第一節(jié) 追尋守恒量——能量








1．伽利略在斜面實驗中(如圖1所示)，發(fā)現(xiàn)一個啟發(fā)性的事實：無論斜面陡些或緩些，


小球最后總會在斜面上的某點速度變?yōu)?，這點距斜面底端的豎直高度與它出發(fā)時的


高度__________．在物理學(xué)中，我們把這一事實說成是“某個量是________的”，并且


把這個量叫做________或______．





圖1


2．勢能：相互作用的物體憑借其__________而具有的能量叫做勢能．


3．動能：物體由于________而具有的能量叫做動能．


4．在小球沿斜面滾下的過程中，高度減小了，相應(yīng)的________減少，而物體的速度變大，


________增加；當(dāng)小球沿斜面升高時，會變慢，因而______減少，但它的高度在增加，


________增加，當(dāng)小球的速度變?yōu)榱銜r，其全部________都轉(zhuǎn)化為________．


動能可以轉(zhuǎn)化為勢能，勢能也可以轉(zhuǎn)化為動能，二者可以________轉(zhuǎn)化．


5．一個物體在光滑的水平面上勻速滑行，則( )


A．這個物體沒有能量


B．這個物體的能量不發(fā)生變化


C．這個物體的能量發(fā)生了變化


D．以上說法均不對





【概念規(guī)律練】


知識點一 伽利略理想斜面實驗


1．關(guān)于伽利略的理想實驗，有下列實驗和推論：


①減小第二個斜面的傾角，小球在這個斜面上仍然要達到原來的高度．


②兩個對接的斜面，讓靜止的小球沿一個斜面滾下，小球?qū)L上另一個斜面．


③如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉淼母叨龋?br/>

④繼續(xù)減小第二個斜面的傾角到零，小球?qū)⒀厮矫孀龀掷m(xù)的勻速運動．


上述步驟中有一個是實驗事實．其他是理想化的推論．事實是________，推論是________．


2．伽利略的斜面實驗表達了一個最重要的事實：如果空氣阻力和摩擦力小到可以忽略，


小球必將準(zhǔn)確地終止于同它開始點相同的高度，決不會更高一點，也決不會更低一點．這


說明小球在運動過程中，有一個“東西”是不變的，這個“東西”就是( )


A．動能 B．勢能


C．力 D．能量


3．在伽利略的斜面實驗中，小球從斜面A上離斜面底端為h高處滾下斜面，通過最低


點后繼續(xù)滾上另一個斜面B，小球最后會在斜面B上某點速度變?yōu)榱悖@點距斜面底端


的豎直高度仍為h.在小球運動過程中，下面的敘述正確的是( )


①小球在A斜面上運動時，離斜面底端的豎直高度越來越小，小球的運動速度越來越大


②小球在A斜面上運動時，動能越來越小，勢能越來越大 ③小球在B斜面上運動時，


速度越來越大，離斜面底端的高度越來越小 ④小球在B斜面上運動時，動能越來越小，


勢能越來越大


A．①② B．②③ C．①④ D．③④


知識點二 動能與勢能的轉(zhuǎn)化


4．在下列事例中，屬于動能和勢能相互轉(zhuǎn)化、而動能和勢能的總和保持不變的是( )


A．游樂園中的海盜船，如果沒有摩擦和空氣阻力，船在搖擺過程中的運動


B．在不計空氣阻力的情況下，將一小球豎直上拋，小球從被拋出到落回拋出點過程的


運動


C．物體以一定的初速度沿粗糙的固定斜面上滑而達到一定的高度


D．自行車從斜坡頂端由靜止滑下


5.





圖2


如圖2所示的伽利略斜面實驗中，小球停下時的高度hB與它出發(fā)時的高度hA相同，我


們把這一事實說成是“某個量是守恒的”，下面說法中正確的是( )


A．在小球運動過程中，它的速度大小是守恒的


B．在小球運動過程中，它離地面的高度大小是守恒的


C．在小球運動過程中，它的動能是守恒的


D．在小球運動過程中，能量是守恒的


【方法技巧練】


物體運動過程中動能和勢能相互轉(zhuǎn)化問題的分析


6．請列舉實例，分析不同形式機械能間的轉(zhuǎn)化情況，并說明轉(zhuǎn)化過程中能量是否守恒．


























圖3


7．如圖3所示，將一個帶軸的輪子用兩根細(xì)線懸吊起來，使輪軸處于水平狀態(tài)，做成一


個“滾擺”．旋轉(zhuǎn)滾擺，讓細(xì)線繞在輪軸上，然后由靜止開始釋放滾擺．滾擺就會邊旋


轉(zhuǎn)邊下落，繞在輪軸上的細(xì)線也隨之不斷釋放；到達最低點后，滾擺又會邊旋轉(zhuǎn)邊上升，


細(xì)線又隨之逐漸繞在輪軸上．試分析滾擺運動過程中的能量轉(zhuǎn)化情況．在阻力小到可以


忽略的情況下，試猜想滾擺每次都能回升到起始點的高度嗎？請說明你猜想的依據(jù)．























1．關(guān)于伽利略的斜面實驗，下列描述正確的是( )


