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1、追尋守恒量 問(wèn)題一 如圖所示，用彈簧測(cè)力計(jì)掛一個(gè)重 10N的金屬塊，使金屬 塊部分浸入臺(tái)秤上的水杯中（水不溢出），當(dāng)系統(tǒng)靜止時(shí)彈簧測(cè)力 計(jì)的示數(shù)為 6N，則臺(tái)秤的示數(shù)與金屬塊不浸入相比 ( ) A、保持不變 B、增加 10N C、增加 6N D、增加 4N 解法一 對(duì)金屬塊受力分析，求得水對(duì)物體的浮力為 4N，根據(jù) 牛頓第三定律，金屬塊對(duì)水的反作用力為 4N; 對(duì)水杯和水組成的系統(tǒng)受力分析，求得臺(tái)秤對(duì)水杯的 作用力將增加 4N，所以選項(xiàng) D正確。 解法二 金屬塊重 10N是個(gè)定值，彈簧測(cè)力計(jì)平衡掉其中 6N ， 則剩下 4N最終必定由臺(tái)秤承擔(dān)，所以選擇 D選項(xiàng)。 解法二表面上看來(lái)沒(méi)有解法一嚴(yán)謹(jǐn)
2、，但 實(shí)際上卻體現(xiàn)了 “ 追尋守恒量 ” 的深刻 思想。 問(wèn)題二 如圖所示，在一個(gè)盛滿水的容器內(nèi)放入一塊冰。不考慮水的 熱膨脹，在冰的融解過(guò)程中，容器內(nèi)的水會(huì)繼續(xù)溢出嗎 ?為什么？ 分析探究 當(dāng)冰靜止在水面時(shí)，由阿基米德定律可以推理出 冰的質(zhì)量 等于冰排開的 水的質(zhì)量 。而冰融解成水的前 后 質(zhì)量不變 ，實(shí)際上就相當(dāng)于冰在融解過(guò)程中將體積 縮小成虛線以下部分的體積，所以水不會(huì)溢出。 在這里，雖然冰發(fā)生了物態(tài)變化，但 我們?nèi)绻业搅俗兓械?守恒量 冰 的質(zhì)量。 即冰塊 從而很容易地推理出它們?cè)隗w積上存 在的 置換關(guān)系 ，圓滿地解決了所提出的 問(wèn)題 。 的質(zhì)量等于 “ 水塊 ” 的質(zhì)量 注：阿基
3、米德定律：浸入液體中的物體所受浮力的 大小等于其排開液體所受重力的大小 。 M冰 g F浮 M水 g F浮 =M冰 g F浮 = M水 g M冰 g= M水 g M冰 = M水 有一個(gè)事實(shí)，如果你愿意也可 以說(shuō)是一條定律，支配著至今所 知的一切現(xiàn)象 這條定律就是 能 量守恒定律 ，它指出有某個(gè)量， 我們把它稱為能量，在自然界經(jīng) 歷的多種多樣的變化中它不變化， 那是一個(gè)最抽象的概念 1965年諾貝爾物理獎(jiǎng)獲得者理查德 費(fèi)恩曼 觀 察 伽利略理想斜 面實(shí)驗(yàn)（斜面 均光滑） A B h h 觀 察 A B h h 下滾過(guò)程 上滾過(guò)程 高度 速度 “記得” 能量 （ energy） 勢(shì)能： （ pot
4、ential energy） 動(dòng)能： (kinetic energy) 相互作用的物體憑借其位置 而具有的能量 物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量 A B h h 關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程的描述 1、 小球從一個(gè)斜面的某一高度由靜止滑下，并運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)斜面 的同一高度，經(jīng)歷了哪幾個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程？ 2、這些過(guò)程各有什么特點(diǎn)？ 可見(jiàn)，如果斜面是光滑的，當(dāng)小球滑上另一個(gè)斜面的相同高 度時(shí)，速度為零，小球好像“記得”自己起始的高度，然后重復(fù) 前面的運(yùn)動(dòng)。 現(xiàn)在我們將過(guò)程的物理過(guò)程抽象化 1、 小球由加速過(guò)程過(guò)渡到減速過(guò)程，恢復(fù)到原來(lái)的高度 2、加速過(guò)程與減速過(guò)程中與高度有關(guān)的一個(gè)物理量在變化的同時(shí)， 一個(gè)與速度有關(guān)的物理量
5、也在變化 3、與高度有關(guān)的物理量的變化引起了另一個(gè)與速度有關(guān)的物理量 的變化 問(wèn)題四 在伽利略的斜面理想實(shí)驗(yàn)中，存在什么樣的守恒量？ 高度？ 運(yùn)動(dòng)快慢？ 勢(shì)能？ 動(dòng)能？ 動(dòng)能與勢(shì)能的和？ 結(jié)論 伽利略斜面實(shí)驗(yàn)表明： 小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，“有某一量是守恒的”，這個(gè)量叫 能量 。 相互作用的物體憑借其位置而具有的能量叫做 勢(shì)能。 物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做 動(dòng)能 。 請(qǐng)用動(dòng)能和勢(shì)能的概念 來(lái)描述伽利略的斜面實(shí)驗(yàn) 能力提高 思考題 分別以豎直上拋的小球和單擺的擺球?yàn)槔f(shuō)明小球的勢(shì)能和 動(dòng)能的轉(zhuǎn)化情況。在這兩個(gè)個(gè)例子中是否存在著能的總量保持不 變？ 小結(jié) 一、伽利略斜面實(shí)驗(yàn)表明 “有某一量是守恒的”，這個(gè)量叫做能量。 二、能量 1、勢(shì)能：相互作用的物體憑借其位置而具有的能 量。 2、動(dòng)能：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量。 三、“追尋守恒量”的意義 1、可行性：物質(zhì)在運(yùn)動(dòng)變化過(guò)程中存在守恒量。 2、重要性：物質(zhì)在運(yùn)動(dòng)變化過(guò)程中都要滿足一定 的守恒定律。 練習(xí) 試列舉生活中的幾個(gè)例子，說(shuō)明不同 形式的機(jī)械能可以相互轉(zhuǎn)化。在轉(zhuǎn)化 過(guò)程中能的總量是否保持不變？
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