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1、第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 自然界存在各种不同形式的能量自然界存在各种不同形式的能量机械能机械能( (动能和势能动能和势能) )、内能、电能、内能、电能、化学能、核能化学能、核能等等，各种不同形式的等等，各种不同形式的能量可以相互转化能量可以相互转化，在，在转化过程中遵转化过程中遵从能量守恒从能量守恒这个基本原理，这个基本原理，本章我们本章我们引入了功和能引入了功和能( (动能、势能动能、势能) )等重要物等重要物理量和动能定理、机械能守恒定律等理量和动能定理、机械能守恒定律等重要规律，为我们解决力学问题开辟重要规律，为我们解决力学问题开辟了新的途径了新的途径 解决力学问题，同
2、学们往往习惯于解决力学问题，同学们往往习惯于运用运用牛顿运动定律和运动学知识解决牛顿运动定律和运动学知识解决，以为这样，以为这样具体可信，而不习惯于从能量的观点和守恒具体可信，而不习惯于从能量的观点和守恒的思想来分析，但是的思想来分析，但是从本章学习过能量之后从本章学习过能量之后同学们会发现从能量的观点来分析和解决，同学们会发现从能量的观点来分析和解决，往往会给力学问题的解决带来很大的方便往往会给力学问题的解决带来很大的方便，因此从本章起同学们应注意培养自己因此从本章起同学们应注意培养自己从能量从能量的观点的观点分析、解决问题的能力分析、解决问题的能力. .化学能化学能化学能化学能风能风能势能
3、势能核能核能动能动能7.1 7.1 追寻守恒量追寻守恒量能量能量伽利略理想实验伽利略理想实验问题一：问题一：我们看到怎样的现象呢？观察伽利略理想斜面实伽利略理想斜面实验（斜面均光滑）验（斜面均光滑）ABhh1、小球从一个斜面的某一高度由静止滑下，并运动到另一个斜面的同一高度，经历了哪几个运动过程？2、这些过程各有什么特点？小球高度降低的同时，速度在增加；高小球高度降低的同时，速度在增加；高度升高的同时，速度在减小。度升高的同时，速度在减小。实验表明实验表明斜面上的小球斜面上的小球在运动过程中在运动过程中好像好像“记得记得 ”自己起始的高度（或与高度自己起始的高度（或与高度相关的某个量）。相关的
4、某个量）。 后来的物理学家把这一事实说成是后来的物理学家把这一事实说成是“某个量是守恒的某个量是守恒的”, ,并且把这个量叫并且把这个量叫做做能量能量或或能能。ABhh 在在A A斜面上：斜面上：a agsingsin v v2 2-0=2ax-0=2ax h=xsin=v h=xsin=v2 2/2g/2gABhh 在在B B斜面上：斜面上：a agsingsin 0-v 0-v2 2=2ax=2ax h hx sin=x sin=v v2 2/2g/2g h hh h问题二：问题二：用用“力力”怎样描述伽利略斜面实怎样描述伽利略斜面实验验xx单摆中的小球单摆中的小球滚摆中的轮子滚摆中的轮子
5、 “有一个事实，如果你愿意，也有一个事实，如果你愿意，也可以说一条定律，支配着至今所知可以说一条定律，支配着至今所知的一切自然现象的一切自然现象这条定律称做这条定律称做能量守恒定律能量守恒定律。它指出某一个量，。它指出某一个量，我们把它称为我们把它称为能量能量，在自然界经历，在自然界经历的多种多样的变化中它不变化。那的多种多样的变化中它不变化。那是一个最抽象的概念是一个最抽象的概念” 诺贝尔物理学奖获得者费恩曼诺贝尔物理学奖获得者费恩曼小资料小资料能量能量在伽利略斜面实验中，将小球提高到在伽利略斜面实验中，将小球提高到起始点的高度时，小球被赋予一种形式的起始点的高度时，小球被赋予一种形式的能量
6、能量势能。势能。相互作用的物体凭借其位置而具有的相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做能量叫做势能势能（potential energy）。名词解释名词解释ABhv0 = 0它们具有它们具有势能势能球球杠铃杠铃被弹高的人被弹高的人 物体由于运动而具有的能量叫做物体由于运动而具有的能量叫做动能动能（kinetic energy）。名词解释名词解释ABhv在伽利略斜面实验中，释放小球后，在伽利略斜面实验中，释放小球后，小球开始运动，获得速度，小球被赋予一小球开始运动，获得速度，小球被赋予一种形式的能量种形式的能量动能。动能。它们都具有它们都具有动能动能足球足球汽车汽车火箭火箭名词解释名词解释机械
7、能：机械能：动能与势能的总和动能与势能的总和 。当小球由最高点沿斜面当小球由最高点沿斜面 A 运动到达最低点运动到达最低点时，能量怎样变化？时，能量怎样变化？想一想想一想ABhv0 = 0势能消失势能消失动能动能全全部部参考面参考面速度最大速度最大高度为高度为0小球到达最低点小球到达最低点（参考面）（参考面）势能去了势能去了哪里？哪里？用用“能量能量”怎样描述伽利略斜面怎样描述伽利略斜面实验实验机械能“追寻守恒量追寻守恒量”的意义的意义 （1）可行性：物质在运动变化过）可行性：物质在运动变化过程中存在守恒量。程中存在守恒量。 （2）重要性：物质在运动变化过）重要性：物质在运动变化过程中都要满足
