第七章 机械能守恒定律
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……这条定律称做能量守恒定律。它指出：有某一个量,我们把它称为能量,在自然界经历的多种多样的变化中它不变化。那是一个最抽象的概念……
然而正是这个最抽象的概念，却是物理学中最重要、意义也最深远的概念之一。
伽利略理想实验中体现的守恒思想
观察
物体高度的变化伴随着物体运动快慢的变化或运动快慢的变化伴随着高度的变化。

小球“记得”自己的起始高度，然而，“记得”不是物理学的语言。

在物理学中把这一事实说成是“有某一量是守恒的”。
分析
观察
伽利略理想斜面实验（斜面均光滑）
试用所学知识证明
在A斜面上：a＝gsinα
x＝h/sinα
在B斜面上：a ′＝－gsinβ
x ′=(0－v2 )/2a ′＝ h /sinβ
∴h ′ ＝h
证明
V2=2gh
伽利略斜面实验表明，小球在运动过程中，“有某一量是守恒的”，这个量叫做能量或能。
说明：能量与物体的运动相对应，是对物体不同运动形式的统一的量度，不同的运动形式对应不同的能量。
能量
几种常见的能量形式
相互作用的物体凭借其位置而具有的能，叫做势能。
物体由于运动而具有的能，叫做动能。
在伽利略斜面实验中，势能和动能是怎样转化的?
分析
动能和势能可以相互转化，而总的能量保持不变
实例
做自由落体的小球的势能和动能如何转换？
思考
如果我们把相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能;把物体由于运动而具有的能量叫做动能,那么,伽利略的斜面实验可以给我们一个启示,这个启示正确的是（ ）
①小球在斜面A上运动时,小球离地面的高度减小,速度增加,小球的速度是由高度转变而来的
②小球在斜面B上运动时,小球离地面的高度增加,速度减小,小球的高度是由速度转变而来的
③小球在斜面A上运动时,小球离地面的高度减小,速度增加,小球的动能是由势能转化而来的
④小球在斜面B上运动时,小球离地面的高度增加,速度减小,小球的势能是由动能转化而来的
A、①② B、③④ C、①③ D、②④
B
练习：
下列过程中能量如何转化?
A.放爆竹时，爆竹腾空飞起。
B.冬天人们在阳光下取暖。
C.用煤气灶烧水。
D.反复弯折铁丝，铁丝发热。
练习：
练习：
竖直上抛运动的小球，首先由动能转化为势能，达到最高点时，动能为零，势能达到最大，在下落时，势能逐渐减小，动能逐渐增大，势能又转化为动能。在小球运动过程中，小球的机械能总量保持不变。
解析
“神州”六号飞船进入太空后，首先在一个椭圆轨道上平稳运行，它在椭圆轨道上运动过程中，动能和势能如何变化？动能和势能的总和（机械能）如何变化？
练习：
唐朝诗人杜甫的《登高》中有这样两句诗：“无边落木萧萧下，不尽长江滚滚来”。从物理学的角度来说，“落木萧萧下”的过程是___________能转化为________能；而“滚滚来”的长江水蕴含丰富的_________能。
练习：
滑雪运动员沿光滑斜面下滑，不考虑空气阻力，在下滑过程中，动能、势能如何变化？能量守恒吗？
解析：
运动员沿光滑斜面下滑，速度变大，高度降低，故其动能越来越大，势能越来越小。由于斜面光滑，没有其他能量生成，因此机械能守恒。
练习：
请注意：能量总是守恒的，但动能与势能的和不一定守恒，在存在摩擦力的情况下，机械能（动能与势力的和）不守恒，例如木箱沿斜面匀速下滑过程中，存在摩擦生热现象，总能量是守恒的，但机械能不守恒。
物体在粗糙的水平面上运动而停止受什么力作用？能是怎么转化的？
练习：
在光滑地面上，一弹簧一端固定竖直墙上，另一端连着一个小球，用力压缩弹簧，释放后，试分析能量转化关系。
分析:弹簧被压缩,贮存了能量（弹性势能）,然后又逐渐转化为小球的动能，当弹簧恢复到原长时,势能为零,球的动能最大,在弹簧伸长过程中，球的动能减少,弹簧的势能又增加,球在往复运动过程中,球的动能与弹簧的势能相互转化,总的能量不变。
练习：
一、伽利略斜面实验表明：
“有某一量是守恒的”，这个量叫做能量。
二、能量
1、势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量。
2、动能：物体由于运动而具有的能量。
三、“追寻守恒量”的意义
1、可行性：物质在运动变化过程中存在守恒量。
2、重要性：物质在运动变化过程中都要满足一定的守恒定律。
小结
伽利略的斜面实验使人们认识到能量概念的重要性，我们又知道能量可以转化，也有大小，那我们如何来量度它呢？（比如动能和势能我们该如何来量度？）势能和动能的转化又是怎么进行的呢？（长度可以用尺子——多少米来量度，质量可以天平——多少千克来来量度，那么能量用什么来量度？）
课后探究 ：
例1. 下列实例中,动能转化为势能的是 ( )
A. 竖直上抛的正在上升的小球．
B. 上紧发条的玩具汽车汽车正在行驶.
C. 正由近地点向远地点运动的人造卫星．
D. 从斜槽上滚下的小球．
A
课堂练习１
课堂练习２
例２．下列过程中属于内能转化为机械能的是( )
　A．放爆竹时，爆竹腾空飞起

　B．冬天人们在阳光下取暖

　C．用酒精灯给水加热

　D．反复弯折一根铁丝，铁丝变热
A
课堂练习３
例３.在伽利略的斜面实验中，如果空气阻力和摩擦阻力不能忽略不计，则下列说法正确的是( )
A 动能和势能之和仍然守恒
B 动能和势能之和将增大
C 动能和势能之和将逐渐减小，但总能量还　　　　是守恒
D 以上说法均不正确
C
例4 试分析下列过程中各种形式的能量是如何转化的？
①汽车沿盘山公路匀速爬坡。
②降落伞在空中匀速下降。
课堂练习４
①重力势能增大，动能不变，化学能转化为
重力势能和内能
②重力势能减小，动能不变，重力势能转化成内能
例2 下图表示撑杆跳运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆．试定性地说明在这几个阶段中能量的转化情况．
分析：运动员
的助跑阶段，身体
中的化学能转化为
人和杆的动能；
起跳时，运动
员的动能和身体中
的化学能转化为人的重力势能，使人体上升至横杆以上；
越过横杆后，运动员的重力势能转化为动能．
答案 化学能→动能→重力势能→动能