二、動(dòng)能與勢(shì)能的轉(zhuǎn)化 一、教學(xué)目標(biāo) 1.了解動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，并能舉例說明動(dòng)能與勢(shì)能的轉(zhuǎn)化。 2、能夠分析解釋簡(jiǎn)單化學(xué)過程中的能量轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)中學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。 3、對(duì)中學(xué)生開展愛國(guó)主義教育和節(jié)能教育。 其次，重點(diǎn)難點(diǎn)分析動(dòng)能與勢(shì)能的轉(zhuǎn)換。 分析動(dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)換過程。 3、教具：滾動(dòng)、搖擺。 4、主要教學(xué)過程（-）介紹上節(jié)課所學(xué)的能量和機(jī)械能。 問：我們說什么樣的物體具有能量？ （請(qǐng)朋友回答）斧頭放在地上沒有能量，但掛在屋頂上就有能量。 其原因何在？ （2）新班屋頂上掛的斧頭有重力勢(shì)能。 一旦掛繩斷了，重力就會(huì)做功，重物就會(huì)獲得動(dòng)能，于是撞到釘子上，最后停下來。 （整個(gè)過程）當(dāng)斧頭落下時(shí)，重力勢(shì)能減小，函數(shù)減小。 重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。 勢(shì)能可以轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。 （板書）反之動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化，動(dòng)能也可以轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，見實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)：（邊演示邊講解）這個(gè)裝置叫滾動(dòng)搖擺，你先觀察它的運(yùn)動(dòng)（演示滾動(dòng)搖擺實(shí)驗(yàn)）。 再做一遍，注意觀察以下幾點(diǎn)：（1）成長(zhǎng)過程中翻滾的速度如何變化，（2）上升階段速度如何變化。 （一邊看實(shí)驗(yàn)一邊講過程）當(dāng)擺在最高點(diǎn)時(shí)，有一定的勢(shì)能。 當(dāng)鐘擺被舉起時(shí)，它會(huì)旋轉(zhuǎn)并變大。 隨著擺的增大，勢(shì)能逐漸減小，但轉(zhuǎn)得越來越快。 動(dòng)能逐漸減小； 當(dāng)懸掛線完全伸直且卷筒不再下降時(shí)，由于卷筒繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，它又開始圍繞懸掛線上升。 在上升過程中，動(dòng)能和勢(shì)能逐漸減小。 它再次上升到頂部，并重復(fù)之前的過程。 通過實(shí)驗(yàn)以及我們對(duì)實(shí)驗(yàn)的分析，我們知道： 1． 物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。 （板書）動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的例子有很多。 我們來分析一下乒乓球從一定高度自由落體，不考慮空氣阻力，在不同階段的能量轉(zhuǎn)換：（1）乒乓球從一定高度自由落體到地面的過程中，（2）乒乓球接觸地面達(dá)到最大彈性形變的時(shí)刻；(3)乒乓球逐漸恢復(fù)原狀返回地面的時(shí)刻； (4)乒乓球垂直落下后垂直上升到最高點(diǎn)的過程中。 為了理解乒乓球運(yùn)動(dòng)在不同階段的轉(zhuǎn)變，應(yīng)從能量的定義和擊球能量大小之間的關(guān)系來分析其能量。 乒乓球從高處落下的高度減小，重力勢(shì)能減小，速度減小，動(dòng)能增大。 因此，(1)的答案是：小球的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。 乒乓球接觸地面后，由于地面的阻力，運(yùn)動(dòng)速度迅速降低，球的動(dòng)能減少，球發(fā)生變形，所以過程(2)是：動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能。 在變形恢復(fù)過程中，乒乓球的彈性勢(shì)能減小，得到下水率和彈性勢(shì)能的變化能量。 最后，球垂直上升，運(yùn)動(dòng)速度增大，高度減小，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能。 