A．伽利略的斜面實驗對于任意斜面都適用，都可以使小球在另一個斜面上升到同樣的


高度


B．只有斜面光滑時，才有可能重復(fù)伽利略實驗


C．在伽利略斜面實驗中，只有B斜面“坡度”較緩才有可能使小球上升到同樣高度


D．設(shè)想在伽利略斜面實驗中，若斜面光滑，并且使B斜面變成水平，則可以使小球沿


平面運動到無窮遠(yuǎn)處


2．在室內(nèi)滑雪場，游客們足不出戶即可享受滑雪的樂趣，游客先乘自動扶梯至雪坡頂端，


然后順坡滑下，滑到平地上后很快便停下來，從雪坡頂端到最后停下來的整個過程中，


下列說法中正確的是( )


A．人的動能先增加后減小，動能與勢能之和不變


B．人的動能先增加后減小，動能與勢能之和一直減小


C．人的動能先增加后減小，動能與勢能之和先變大后不變


D．人的動能先增加后減小，動能與勢能之和先變大后減小


3．自由擺動的秋千擺動幅度越來越小，下列說法中正確的是( )


A．動能與勢能之和守恒


B．能量正在消失


C．只有動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化


D．動能與勢能之和一直減少


4.





圖4


伽利略曾設(shè)計了如圖4所示的一個實驗，將擺球拉至M點放開，擺球會達到同一水平高


度上的N點，如果在E或F處釘上釘子，擺球?qū)⒀夭煌膱A弧達到同一高度的對應(yīng)點；


反過來，如果讓擺球從這些點下落，它同樣會達到原水平高度上的M點．這個實驗可以


說明，物體由靜止開始沿不同傾角的光滑斜面(或弧線)下滑時，其末速度的大小( )


A．只與斜面的傾角有關(guān)


B．只與斜面的長度有關(guān)


C．只與下滑的高度有關(guān)


D．只與物體的質(zhì)量有關(guān)


5．關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的說法中正確的是( )


A．舉重運動員把重物舉起來，體內(nèi)的一部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為重力勢能


B．電流通過電阻絲使電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能


C．內(nèi)燃機的做功沖程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為動能


D．煤炭燃燒的過程中能量不守恒


6.唐朝詩人杜甫的詩作《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(xué)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．


7．如圖5所示是上?！懊髦榫€”某車站的設(shè)計方案．由于站臺建得稍高，電車進站時要


上坡，出站時要下坡．忽略斜坡的摩擦力，你能分析這種設(shè)計的優(yōu)點嗎？





圖5




















8．如圖6所示表示撐竿跳運動的幾個階段：助跑、撐竿起跳、越橫桿．試定性地說明在


這幾個階段中能量的轉(zhuǎn)化情況．





圖6























9．打夯時，





圖7


夯錘高高舉起又落下，砸在工作面上，如圖7所示．請你說說打夯的過程中發(fā)生了哪些


能量的轉(zhuǎn)化．





























10．踏板跳水運動員在彈離跳板后，先上升到一定的高度，在空中完成一系列復(fù)雜而優(yōu)


美的動作后入水．將運動員視為質(zhì)點，請你分析一下從運動員起跳到入水的全過程，有


哪些能量發(fā)生了相互轉(zhuǎn)化．


























第七章 機械能守恒定律


第1節(jié) 追尋守恒量——能量


課前預(yù)習(xí)練


1．相同 守恒 能量 能


2．位置


3．運動


4．勢能 動能 動能 勢能 動能 勢能 相互


5．B [物體在光滑水平面上勻速滑行，動能、勢能都不變，A、C、D錯，B正確．]


課堂探究練


1．② ③①④


解析 上述步驟中，只有②是可以實際觀察到的，而其他步驟只是在實驗事實基礎(chǔ)上的合理推論，實際實驗中只能接近，不能實現(xiàn)．


2．D [伽利略的理想斜面實驗中，有一個量不變，那就是動能和重力勢能之和保持不變，我們管這個量叫做能量．]


