1、7.1 追寻守恒量追寻守恒量第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律守恒的思想在物理的发展中也起着很重要的作用，你知道物理学中有关守恒的规律吗？能量守恒，动量守恒，角动量守恒，质量守恒都有哪些形式的能量？动能，势能，化学能，核能，太阳能。“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
2、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什么是能量？早在伽利略理想斜面实验中就已经发现了它的萌芽能量的概念是人类在对物质运动规律进行长期探索中建立的。如果斜面光滑如果斜面光滑，当小球到达，当小球到达B斜面斜面的的 h高度高度时，时，速度为速度为0。这一特点说明小球在这一特点说明小球在运动过程中，有一个量不运动过程中，有一个量不变，即存在守恒量。变，即存在守恒量。1伽利略斜面实验伽利略斜面实验ABhh通过以上实验我们可通过以上实验我们可以观察到以观察到斜面上的小球斜面上的小球、单摆中的小球单摆中的小球、滚摆中的滚摆中的轮子轮子好像好像“记得记得”自己起自己起始
3、的高度（或与高度相关始的高度（或与高度相关的某个量）。的某个量）。后来的物理学家把后来的物理学家把这一事实说成是这一事实说成是“某个某个量是守恒的量是守恒的”,并且把这并且把这个量叫做个量叫做能量能量或或能能。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）。名词解释名词解释被举起的杠铃被举起的杠铃被弹高的人被弹高的人弹性势能弹性势能 发生发生弹性形变弹性形变的物体各部分之间由于的物体各部分之间由于弹弹力的相互作用力的相互作用而具有的势能而具有的势能 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（k
4、inetic energy）。名词解释名词解释运动着的汽车具有运动着的汽车具有动能动能飞驰的足球具有飞驰的足球具有动能动能 物体势能和动能统称为物体势能和动能统称为机械能机械能（mechanical energy）名词解释名词解释回顾回顾用用“力力”描述伽利略斜面实验描述伽利略斜面实验当当释放小球释放小球时，时，合力合力使小球滚下斜面。使小球滚下斜面。在在斜面的底部斜面的底部，小球由于，小球由于惯性惯性而滚上斜面。而滚上斜面。ABhv0=0GF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）ABhh能不能用我们学过的知识证明这两个高度一定相同？在在A A斜面上：斜面上：a ag
5、singsin h/sin h/sinv v2 2/2a/2a ABhh 在在B B斜面上：斜面上：a agsin gsin h/sin=h/sin=（0 0v v2 2）/2a/2a h hh hABhv0=0h想一想想一想v0=0用用“能量能量”描述伽利略斜面实描述伽利略斜面实验验势能转化为动能势能转化为动能动能转化为势能动能转化为势能 以竖直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
6、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“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一定的守恒定律。程中都要满足一定的守恒定律。“能量能量”概念发展史简介概念发展史简介 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
7、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体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）(在光的干在光的干涉方面作出贡献涉方面作出贡献)将将 mv2/2 称作能量。称作能量。课外拓展课外拓展 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推能量守恒定律的发现最重要的
8、贡献者当推迈耶（迈耶（M.Meyer）、焦耳（）、焦耳（J.P.Joule）和亥姆霍）和亥姆霍兹（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。一、伽利略斜面实验表明一、伽利略斜面实验表明 “有某一量是守恒的有某一量是守恒的”，这个量叫，这个量叫做能量。做能量。二、能量二、能量 1、势能：相互作用的物体凭借其位置、势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量。而具有的能量。2、动能：物体由于运动而具有的能量。、动能：物体由于运动而具有的能量。三、三、“追寻守恒量追寻守恒量”的意义的意义 1、可行性：物质在运动变化过程中存、可行性：物质在运动变化过程中存在守恒量。在守恒量。2、重要性：物质在运动变化过程中都、重要性：物质在运动变化过程中都要满足一定的守恒定律。要满足一定的守恒定律。
