第七章机械能守恒定律 第1节追寻守恒量—能量 追寻守恒量有必要吗？？物理学的任务是发现普遍的自然规律。因为这样的规律的最简单的形式之一表现为某种物理量的不变性，所以对于守恒量的寻求不仅是合理的，而且也是极为重要的研究方向。--------诺贝尔物理学奖获得者劳厄物理学规律、甚至是普遍的自然规律，在结构上通常有两种最基本的形式，第一、形如“X=Y”而揭示因果关系的规律;第二、形如“X=X”而表现守恒特征的规律. 单摆实验单摆 本节课任务：“追”——某个量“寻”——某个守恒量保持不变的量 怎么去追寻呢?两个同学下象棋,不小心棋盘被打翻了,一颗棋子找不到了,一位同学就找啊找,最终在房间的某个角落找到了,支持这位同学找下去的信念是什么?物体不会凭空消失，也不会凭空产生，物质是守恒的 守恒的特点:过程中有变化，变化中有不变量寻找守恒量的方法:找出减少量和增加量，并探究它们之间的关系 追寻守恒量的示范性案例?H2+O2=?H2O2H2+O2=2H2O OOOO“记得”自己的初始位置 伽 “记得”并不是物理学的语言，物理学家把这一事实说成是：某个量是守恒的。 猜想什么量是守恒的？伽利略理想斜面实验（斜面均光滑）ABhh‘ 小球的运动经历了几个过程？有什么特点？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。ABhh‘ 初中学过的能量形式相互作用的物体凭借其位置而具有的能，叫做势能。物体由于运动而具有的能，叫做动能。跟高度有关的物理量跟速度有关的物理量 猜想什么量是守恒的？动能和势能之和守恒，即机械能守恒ABhh‘机械能和内能之和守恒理想斜面实验实际斜面实验 各种形式的能量无处不在各种能量之间能相互转化吗？ 例举生活中的能量转化的事例放爆竹时，爆竹腾空飞起冬天人们在阳光下取暖反复弯折铁丝，铁丝发热除了以上这些你还能举出一些例子吗？ “有一个事实，如果你愿意，也可以说一条定律，支配着至今所知的一切自然现象……这条定律称做能量守恒定律。它指出某一个量，我们把它称为能量，在自然界经历的多种多样的变化中它不变化。那是一个最抽象的概念……”——诺贝尔物理学奖获得者费恩曼 小结追寻守恒量——能量 例题1：滑雪运动员沿光滑斜面下滑，在下滑过程中，动能、势能如何变化？能量守恒吗？解析：运动员沿光滑斜面下滑，速度变大，高度降低，故其动能越来越大，势能越来越小。由于斜面光滑，没有其他能量生成，因此机械能守恒。 请注意：能量总是守恒的，但动能与势能的和不一定守恒，在存在摩擦力的情况下，机械能（动能与势能的和）不守恒，例如木箱沿斜面匀速下滑过程中，存在摩擦生热现象，总能量是守恒的，但机械能不守恒。 例题2：在光滑地面上，一弹簧一端固定竖直墙上，另一端连着一个小球，用力压缩弹簧，释放后，试分析能量转化关系。分析:弹簧被压缩,贮存了能量（弹性势能）,然后又逐渐转化为小球的动能，当弹簧恢复到原长时,势能为零,球的动能最大,在弹簧伸长过程中，球的动能减少,弹簧的势能又增加,球在往复运动过程中,球的动能与弹簧的势能相互转化,总的能量不变。 课堂训练1、诺贝尔物理奖获得者费恩曼曾说：有一个事实，如果你愿意也可以说是一条定律，支配者至今所知的一切现象……这条定律就是（）A、牛顿第一定律B、牛顿第二定律C、牛顿第三定律D、能量守恒定律D 课堂训练2、“神州”十一号飞船进入太空后，首先在一个椭圆轨道上平稳运行，它在椭圆轨道上运动过程中，动能和势能如何变化？动能和势能的总和（机械能）如何变化？ 课堂训练3、苹果从树上掉下时，速度越来越大，下列说法正确的是（）A、高度转变成了速度B、苹果的能量增加C、势能转变成了动能D、苹果的机械能不变C 课堂训练4、下列过程中存在什么样的能量转化?A.放爆竹时，爆竹腾空飞起。B.冬天人们在阳光下取暖。C.用煤气灶烧水。D.反复弯折铁丝，铁丝发热。练习： 课堂训练5、唐朝诗人杜甫的《登高》中有这样两句诗：“无边落木萧萧下，不尽长江滚滚来”。从物理学的角度来说，“落木萧萧下”的过程是___________能转化为________能；而“滚滚来”的长江水蕴含丰富的_________能。 6、如果我们把相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能;把物体由于运动而具有的能量叫做动能,那么,伽利略的斜面实验可以给我们一个启示,这个启示正确的是（）①小球在斜面A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②小球在斜面B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③小球在斜面A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化而来的④小球在斜面B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化而来的A、①②B、③④C、①③D、②④B 讨论思考虽然煤、石油、天然气资源有限，但自然界中的能量在转化的过程中也是守恒的，那么我们为什么还要节约资源？ 我们烧掉一块煤，它的能量虽然并没有消失，但却经过转化随着二氧化碳和其他气体一起散发到空间中去了。虽然燃烧过程中能量并没有消失，但我们却再也不能把同一块煤重新烧一次来做同样的功了。热力学第二定律解释了这个现象。它告诉我们每当能量从一种状态转化到另一种状态时，我们会“得到一定的惩罚”。这个惩罚就是我们损失了能在将来用于做某种功的一定能量。 塞翁失马，焉知祸福有得必有失，有失必有得人文科学中的守恒——与大家共勉 实验使人们认识到能量概念的重要性，我们又知道能量可以转化，也有大小，那我们如何来量度它呢？（比如动能和势能我们该如何来量度？）势能和动能的转化又是怎么进行的呢？（长度可以用尺子——多少米来量度，质量可以天平——多少千克来来量度，那么能量用什么来量度？）课后探究 能量守恒和转化定律的发现是19世纪自然科学的三大发现之一能量守恒定律至今仍然是力学乃至整个自然科学的重要定律。不过它仍然会发展。