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第一节追寻守恒量——能量

课堂探究

探究一对“守恒量”的理解

问题导引

2013年6月20日，神舟十号航天员王亚平在天宫一号开展基础物理实验，为全国青少

年进行太空授课，她将摆球拉开一定距离后放手，摆球并没有来回摆动(如图所示)，这是为

什么？此时我们探究的守恒量——能量，还存在吗？

提示：在天宫一号中的物体处于完全失重状态，与重力有关的一切物理现象都消失了，

所以小球不会来回摆动。此时小球随天宫一号一起绕地球高速旋转，其动能与势能之和保持

不变，即能量守恒。

名师精讲

1．所谓“守恒”是指数值保持恒定。对于伽利略斜面实验，我们可以这样理解，如果

空气阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必将回到它原来的高度，小球好像记得“自己的起始

高度”，我们把小球“记得”的这个“东西”叫作守恒量。

2．守恒量是自然界在变化过程中隐藏于现象中的一个反映其本质的物理量，也就是说，

自然界并不自动地展现其背后的本质、规律和内在联系，所以寻找守恒量必须讲究科学的方

法。例如，观察此消彼长的物理量、研究其相互的关系、科学构思巧妙的实验、精确地论证、

推理和计算等。

【例1】伽利略的斜面实验反映了一个重要的事实：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高度的点，决不会更高一点，也不会更低一点。

这说明，小球在运动过程中有一个“东西”是不变的，这个“东西”应是()

A．弹力B．势能C．速度D．能量

解析：在伽利略的斜面实验中，小球从一个斜面滚到另一个斜面，斜面弹力是不同的，

势能先减小后增大，速度先增大后减小，所以A、B、C错。不变的“东西”应是能量，包括

动能和势能，D对。

答案：D

题后反思(1)运用理想模型结合实验事实推导物理规律，是研究物理问题常用的思路

和方法。(2)伽利略的斜面实验使人们认识到了能量这一物理量。

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探究二对物体的动能和势能的理解

问题导引

如图所示，上海“明珠线”某车站的设计方案。由于站台建得稍高，电车进站时要上坡，

出站时要下坡。忽略斜坡的摩擦力，你能分析这种设计的优点吗？

提示：电车进站前虽关闭了电动机，但仍具有动能，可使电车爬上斜坡，这是将动能转

化为势能储存。出站时，电车可利用斜坡再将势能转化成动能。可见，这种设计方案可以节

约电能。

名师精讲

1．动能

说到动能，一定要有运动着的物体。例如，当伽利略释放小球后，小球开始运动，获得

速度，运动着的小球就具有了动能。流动的河水，吹来的风即流动的空气，运转的天体，绕

原子核旋转的电子等都具有动能。

2．势能

它必须有相互作用的物体，而且一定与其位置有关。例如，小球受到