在上面討論的乒乓球彈跳問題中，如果沒有空氣阻力，乒乓球在第二次、第三次跳到原來的高度時(shí)，機(jī)械能總量保持不變，只有動(dòng)能和動(dòng)能的轉(zhuǎn)換。運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生勢(shì)能。 （三）“江河無邊流，流何流煤油”這句話荒謬嗎？ 從能源角度看，自來水和風(fēng)都是蘊(yùn)含大量機(jī)械能的自然資源，與煤焦、石油一樣是寶貴的電力資源。 利用水流的能量來做功需要使用液壓底盤。 “中國(guó)是世界上文明最早發(fā)達(dá)的國(guó)家之一”，我們的祖先早在1900多年前就發(fā)明了簡(jiǎn)單的液壓底盤動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化，見書第11頁。 5 張圖片。 這類液壓底盤的效率很低，現(xiàn)代液壓底盤——水輪機(jī)的效率可達(dá)90%以上。 水的動(dòng)能越大，渦輪機(jī)能做的功就越多，而且通常湖泊的河床比較緩慢，流量不大。 為了減少水的動(dòng)能，需要修建攔河壩，提高上游水位。 現(xiàn)代小水電站的攔河壩建得很高，甚至超過300米。 海潮和風(fēng)力也擁有巨大的能量，而這種能量不穩(wěn)定，特別是生物質(zhì)能不易儲(chǔ)存，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)通常用來做一些間歇性的工作。 我國(guó)人口眾多，人均能源消費(fèi)不足，節(jié)約能源、發(fā)展新能源還是非常有必要的。 （4）小結(jié)本章學(xué)到了——?jiǎng)幽芏x植物重力勢(shì)能1-勢(shì)能L彈性勢(shì)能機(jī)械能（5）課堂練習(xí)題1：在下面的敘述中，能量轉(zhuǎn)換植物水能（水力發(fā)電） ）借助機(jī)械能1-生物質(zhì)能（風(fēng)力發(fā)電）正確的是：（）如果有空氣阻力，每次翻滾的高度都會(huì)比前一次低，這說明動(dòng)能和重力勢(shì)能量看似在轉(zhuǎn)換，但由于克服空氣阻力做功，機(jī)械能的總量在不斷減少。 當(dāng)子體沿滑道勻速下降時(shí)，勢(shì)能變?yōu)閯?dòng)能，機(jī)械能總量保持不變。 人造月球衛(wèi)星繞月球運(yùn)行時(shí)，從遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到近地點(diǎn)時(shí)，勢(shì)能減少，動(dòng)能減少，勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，機(jī)械能總量不變（忽略空氣阻力）風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理是：風(fēng)的動(dòng)能（即空氣的動(dòng)能）轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)定子的動(dòng)能，定子的動(dòng)能被轉(zhuǎn)換成電能。 答案； A、C、D。 五、解釋能量的轉(zhuǎn)換 書中沒有提到機(jī)械能守恒定律，但機(jī)械能總量保持恒定是一個(gè)常見問題。 教學(xué)中將其作為習(xí)題推論，提出分析問題，從能量的定義以及影響能量大小的因素來分析能量的變化，有助于中學(xué)生理解和處理習(xí)題。 關(guān)于能力的運(yùn)用，可以提出思考性問題，讓中學(xué)生讀完書后回答。 選擇教學(xué)還是自學(xué)取決于教學(xué)進(jìn)度和中學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。 中學(xué)生學(xué)習(xí)水平較好，建議增加練習(xí)：跳傘運(yùn)動(dòng)員從高空墜落時(shí)，打開降落傘后所受到的空氣阻力等于降落傘和跳傘者的重力總和時(shí)，跳傘者所擁有的機(jī)械能：（）動(dòng)能、勢(shì)能和總機(jī)械能保持不變。 重力勢(shì)能減小，動(dòng)能減小，總機(jī)械能不變，重力勢(shì)能減小，動(dòng)能不變，總機(jī)械能減小。 重力勢(shì)能不變，動(dòng)能為零，總機(jī)械能不變。 答案是C。本題將能量問題與運(yùn)動(dòng)、力聯(lián)系起來，同時(shí)考察中學(xué)生機(jī)械能的概念。 有的朋友認(rèn)為由于平衡力的作用，物體在高空應(yīng)該是靜止的，分析運(yùn)動(dòng)過程存在誤差。 有的朋友認(rèn)為機(jī)械能的總量始終不變，但沒有仔細(xì)分析這道題的具體過程。 （上海交通大學(xué)第一中學(xué)李曉飛）
