第4节机械能及其转化

第4节机械能及其转化

（一）教学目的

1．理解动能和势能可以相互转化并能举例说明。

2．能解释有关动能和势能相互转化的简单现象。

3.通过学习，让学生从能量转化的角度认识生活中的实例，加强学生的环保意识，让

学生认识到能量的可持续性。

（二）教具

1．滚摆。

2．课本图11.4-3

3．单摆、皮球（或乒乓球）。

（三）教学过程

1．复习提问

(1)动能的大小与哪些因素有关？怎样判断质量一定的物体的动能的变化？

(2)势能的大小与哪些因素有关？怎样判断重力势能大小的变化？

（演示钢球从斜槽滚下，斜槽倾角应尽量小一些，使钢球从斜槽滚下的时间尽量长一些，引导学生观察钢球竖直高度的变化和速度的变化，回答上述问题）

2．新课教学

(1)动能和重力势能可以相互转化。

从上面实验可以看到，钢球从斜槽滚下的过程中，高度

降低，重力势能减小；速度变快，动能增大，这个动能是怎样产

生的？（引导学生回答是由重力势能转化来的）

问：重力势能可以转化为动能，动能可不可以转化为重

力势能呢？

演示滚摆（将摆轮涂成黑白相间，使学生明显观察到转速的变

化），引导学生观察：摆下降时，摆轮越转越快；摆上升时，摆轮越转

越慢，并说明动能和重力势能变化的情况，最后得出动能和重力势能可

以相互转化的结论。

(2)动能和弹性势能可以相互转化吗？

演示课本图1-7（水平槽末端加一弹簧，以使动能和弹性势能的变化明显显示出来），引导学生观察：钢球接触弹簧后，速度减小，弹簧压缩；弹簧恢复时，形变减小，钢球速度变大，但方向反过来了（教师应指出：动能大小跟运动快慢有关，跟运动方向无关，因为物体向任何方向运动都能做功）。

对钢球和弹簧间的能的转化，应分两步讲：①从钢

球压弹簧开始到弹簧形变最大：钢球动能由最大变到零，

弹簧弹性势能由零到最大，即动能转化为弹性势能。②从

弹簧形变最大到恢复原状：弹簧弹性势能又转化为钢球的

动能。

(3)动能和势能相互转化的例子。

先让学生列举日常生活中例子，然后引导学生观

察和分析下列事例：

①演示单摆，引导学生观察摆球在高度最大处和

最低点的速度大小，说明动能和势能的相互转化。

②人造卫星：教师先指出：卫星在远地点，势能

最大，在近地点势能最小。问学生：卫星由远地点向近

球点运动的过程中，速度怎样变化？能量怎样转比？引

导学生回答：卫星由远地点到近地点，势能减小了，减

小的势能转化为动能，故速度增大。再让学生回答卫星由近地点向远地点运动能的转化情况。

③撑竿跳高：由于过程比较复杂，可由教师分析讲解。为使问

题简化，分析时一律不考虑起跳前助跑的作用。

徒手跳高的高度由起跳时向上的速度决定。即起跳时的动能转

化为最高点的重力势能。

撑竿跳高时，人在起跳时使撑竿弯曲（形变），这时人具有动

能，撑竿具有弹性势能。到最高点时，撑竿恢复原状。人的动能和撑

竿的弹性势能都转化为人的重力势能。

故撑竿跳高比徒手跳高的高度大。

①跳板跳水：引导学生回答：起跳时为什么人要向下猛压跳板？（答：使跳板形变，具有弹性势能）人离开跳板时的动能是哪里来的？（答：跳板的弹性势能转化来的）人起跳的高度由什么因素决定？（答：由起跳时的动能，也就是由跳板形变最大时的弹性势能决定）注意：不讨论人在空中的翻转。

3．板书设计

动能和重力势能可以相互转化。

动能和弹性势能可以相互转化

4．想想议议

(1)演示皮球的下落和跳起（将皮球涂黑使它落在涂白的水平木板上，观察木块上的黑色圆斑），并提出问题，让学生讨论回答：

为什么木块上是圆斑，而不是黑点？（答：因为皮球发生了形变）

发生弹性形变的皮球具有的弹性势能是哪里来的？（答：由动能转化来的）

皮球反跳有向上的速度，即具有动能，这个动能是哪里来的：（答：弹性势能转化来的）最后提出：皮球从一定高度落下，反跳到最高点，说明这一

过程能的转化情况？

（点名要学习好的学生回答）

(2)演示皮球反跳高度一次比一次低，再演示滚摆高度

也是一次比一次低．最后都要停下来，问：这是什么原因呢？

（引导学生回答：物体运动要克服摩擦和空气阻力做功，

要消耗物体的机械能。最后机械能完全被用来克服摩擦和空气阻力做功消耗掉了，所以物体最后要停下来）

教师点明：消耗掉的机械能并未消失，而是转化为其他形式的能了。这个问题以后将学到。

（3)物体能做功才具有能，举高的物体处于静止状态，怎能做功？既然不能做功，为什么说它具有重力势能？

（引导学生回答：举高的物体落下来具有动能，动能可以做功，但动能是由重力势能转化来的，故我们说势能可以做功，实际上是势能可以转化为动能而做功）

(4)钢球落在钢板上，也会反跳起来，反跳时的动能是怎样转变来的？教师指出：钢球和钢板相碰，也要发生弹性形变，只是这个形变较难觉察。事实上，任何坚硬的物体相碰时，都要发生形变。

然后让学生回答。

5．布置作业

(1)说明下列过程中机械能的转化：

①雪橇从山坡上滑下；

②炮弹从炮口斜向上射出，又落到远处地上；

③玩具弹簧枪将“子弹”射出去；

④小孩坐在秋千上，在妈妈推了一次以后，自己荡着。

(2)你骑自行车时，在上坡前往往要加紧蹬几下；汽车司机在开车上坡前，也往往要加大油门，加大速度。从能的转化来说明这样做的好处。

(3)弹簧门在推开以后能自己关闭。说明这件事怎样利用了能的转化。