量，是标量，
11、和物体的某一状态对应.第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理(1)由由物物体体间间的的相相互互作作用用力力和和物物体体间间的的相相对对位位置置决决定定的的能能量量叫叫做做势势能能如如：重重力力势势能能，弹弹性性势势能能，分分子子势势能能，电电势势能等能等(2)势能是能量的一种具体形式，是标量势能是能量的一种具体形式，是标量.第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理(1)物物体体由由于于运运动动而而具具有有的的能能量量叫叫动动能能，如如：流流动动的的水水(如如下下图图甲甲所所示示)，吹吹来来的的风风即即流流动动的的空空气气(如如下下图图乙乙所所示示)，运转的天体，绕原子核旋
12、转的电子等都具有动能运转的天体，绕原子核旋转的电子等都具有动能第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理(2)动能与物体的质量和速度有着密切的联系动能与物体的质量和速度有着密切的联系(3)和和物物体体运运动动过过程程中中某某一一状状态态相相对对应应，是是标标量量，并并且且总为正值总为正值(4)一一切切运运动动物物体体都都具具有有动动能能，大大到到天天体体小小到到微微观观粒粒子子第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理古古代代战战争争中中常常用用滚滚木木和和檑檑石石作作为为武武器器来来阻阻止止敌敌人人的的进进攻攻，你你能能用用所所学学的的知知识识说说明明其其中中的的科科学学道道
13、理理吗吗？这这种种战战术术适适用用于于哪种情况？怎样才能使杀伤力更大？为什么？哪种情况？怎样才能使杀伤力更大？为什么？答答案案：滚滚木木和和檑檑石石的的重重力力势势能能转转化化为为动动能能，利利用用其其动动能能来来杀杀伤伤敌敌人人；这这种种战战术术适适用用于于据据高高防防守守；提提高高其其高高度度、增增大大其质量才有更大的杀伤力动能越大，作用效果越强其质量才有更大的杀伤力动能越大，作用效果越强.第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理(1)自自然然界界在在千千变变万万化化的的过过程程中中，存存在在着着一一些些守守恒恒量量，它它是是自自然然界界在在变变化化过过程程中中隐隐藏藏于于现现象
14、象中中的的一一个个反反映映其其本本质质的的物理量物理量(2)寻寻找找守守恒恒量量必必须须讲讲究究科科学学的的方方法法：如如观观察察此此消消彼彼长长的的物物理理量量、研研究究其其相相互互的的关关系系、科科学学构构思思巧巧妙妙的的实实验验、精精确确地论证推理和计算等地论证推理和计算等(3)寻寻找找守守恒恒量量需需要要大大量量富富有有创创造造性性地地艰艰苦苦细细致致的的工工作作和坚韧不拔的毅力及持之以恒的精神和坚韧不拔的毅力及持之以恒的精神第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理 在在伽伽利利略略实实验验中中，如如果果空空气气阻阻力力和和摩
15、摩擦擦阻阻力力不不能忽略，人们要寻找的守恒量还存在吗？能忽略，人们要寻找的守恒量还存在吗？(如图所示如图所示)第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理解解析析：通通过过实实验验不不难难发发现现，在在伽伽利利略略实实验验中中有有空空气气阻阻力力的的情情况况下下，小小球球滚滚上上B斜斜面面高高度度减减小小了了，因因此此与与物物体体上上升升的的高高度度对对应应的的重重力力势势能能减减小小了了，能能量量看看起起来来不不再再守守恒恒由由此此引引发发两两方方面面的的思思考考：其其一一，物物体体系系统统减减少少的的能能量量哪哪儿儿去去了了，是是消消失失了了吗吗？其其二二，如如果果没没有有消消失失，