8、一定的守恒定律。程中都要满足一定的守恒定律。1. 下列实例中下列实例中,动能转化为势能的是动能转化为势能的是 ( ) A. 竖直上抛的正在上升的小球竖直上抛的正在上升的小球B. 上紧发条的玩具汽车正在行驶上紧发条的玩具汽车正在行驶.C. 从高处下落的石块从高处下落的石块D. 从斜槽上滚下的小球从斜槽上滚下的小球A课堂练习课堂练习解析：解析：B、C、D中均为势能转化为动能中均为势能转化为动能 A中为动能转化为小球的重力势能中为动能转化为小球的重力势能 2 2.苹果从树上掉下时，速度越来越大，苹果从树上掉下时，速度越来越大，下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ） A A.高度转变成了速度高度转变
9、成了速度 B B.苹果的能量增加苹果的能量增加 C C.势能转变成了动能势能转变成了动能 D D.苹果的机械能不变苹果的机械能不变C 3 3.相同的弹簧伸长量越大，弹簧的弹性势能相同的弹簧伸长量越大，弹簧的弹性势能越大，在同一个弹簧秤下分别挂越大，在同一个弹簧秤下分别挂5N5N和和3N3N的的物体时，弹簧秤上弹簧具有的弹性势能（物体时，弹簧秤上弹簧具有的弹性势能（ ） A A.两次具有相同的弹性势能两次具有相同的弹性势能 B B.第一次比第二次的弹性势能大第一次比第二次的弹性势能大 C C.第一次比第二次的弹性势能小第一次比第二次的弹性势能小 D D.无法比较其大小无法比较其大小B4. 以竖直
10、上抛的小球为例说明小球的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这个例子中是势能和动能的转化情况这个例子中是否存在着能的总量保持不变？否存在着能的总量保持不变？ 竖直上抛运动的小球，首先由动能转化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，势能最为势能，达到最高点时，动能为零，势能最大，在下落时，势能逐渐减小，动能逐渐增大，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的过程大，势能又转化为动能在小球运动的过程中，小球的机械能总量保持不变中，小球的机械能总量保持不变一、伽利略斜面实验表明 “有某一量是守恒的”，这个量叫做能量。二、能量 1、势能
11、：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量。 2、动能：物体由于运动而具有的能量。三、“追寻守恒量”的意义 1、可行性：物质在运动变化过程中存在守恒量。 2、重要性：物质在运动变化过程中都要满足一定的守恒定律。小小小小结结结结“能量能量”概念发展史简概念发展史简介介 1. 伽利略对摆的论证伽利略对摆的论证为后人认识机为后人认识机械能守恒开辟一途径。械能守恒开辟一途径。 2. 莱布尼兹提出的物体运动的量与物莱布尼兹提出的物体运动的量与物体速度平方成正比被科里奥利称为体速度平方成正比被科里奥利称为“活力活力”。 3. 英国物理学家杨（英国物理学家杨（T.Young）(在光的在光的干涉方面作出贡献干涉方
12、面作出贡献)将将 mv2/2 称作能量。称作能量。 4. 热学中永动机不可能实现的确认和各种热学中永动机不可能实现的确认和各种物理现象之间的普遍联系的发现，导致了能量物理现象之间的普遍联系的发现，导致了能量守恒定律的最终确立。守恒定律的最终确立。 5. 能量守恒定律的发现最重要的贡献者当能量守恒定律的发现最重要的贡献者当推迈耶（推迈耶（M.Meyer）、焦耳（）、焦耳（J.P.Joule）和亥）和亥姆霍兹（姆霍兹（H.von.helmholtz）三位伟大的科学家。）三位伟大的科学家。 6. 能量守恒是自然界的基本规律能量守恒是自然界的基本规律. 自然界自然界的一切过程都必须满足能量守恒，但满足
13、能量的一切过程都必须满足能量守恒，但满足能量守恒定律的过程不一定都能实现。守恒定律的过程不一定都能实现。 7. 经典物理认为物体的能量是连续值经典物理认为物体的能量是连续值.量量子物理中物体的能量是不连续的。子物理中物体的能量是不连续的。 8. 在相对论中在相对论中,将学到能量和质量是等价将学到能量和质量是等价的的 E=mc2 称质能关系。称质能关系。 伽伽利利略略的的斜斜面面实实验验使使人人们们认认识识到到能能量量概概念念的的重重要要性性，我我们们又又知知道道能能量量可可以以转转化化，也也有有大大小小，那那我我们们如如何何来来量量度度它它呢呢？（比比如如动动能能和和势势能能我我们们该该如如何何来来量量度度？）？） 势势能能和和动动能能的的转转化化又又是是怎怎么么进进行行的的呢呢？（长长度度可可以以用用尺尺子子多多少少米米来来量量度度，质质量量可可以以天天平平多多少少千千克克来来来来量量度度，那么能量用什么来量度？）那么能量用什么来量度？）课后探究课后探究
