71《追寻守恒量》.ppt
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1、邵阳市第二中学物理组邵阳市第二中学物理组 谭伟谭伟卿卿 问题一问题一 如如图所示,用弹簧测力计挂图所示,用弹簧测力计挂一个重一个重10N10N的金属块,使金属块部分浸的金属块,使金属块部分浸入台秤上的水杯中(水不溢出),当系入台秤上的水杯中(水不溢出),当系统静止时弹簧测力计的示数为统静止时弹簧测力计的示数为6N6N,则台,则台秤的示数与金属块不浸入相比秤的示数与金属块不浸入相比( ) ( ) A A、保持不变、保持不变 B B、增加、增加10N 10N C C、增加、增加6N D6N D、增加、增加4N4ND解法解法一一 对金属块受力分析,求得水对物体的对金属块受力分析,求得水对物体的浮力为
2、浮力为4N,根据牛顿第三定律,金属块对水的,根据牛顿第三定律,金属块对水的反作用力为反作用力为4N; 对对水杯和水组成的系统受力分水杯和水组成的系统受力分析,求得台秤对水杯的作用力将增加析,求得台秤对水杯的作用力将增加4N,所以,所以选项选项D正确。正确。解法解法二二金金属块重属块重10N是个定值,弹簧测力计是个定值,弹簧测力计平衡掉其中平衡掉其中6N ,则剩下,则剩下4N最终必定由台秤承最终必定由台秤承担,所以选择担,所以选择D选项。选项。解法二表面上看来没有解法一严谨,但实解法二表面上看来没有解法一严谨,但实际上却体现了际上却体现了“追寻守恒量追寻守恒量”的深刻思想。的深刻思想。 问题二问
3、题二 如如图所示,在一个盛满水的图所示,在一个盛满水的容器内放入一块冰。不考虑水的热膨胀,容器内放入一块冰。不考虑水的热膨胀,在冰的融解过程中,在冰的融解过程中,容器容器内内的水会继续溢出吗的水会继续溢出吗? ?为什么?为什么? 分析探究分析探究 当冰静止在水面时,由阿基米德定律当冰静止在水面时,由阿基米德定律可以推理出可以推理出冰的质量冰的质量等于冰排开的等于冰排开的水的水的质量质量。而冰融解成水的前后。而冰融解成水的前后质量不变质量不变,实际上就相当于冰在融解过程中将体积实际上就相当于冰在融解过程中将体积缩小成虚线以下部分的体积,所以水不缩小成虚线以下部分的体积,所以水不会溢出。会溢出。
4、在这里,虽然冰发生了物态变化,在这里,虽然冰发生了物态变化,但我们如果找到了变化中的但我们如果找到了变化中的守恒量守恒量冰的质量。冰的质量。即即冰块冰块 的质量等于的质量等于“水块水块” 的质的质量量 从而很容易地推理出它们在体积上存从而很容易地推理出它们在体积上存在的在的置换关系置换关系,圆满地解决了所提出的问,圆满地解决了所提出的问题题。M冰gF浮M水gF浮浮=M冰冰g F浮浮= M水水gM冰冰g= M水水g M冰冰= M水水诺贝尔物理奖获得者诺贝尔物理奖获得者费恩曼费恩曼曾说:曾说: 有一个事实有一个事实, ,如果你愿意也可以说是如果你愿意也可以说是一条定律一条定律, ,支配着至今所知的
5、一切现支配着至今所知的一切现象象这条定律就是这条定律就是能量守恒定律能量守恒定律, ,它它指出有某个量指出有某个量, ,我们把它称为我们把它称为能量能量, ,在在自然界经历的多种多样的变化中它不自然界经历的多种多样的变化中它不变化变化, ,那是一个最抽象的概念那是一个最抽象的概念 然而正是这个最抽象的概念,却是然而正是这个最抽象的概念,却是物理学中最重要、意义也最深远的概物理学中最重要、意义也最深远的概念之一。念之一。 请列举生活中能量转化的例子伽利略理想实验伽利略理想实验等高等高小球小球“记得记得”原来的高度原来的高度 关于小球运动过程的描述关于小球运动过程的描述1、小球从一个斜面的某一高度
6、由静止滑下,并运动到另一个斜面的同一高度,经历了哪几个运动过程?2、这些过程各有什么特点?1、小球经历了先加速后减速的过程2、在加速过程中,小球速度增大,位置高度减小;在减速运动过程中,小球速度在减小,但位置高度在增大分析各个过程运动和力的关系1、下滑过程小球所受合力方向与运动方向一致,小球做加速运动,直到斜面底端,速度达到最大2、上滑过程小球所受合力方向与运动方向相反,小球做减速运动,直到速度为零 可见,如果斜面是光滑的,当小球滑上另一个斜面的相同高度时,速度为零,小球好像“记得”自己起始的高度,然后重复前面的运动。现在我们将过程的物理过程抽象化现在我们将过程的物理过程抽象化1、小球由加速过
7、程过渡到减速过程,恢复到原来的高度2、加速过程与减速过程中与高度有关的一个物理量在变化的同时,一个与速度有关的物理量也在变化3、与高度有关的物理量的变化引起了另一个与速度有关的物理量的变化提问提问 在在伽利略的斜面理想实验中,存伽利略的斜面理想实验中,存在什么样的守恒量?在什么样的守恒量? 高度?高度?运动快慢?运动快慢?势能?势能?动能?动能?动能与势能的和?动能与势能的和?结论 伽利略斜面实验表明:伽利略斜面实验表明: 小球在运动过程中,小球在运动过程中,“有某一量是有某一量是守恒的守恒的”,这个量叫,这个量叫能量能量。 相互作用的物体凭借其位置而具有相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫
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