16、它它转转化化为为哪哪种种形形式式出出现现？球球减减少少的的重重力力势势能能是是否否等等量量地地以以另另一一种种形形式式出出现现？若若球球减减少少的重力势能以另外的形式等量出现，则能量仍是守恒的的重力势能以另外的形式等量出现，则能量仍是守恒的第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理联联系系所所学学过过的的知知识识和和生生活活中中的的经经验验知知道道，球球在在运运动动过过程程中中有有摩摩擦擦便便会会产产生生热热，与与物物体体的的高高度度、速速率率对对应应的的机机械械能能有有一部分转化为大量分子组成的系统的热运动一部分转化为大量分子组成的系统的热运动设设计计精精确确的的实实验验，收收集集测
17、测量量这这部部分分热热能能，便便可可以以验验证证守守恒量的存在恒量的存在第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理 伽伽利利略略的的斜斜面面实实验验反反映映了了一一个个重重要要的的事事实实：如如果果空空气气阻阻力力和和摩摩擦擦力力小小到到可可以以忽忽略略，小小球球必必将将准准确确地地终终止止于于同同它它开开始始点点相相同同高高度度的的点点，决决不不会会更更高高一一点点，也也不不会会更更低低一一点点这这说说明明，小小球球在在运运动动过过程程中中有有一一个个“东东西西”是是不不变变的的，这这个个“东西东西”应是应是()A弹力弹力B势能势能C速度速度 D能量能量答案：答案：D第第7章章 机械
18、能守恒定律机械能守恒定律人教版物理解解析析：在在伽伽利利略略的的斜斜面面实实验验中中，小小球球从从一一个个斜斜面面滚滚到到另另一一个个斜斜面面，斜斜面面弹弹力力是是不不同同的的，势势能能先先减减小小后后增增大大，速速度度先先增增大大后后减减小小，所所以以A、B、C错错，不不变变的的“东东西西”应应是是能能量量，包括动能和势能，包括动能和势能，D对对.第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理 试分析下列事例中能量转化的情况：试分析下列事例中能量转化的情况：第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理解解析析：对对过过山山车车来来说说，从从最最高高处处向向最最低低处处运运动动时时，
19、高高度度在在减减小小，势势能能在在减减少少，同同时时其其速速度度在在增增大大，动动能能在在增增加加；对对下下落落的的果果实实来来讲讲，其其能能量量转转化化情情况况与与过过山山车车的的情情景景相相似似；对对斜斜抛抛物物体体来来说说，斜斜向向上上运运动动阶阶段段，高高度度增增大大，速速度度减减小小，动动能能转转化化为为势势能能；斜斜向向下下运运动动阶阶段段，高高度度减减小小，速速度度增增大大，势势能又转化为动能能又转化为动能第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理答答案案：a.过过山山车车从从高高处处到到低低处处势势能能减减少少，动动能能增增加加，势势能能转转化化为为动动能能；从从低低处
20、处到到高高处处速速度度减减小小，高高度度增增大大，动动能能减减少，势能增加，动能转化为势能少，势能增加，动能转化为势能b下落的果实：果实的势能转化为动能下落的果实：果实的势能转化为动能c斜斜抛抛的的物物体体：斜斜向向上上运运动动过过程程，动动能能转转化化为为势势能能；斜向下运动过程，势能转化为动能斜向下运动过程，势能转化为动能第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理点点评评：本本题题主主要要突突出出动动能能和和势势能能可可以以相相互互转转化化，体体现现转转化过程中的守恒问题化过程中的守恒问题第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理 (2010广广州州五五校校联联考考)如如图
21、图所所示示表表示示撑撑杆杆跳跳高高运运动动的的几几个个阶阶段段：助助跑跑、撑撑杆杆起起跳跳、越越横横杆杆、落落地地(未未画画出出)在在这这几个阶段中有关能量转化的情况，正确的是几个阶段中有关能量转化的情况，正确的是()第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理A助跑阶段，身体中的化学能转化为人和杆的动能助跑阶段，身体中的化学能转化为人和杆的动能B起跳时，人的动能和化学能转化为人和杆的势能起跳时，人的动能和化学能转化为人和杆的势能C越过横杆后，人的重力势能转化为动能越过横杆后，人的重力势能转化为动能D落地后，人的能量消失了落地后，人的能量消失了答案：答案：ABC第第7章章 机械能守恒定律
