7.1 追尋守恒量 學(xué)案（人教版必修2）

1．伽利略在斜面實(shí)驗(yàn)中(如圖1所示)，發(fā)現(xiàn)一個(gè)啟發(fā)性的事實(shí)：無論斜面陡些或緩些，
小球最后總會(huì)在斜面上的某點(diǎn)速度變?yōu)?，這點(diǎn)距斜面底端的豎直高度與它出發(fā)時(shí)的
高度__________．在物理學(xué)中，我們把這一事實(shí)說成是“某個(gè)量是________的”，并且
把這個(gè)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(dòng)能：物體由于________而具有的能量叫做動(dòng)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(shí)，會(huì)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(shí)，其全部________都轉(zhuǎn)化為________．
動(dòng)能可以轉(zhuǎn)化為勢能，勢能也可以轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，二者可以________轉(zhuǎn)化．
5．一個(gè)物體在光滑的水平面上勻速滑行，則(　　)
A．這個(gè)物體沒有能量
B．這個(gè)物體的能量不發(fā)生變化
C．這個(gè)物體的能量發(fā)生了變化
D．以上說法均不對(duì)

【概念規(guī)律練】
知識(shí)點(diǎn)一　伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)
1．關(guān)于伽利略的理想實(shí)驗(yàn)，有下列實(shí)驗(yàn)和推論：
①減小第二個(gè)斜面的傾角，小球在這個(gè)斜面上仍然要達(dá)到原的高度．
②兩個(gè)對(duì)接的斜面，讓靜止的小球沿一個(gè)斜面滾下，小球?qū)�滾上另一個(gè)斜面．
③如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙�到原的高度�?br>④繼續(xù)減小第二個(gè)斜面的傾角到零，小球?qū)⒀厮�平面做持續(xù)的勻速運(yùn)動(dòng)．
上述步驟中有一個(gè)是實(shí)驗(yàn)事實(shí)．其他是理想化的推論．事實(shí)是________，推論是________．
2．伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)表達(dá)了一個(gè)最重要的事實(shí)：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(diǎn)相同的高度，決不會(huì)更高一點(diǎn)，也決不會(huì)更低一點(diǎn)．這
說明小球在運(yùn)動(dòng)過程中，有一個(gè)“東西”是不變的，這個(gè)“東西”就是(　　)
A．動(dòng)能 B．勢能
C．力 D．能量
3．在伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)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(diǎn)后繼續(xù)滾上另一個(gè)斜面B，小球最后會(huì)在斜面B上某點(diǎn)速度變?yōu)榱�，這點(diǎn)距斜面底端
的豎直高度仍為h.在小球運(yùn)動(dòng)過程中，下面的敘述正確的是(　　)
①小球在A斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，離斜面底端的豎直高度越越小，小球的運(yùn)動(dòng)速度越越大　
②小球在A斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能越越小，勢能越越大　③小球在B斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，
速度越越大，離斜面底端的高度越越小　④小球在B斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能越越小，
勢能越越大
A．①② B．②③ C．①④ D．③④
知識(shí)點(diǎn)二　動(dòng)能與勢能的轉(zhuǎn)化
4．在下列事例中，屬于動(dòng)能和勢能相互轉(zhuǎn)化、而動(dòng)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(yùn)動(dòng)
B．在不計(jì)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(diǎn)過程的
運(yùn)動(dòng)
C．物體以一定的初速度沿粗糙的固定斜面上滑而達(dá)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(shí)驗(yàn)中，小球停下時(shí)的高度hB與它出發(fā)時(shí)的高度hA相同，我
們把這一事實(shí)說成是“某個(gè)量是守恒的”，下面說法中正確的是(　　)
A．在小球運(yùn)動(dòng)過程中，它的速度大小是守恒的
B．在小球運(yùn)動(dòng)過程中，它離地面的高度大小是守恒的
C．在小球運(yùn)動(dòng)過程中，它的動(dòng)能是守恒的
D．在小球運(yùn)動(dòng)過程中，能量是守恒的
【方法技巧練】
物體運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能和勢能相互轉(zhuǎn)化問題的分析
6．請(qǐng)列舉實(shí)例，分析不同形式機(jī)械能間的轉(zhuǎn)化情況，并說明轉(zhuǎn)化過程中能量是否守恒．

7．如圖3所示，將一個(gè)帶軸的輪子用兩根細(xì)線懸吊起，使輪軸處于水平狀態(tài)，做成一
個(gè)“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(huì)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(dá)最低點(diǎn)后，滾擺又會(huì)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(yùn)動(dòng)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(diǎn)的高度嗎？請(qǐng)說明你猜想的依據(jù)．

參考答案
前預(yù)習(xí)練
1．相同　守恒　能量　能
2．位置
3．運(yùn)動(dòng)
4．勢能　動(dòng)能　動(dòng)能　勢能　動(dòng)能　勢能　相互
5．B　[物體在光滑水平面上勻速滑行，動(dòng)能、勢能都不變，A、C、D錯(cuò)，B正確．]
堂探究練
1．②�、邰佗�
解析　上述步驟中，只有②是可以實(shí)際觀察到的，而其他步驟只是在實(shí)驗(yàn)事實(shí)基礎(chǔ)上的合理推論，實(shí)際實(shí)驗(yàn)中只能接近，不能實(shí)現(xiàn)．
2．D　[伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)中，有一個(gè)量不變，那就是動(dòng)能和重力勢能之和保持不變，我們管這個(gè)量叫做能量．]
3．C　[小球在A斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)速度越越大，動(dòng)能越越大；在B斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度越越小，動(dòng)能越越小，勢能越越大．]
4．AB　[在沒有摩擦和空氣阻力的條下，海盜船在擺動(dòng)時(shí)勢能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化，每次搖擺都能達(dá)到相同的高度，總能量保持不變；在不計(jì)空氣阻力的情況下，小球豎直上拋的運(yùn)動(dòng)是動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯菽�、勢能又轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能的過程，總能量保持不變；物體沿粗糙斜面運(yùn)動(dòng)和自行車沿斜坡下滑，是動(dòng)能和勢能相互轉(zhuǎn)化，但動(dòng)能和勢能的總和減小的過程，因?yàn)槟Σ粒�物體會(huì)消耗一部分機(jī)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�碗的�?nèi)壁下滾到碗底C點(diǎn)，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(dòng)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(dòng)能又轉(zhuǎn)化為勢能，而小球總是能上升到與起始點(diǎn)相同的高度，說明小球在運(yùn)動(dòng)過程中能量守恒．
7．在滾擺向下運(yùn)動(dòng)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(dòng)能；在滾擺向上運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(diǎn)的高度．

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