三、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(shuō)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(guò)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(guò)程。 3、教具：滾動(dòng)、搖擺。 4、主要教學(xué)過(guò)程（-）介紹上節(jié)課所學(xué)的能量和機(jī)械能。 問(wèn)：我們說(shuō)什么樣的物體具有能量？ （請(qǐng)朋友回答）斧頭放在地上沒(méi)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(lái)。 （整個(gè)過(guò)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(guò)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(guò)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(lái)越快。 動(dòng)能逐漸減小； 當(dāng)懸掛線完全伸直并且滾動(dòng)不再增長(zhǎng)時(shí)，由于滾動(dòng)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，它再次開始圍繞懸掛線上升。 在上升過(guò)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(guò)程。 通過(guò)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(lái)分析一下乒乓球在不考慮空氣阻力的情況下從一定高度自由落體的不同階段的轉(zhuǎn)變：（1）乒乓球從高處自由落體到地面的過(guò)程中，（2）乒乓球接觸地面達(dá)到最大彈性變形時(shí)，(3)乒乓球逐漸恢復(fù)原狀并返回的時(shí)刻。 (4)網(wǎng)球垂直落下后，垂直上升到最低點(diǎn)。 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(lái)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(guò)程(2)是：動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能。 在變形恢復(fù)過(guò)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(wèn)題中，如果沒(méi)有空氣阻力，乒乓球在第二次、第三次跳到原來(lái)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(guò)程中產(chǎn)生勢(shì)能（3）“江河無(wú)盡流，煤油流何流”這句話荒謬嗎？ 從能源角度看，流水和風(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(lái)做功需要使用液壓底盤。 “中國(guó)是世界上最早文明發(fā)達(dá)的國(guó)家之一”，早在1900多年前，我們的祖先就發(fā)明了簡(jiǎn)單的液壓底盤，見書中第5頁(yè)圖片 ? 此類液壓底盤的效率水輪機(jī)的效率很低，而現(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，水輪機(jī)做的功就越多，而且通常湖泊的河床水流比較慢，并且流量不大。 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造價(jià)非常昂貴。 高，甚至超過(guò)了三百米。 海潮和風(fēng)也蘊(yùn)藏著巨大的能量動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化，而這種能量不穩(wěn)定，尤其是生物質(zhì)能不易儲(chǔ)存，通常利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)來(lái)做一些間歇性的工作。 我國(guó)人口眾多，人均能源擁有量還不夠，節(jié)約能源、發(fā)展新能源仍然十分必要。 （四）小結(jié)本章我們學(xué)習(xí)了——?jiǎng)幽艿亩x》重力勢(shì)能1-勢(shì)能L彈性勢(shì)能機(jī)械能-水的轉(zhuǎn)換能量（水力發(fā)電）借助機(jī)械能-風(fēng)能（風(fēng)力發(fā)電）（五）課堂練習(xí)題一：下列說(shuō)法中，正確的是：（）A.如果有空氣阻力，卷筒每次下落的高度都會(huì)比前一個(gè)低，這表明動(dòng)能和重力勢(shì)能似乎在轉(zhuǎn)換，但機(jī)械能的總量卻因?yàn)榭朔諝庾枇Χ粩鄿p少。當(dāng)男孩沿著滑梯勻速下降時(shí)，勢(shì)能變成了動(dòng)能，并且機(jī)械能總量不變，人造月球衛(wèi)星繞月球運(yùn)行，從遠(yuǎn)地點(diǎn)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)械能總量保持不變（忽略空氣阻力）。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理是：將風(fēng)的動(dòng)能（即空氣的動(dòng)能）轉(zhuǎn)化為定子的動(dòng)能動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化，再將定子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。 答案：A、C、DV 解釋 1、機(jī)械能守恒定律書中沒(méi)有提到能量的轉(zhuǎn)換，但經(jīng)常遇到機(jī)械能總量保持不變的情況。 教學(xué)中將其作為練習(xí)推演處理，并提出分析問(wèn)題，從能量的定義以及影響能量大小的激勵(lì)因素來(lái)分析能量的變化，有助于中學(xué)生理解和解決問(wèn)題。練習(xí)。 2.關(guān)于能量的利用，可以提出思考問(wèn)題，請(qǐng)中學(xué)生讀完書后回答。 選擇聽課還是自學(xué)取決于教學(xué)進(jìn)度和中學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。 3、中學(xué)生學(xué)習(xí)水平較好，我打算增加練習(xí)：跳傘運(yùn)動(dòng)員從高空墜落時(shí)，打開傘后受到的空氣阻力有多大？ 當(dāng)?shù)扔谶\(yùn)動(dòng)員和傘的總重力時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能： () A.動(dòng)能、勢(shì)能和總機(jī)械能均不變。 B、重力勢(shì)能減少，動(dòng)能減少，總機(jī)械能不變。 C.重力勢(shì)能減小，但動(dòng)能不變，總機(jī)械能減小。 D、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(wèn)題與運(yùn)動(dòng)、力聯(lián)系起來(lái)，同時(shí)考察中學(xué)生機(jī)械能的概念。 有的朋友覺得物體在平衡力作用下，應(yīng)該仍處于高空，對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的分析存在誤差。 有的朋友認(rèn)為機(jī)械能的總量總是恒定的，但沒(méi)有仔細(xì)分析這道題的具體過(guò)程。 （上海交通大學(xué)第一中學(xué) 李曉飛）