22、机械能守恒定律人教版物理解解析析：运运动动员员在在助助跑跑、撑撑杆杆起起跳跳、越越横横杆杆下下落落的的几几个个过过程程中中，能能量量的的转转化化分分别别为为化化学学能能转转化化为为动动能能，化化学学能能和和动动能能转转化化为为势势能能，重重力力势势能能转转化化为为动动能能，故故A、B、C正正确确人人落落地地后后，人人的的重重力力势势能能会会使使地地面面发发生生形形变变及及温温度度升升高高，即即人人的能量并没有消失，故的能量并没有消失，故D错错.第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理 下下图图是是上上海海“明明珠珠线线”某某车车站站的的设设计计方方案案由由于于站站台台建建得得稍稍高高
23、，电电车车进进站站时时要要上上坡坡，出出站站时时要要下下坡坡忽忽略略斜斜坡的摩擦力，你能分析这种设计的优点吗？坡的摩擦力，你能分析这种设计的优点吗？第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理解解析析：电电车车进进站站前前虽虽关关闭闭了了电电动动机机，但但仍仍具具有有动动能能，可可使使电电车车爬爬上上斜斜坡坡，这这是是将将动动能能转转化化为为势势能能储储存存出出站站时时，电电车车可可利利用用斜斜坡坡再再将将势势能能转转化化成成动动能能可可见见，这这种种设设计计方方案案可可以节约电能以节约电能答案：答案：这样设计的主要优点在于节约电能这样设计的主要优点在于节约电能点点评评：能能量量具具有有
24、多多种种形形式式，能能量量能能够够进进行行转转移移，不不同同形形式式地地能能量量之之间间还还可可以以进进行行转转化化在在转转化化和和转转移移的的过过程程中中，能能量量的的总总量量虽虽保保持持不不变变，但但不不同同形形式式能能量量的的特特征征是是不不同同的的我我们要想方设法使能量朝有利于人类的方向转化们要想方设法使能量朝有利于人类的方向转化第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理 2004年年12月月26日日，国国际际标标准准时时间间00：58：50，一一股股压压抑抑许许久久的的“怒怒气气”从从印印度度洋洋深深处处狂狂躁躁地地迸迸发发而而出出，里里氏氏9.0级级(美美国国地地震震局局测
25、测定定)地地震震劈劈开开周周围围的的海海水水，形形成成一一道道道道相相距距百百十十公公里里的的弧弧形形水水幕幕，以以每每小小时时800公公里里的的起起始始速速度度排排山山倒倒海般向四周袭去海般向四周袭去巨巨浪浪呼呼啸啸，以以摧摧枯枯拉拉朽朽之之势势，越越过过海海岸岸线线，越越过过田田野野，迅迅猛猛地地袭袭击击着着岸岸边边的的城城市市和和村村庄庄，瞬瞬时时人人们们都都消消失失在在巨巨浪浪之之中中港港口口所所有有设设施施、被被震震塌塌的的建建筑筑物物，在在狂狂涛涛的的洗洗劫劫下下，被被席席卷卷一一空空事事后后，海海滩滩上上一一片片狼狼藉藉，到到处处是是残残木木破破板板和和人人畜畜尸体，地震海啸给人
26、类带来的灾难是十分巨大的尸体，地震海啸给人类带来的灾难是十分巨大的第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理试试查查阅阅有有关关资资料料，谈谈一一谈谈此此次次海海啸啸中中存存在在哪哪些些能能量量转转化化？答案：答案：(1)印度洋深处积聚着内能印度洋深处积聚着内能(2)内能转化为地震波的能量内能转化为地震波的能量(3)地震波的能量使岩石震动，海浪狂啸地震波的能量使岩石震动，海浪狂啸(4)高高速速的的巨巨浪浪具具有有很很大大的的动动能能和和势势能能，给给人人类类带带来来巨巨大灾难大灾难第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理同学们同学们来学校和回家的路上要注意安全来学校和回家的路上要注意安全第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理同学们同学们来学校和回家的路上要注意安全来学校和回家的路上要注意安全