3．C [小球在A斜面上運動時速度越來越大，動能越來越大；在B斜面上運動時，速度越來越小，動能越來越小，勢能越來越大．]


4．AB [在沒有摩擦和空氣阻力的條件下，海盜船在擺動時勢能和動能相互轉(zhuǎn)化，每次搖擺都能達到相同的高度，總能量保持不變；在不計空氣阻力的情況下，小球豎直上拋的運動是動能轉(zhuǎn)變?yōu)閯菽堋菽苡洲D(zhuǎn)變?yōu)閯幽艿倪^程，總能量保持不變；物體沿粗糙斜面運動和自行車沿斜坡下滑，是動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，但動能和勢能的總和減小的過程，因為摩擦，物體會消耗一部分機械能．]


5．D


6．見解析


解析 如圖所示，





一只碗放在水平桌面上，將光滑小球自碗的左側(cè)邊緣A處由靜止釋放，如果空氣阻力和摩擦力小到可以忽略，小球?qū)⒀刂氲膬?nèi)壁下滾到碗底C點，并繼續(xù)沿碗的內(nèi)壁向上滾至碗的右側(cè)邊緣B處．在小球由A到C的過程中，小球的高度降低，速度增大，其勢能轉(zhuǎn)化為動能；在小球由C到B的過程中，小球的高度增加，速度減小，其動能又轉(zhuǎn)化為勢能，而小球總是能上升到與起始點相同的高度，說明小球在運動過程中能量守恒．


7．在滾擺向下運動的過程中，滾擺的高度不斷降低，下落速度和旋轉(zhuǎn)速度不斷增大，滾擺的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；在滾擺向上運動的過程中，滾擺的高度不斷增加，上升速度和旋轉(zhuǎn)速度不斷減小，滾擺的動能又轉(zhuǎn)化為重力勢能．依據(jù)能量守恒，在阻力小到可以忽略的情況下，滾擺能量的總量保持不變，滾擺每次都應(yīng)該能回升到起始點的高度．


課后鞏固練


1．BD [在伽利略斜面實驗中，必須是阻力不計(斜面光滑)時，小球才能在另一個斜面上升到相同高度，而不用管另一個斜面的傾角多大．所以，A、C錯，B項正確；當(dāng)B斜面的傾角減小到接近0°時，小球仍欲在B斜面上上升到同樣高度，所以D項中的設(shè)想是合理的．]


2．B 3.D


4．C [伽利略的理想斜面和擺球?qū)嶒?，斜面上的小球和擺線上的小球好像“記得”起自己的起始高度，實質(zhì)是動能與勢能的轉(zhuǎn)化過程中，總能量不變．物體由靜止開始沿不同傾角的光滑斜面(或弧線)下滑時，高度越大，初始的勢能越大，轉(zhuǎn)化后的末動能也就越大，速度越大．選項C正確．]


5．ABC [舉重運動員舉起重物，使重物的重力勢能變大，消耗了自身的化學(xué)能，A正確；電流通過電阻絲，電流做功把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，B正確；內(nèi)燃機中的燃料燃燒，對外做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，C正確；煤炭燃燒的過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，總能量也是守恒的，D錯．]


6．勢 動 動


7．電車進站前雖關(guān)閉了電動機，但仍具有動能，可使電車爬上斜坡，這是將動能轉(zhuǎn)化為勢能儲存．出站時，電車可利用斜坡再將勢能轉(zhuǎn)化成動能．可見，這種設(shè)計方案可以節(jié)約電能．


8．運動員的助跑階段，身體中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為人和竿的動能；起跳時，運動員、竿的動能和人體中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為人的重力勢能及動能和竿的彈性勢能，使人體上升至橫桿以上；越過橫桿后，運動員的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能．


9．人把夯錘抬高，消耗體內(nèi)的化學(xué)能使夯錘具有重力勢能，下落時夯錘的速度越來越大，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，落地時動能又轉(zhuǎn)化為內(nèi)能等其他形式的能．


10．跳水運動員在走板和起跳時要先使跳板上下振動，此過程運動員將身體儲存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為跳板的(彈性)勢能，然后再將這一(彈性)勢能轉(zhuǎn)化為身體起跳的動能；運動員離開跳板上升的過程，動能逐漸轉(zhuǎn)化為(重力)勢能；當(dāng)運動員從最高點下降時，(重力)勢能逐漸減小，運動員的動能逐漸增大，所以此過程是(重力)勢能轉(zhuǎn)化為動能的過程；運動員入水后，受水的阻力的作用，運動員的(重力)勢能和動能都要減小，這部分能量最終轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能．題 號
1
2
3
4
5
答 案

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1. 追尋守恒量——能量

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