高一新教材必修2第七章 一机一中学案
7.1 追寻守恒量
【学习目标】
1．了解守恒思想的重要性。 2．知道能量概念的形成过程。
3．知道动能和势能的概念，了解势能和动能的决定因素。 4．知道势能和动能可以相互转化，且在转化过程中能量守恒。
【学习重点】
在动能和势能转化的过程中体会能量守恒。
【知识要点】
问题导入：请同学们思考下面的问题：
（1）为什么强弓能射得远？
（2）跳高运动员是以高度来计算成绩的，而他们为什么要提高自己的速度呢？难道速度与高度有什么联系吗？
（3）寒假期间，邻居的两个小孩被你领进一个小房间里下棋。你关上房门外出办事回来后，发现棋子散了一地。你带领两个孩子一起收拾棋子，把棋子在盒子里排放整齐后，发现还缺少6颗。你们一起找啊找，门后有1颗，墙角有1颗，杯子里面也有1颗，还有3颗就是找不到。但是你们还是继续找，地毯下又找到了2颗。最后一颗在哪里呢？你发现窗户打开着，探出头一看，草地上还有一颗！
支撑你们继续寻找的信念是什么？
德国物理学家诺贝尔物理学奖获得者劳厄曾说过：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。下面我们来寻找伽利略斜面实验中的守恒量。
新课自主学习：
阅读课本P55~P56(7~8分钟)回答下面的问题
h１ A h２ B
高一新教材必修2第七章 一机一中学案
1．伽利略在斜面实验中(如图1所示)，发现一个启发性的事实：无论斜面陡些或缓些，小球最后总会在斜面上的某点速度变为0，这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度__________．在物理学中，我们把这一事实说成是“某个量是________的”，并且把这个量叫做________或______．
※：能量是一个抽象的物理概念，是物理学中研究问题的“工具”，书本并没有对能量下严格的定义，而是将“记得”说成是一个守恒量，这个守恒量叫做能量。其原因是在本节教材中无法对能量下严格的定义，因此在此不要去追求能量的严格定义，随着学习的深入会逐步得到准确的定义，但应该看到物理学中的守恒量有着十分重要的功能。
2．势能
相互作用的物体凭借其_________而具有的能量叫做势能（Poctential energy） 根据势能的概念可知：重力势能的大小与 有关.物体的 越高，重力势能越大， 越低，重力势能越小.不同的物体，其重力势能的大小还与 有关.
3．动能
(1)物体由于_________而具有的能量叫做动能（Kinetic energy）。
根据动能的概念可知：动能的大小与描述物体运动状态的量—— 有关.其关系是：对质量一定的物体，其 越大，其动能越大， 越小，其动能越小.物体的动能还与 有关：运动快慢相同的物体， 越大，动能越大.
(2)正确理解动能的概念，必须理解运动的相对性，即前面学过的参考系问题，由于牛顿力学仅适用于________参考系，因此本处运动的参考系也是指____________，没有特殊说明，一般指地面参考系。
(3)动能可以和势能发生转化，在这种转化过程中，动能减少同时，__________在增加，动能增加的同时，_________在减少.
1、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。在这个例子中是否存在着能的总量保持不变？（小组讨论2分钟）
2、如图所示，河道中的水在稳恒地流淌（各处的水流速度不随时间改变），设截面A1B1的面积为S1，流速与截面垂直，速度为V1；截面A2B2的面积为S2，速度为V2，通过观察和分析，本题中位于A1B1A2B2区域中的水的体积是否为一个守恒量？若是的话，你可以通过讨论推断出S1、S2、V1、V2满足什么规律吗？
高一新教材必修2第七章 一机一中学案
【当堂反馈】
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，支配着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 2．下列说法正确的是（ ）
A．“力”这个最抽象的概念，是物理学中最重要、意义最深远的概念 B．“能量”这个最抽象的概念，是物理学中最重要、意义最深远的概念 C．“力”是牛顿没有留给我们的少数力学概念之一 D．“能量”是牛顿没有留给我们的少数力学概念之一
3．如图所示，一根不可伸长的细绳拴着一个小球在竖直平面内摆动，图中a、b、c三点分别表示小球摆动过程中的三个不同位置，其中a、c等高.在小球摆动的整个过程中，动能最大时是在 点，在 点势能最大；如果没有空气阻力的影响，小球在a点的动能 （填“大于”、“等于”或“小于”）在c点的动能.
4．关于伽利略的理想实验，有下列实验和推论：
①减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度． ②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面． ③如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度．
④继续减小第二个斜面的倾角到零，小球将沿水平面做持续的匀速运动．
上述步骤中有一个是实验事实．其他是理想化的推论．事实是_____，推论是______． 5．伽利略的斜面实验表达了一个最重要的事实：如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，
小球必将准确地终止于同它开始点相同的高度，决不会更高一点，也决不会更低一点．这 说明小球在运动过程中，有一个“东西”是不变的，这个“东西”就是( ) A．动能 C．力
B．势能
D．能量
高一新教材必修2第七章 一机一中学案
6．在伽利略的斜面实验中，小球从斜面A上离斜面底端为h高处滚下斜面，通过最低点后继续滚上另一个斜面B，小球最后会在斜面B上某点速度变为零，这点距斜面底端的竖直高度仍为h.在小球运动过程中，下面的叙述正确的是( )
①小球在A斜面上运动时，离斜面底端的竖直高度越来越小，小球的运动速度越来越大 ②小球在A斜面上运动时，动能越来越小，势能越来越大 ③小球在B斜面上运动时，速度越来越大，离斜面底端的高度越来越小 ④小球在B斜面上运动时，动能越来越小，势能越来越大
A．①②
B．②③
C．①④
D．③④
7．在下列事例中，属于动能和势能相互转化、而动能和势能的总和保持不变的是( )
A．游乐园中的海盗船，如果没有摩擦和空气阻力，船在摇摆过程中的运动
B．在不计空气阻力的情况下，将一小球竖直上抛，小球从被抛出到落回抛出点过程的运动
C．物体以一定的初速度沿粗糙的固定斜面上滑而达到一定的高度 D．自行车从斜坡顶端由静止滑下
8．如图所示的伽利略斜面实验中，小球停下时的高度hB与它出发时的高度hA相同，我们把这一事实说成是“某个量是守恒的”，下面说法中正确的是( ) A．在小球运动过程中，它的速度大小是守恒的 B．在小球运动过程中，它离地面的高度大小是守恒的 C．在小球运动过程中，它的动能是守恒的 D．在小球运动过程中，能量是守恒的
【知识应用】
如右图所示，是一个车站的地理位置示意图，它在建设时利用了一些物理知识，试解释这样建设有什么好处？
车站