三、动能与势能的转化 一、教学目标 1.了解动能与势能的相互转化，并能举例说明动能与势能的转化。 2、能够分析解释简单化学过程中的能量转化，培养中学生理论联系实际的能力。 3、对中学生开展爱国主义教育和节能教育。 其次，重点难点分析动能与势能的转换。 分析动能和势能转换过程。 3、教具：滚动、摇摆。 4、主要教学过程（-）介绍上节课所学的能量和机械能。 问：我们说什么样的物体具有能量？ （请朋友回答）斧头放在地上没有能量，但挂在屋顶上就有能量。 其原因何在？ （2）新班屋顶上挂的斧头有重力势能。 一旦挂绳断了，重力就会做功，重物就会获得动能，于是撞到钉子上，最后停下来。 （整个过程）当斧头落下时，重力势能减小，函数减小。 重力势能转化为动能。 势能可以转化为动能。 （板书）反之，动能也可以转化为势能，见实验。 实验：（边演示边讲解）这个装置叫滚动摇摆，你先观察它的运动（演示滚动摇摆实验）。 再做一遍，注意观察以下几点：（1）成长过程中翻滚的速度如何变化，（2）上升阶段速度如何变化。 （一边看实验一边讲过程）当摆在最高点时，有一定的势能。 当钟摆被举起时，它会旋转并变大。 随着摆的增大，势能逐渐减小，但转得越来越快。 动能逐渐减小； 当悬挂线完全伸直并且滚动不再增长时，由于滚动继续旋转，它再次开始围绕悬挂线上升。 在上升过程中，动能和势能逐渐减小。 它再次上升到顶部，并重复之前的过程。 通过实验以及我们对实验的分析，我们知道： 1． 物体的动能和重力势能可以相互转化。 （板书）动能和势能相互转化的例子有很多。 我们来分析一下乒乓球在不考虑空气阻力的情况下从一定高度自由落体的不同阶段的转变：（1）乒乓球从高处自由落体到地面的过程中，（2）乒乓球接触地面达到最大弹性变形时，(3)乒乓球逐渐恢复原状并返回的时刻。 (4)网球垂直落下后，垂直上升到最低点。 为了理解乒乓球运动在不同阶段的转变，应从能量的定义和击球能量大小之间的关系来分析其能量。 乒乓球从高处落下的高度减小，重力势能减小，速度减小，动能增大。 因此，(1)的答案是：小球的重力势能转化为动能。 乒乓球接触地面后，由于地面的阻力，运动速度迅速降低，球的动能减少，球发生变形，所以过程(2)是：动能转化为弹性势能。 在变形恢复过程中，乒乓球的弹性势能减小，得到下水率和弹性势能的变化能量。 最后，球垂直上升，运动速度增大，高度减小，动能转化为重力势能。 在上面讨论的乒乓球弹跳问题中，如果没有空气阻力，乒乓球在第二次、第三次跳到原来的高度时，机械能总量保持不变，只有动能和动能的转换。运动过程中产生势能（3）“江河无尽流，煤油流何流”这句话荒谬吗？ 从能源角度看，流水和风都是蕴含大量机械能的自然资源，与煤焦、石油一样是宝贵的电力资源。 利用水流的能量来做功需要使用液压底盘。 “中国是世界上最早文明发达的国家之一”，早在1900多年前，我们的祖先就发明了简单的液压底盘，见书中第5页图片 • 此类液压底盘的效率水轮机的效率很低，而现代液压底盘——水轮机的效率可达90%以上。水的动能越大，水轮机做的功就越多，而且通常湖泊的河床水流比较慢，并且流量不大。 为了减少水的动能，需要修建拦河坝，提高上游水位。 现代小水电站的拦河坝造价非常昂贵。 高，甚至超过了三百米。 海潮和风也蕴藏着巨大的能量动能和势能的转化，而这种能量不稳定，尤其是生物质能不易储存，通常利用风力发电机来做一些间歇性的工作。 我国人口众多，人均能源拥有量还不够，节约能源、发展新能源仍然十分必要。 （四）小结本章我们学习了——动能的定义》重力势能1-势能L弹性势能机械能-水的转换能量（水力发电）借助机械能-风能（风力发电）（五）课堂练习题一：下列说法中，正确的是：（）A.如果有空气阻力，卷筒每次下落的高度都会比前一个低，这表明动能和重力势能似乎在转换，但机械能的总量却因为克服空气阻力而不断减少。当男孩沿着滑梯匀速下降时，势能变成了动能，并且机械能总量不变，人造月球卫星绕月球运行，从远地点到近地点时，势能减少，动能减少，势能转化为动能，机械能总量保持不变（忽略空气阻力）。 风力发电机的工作原理是：将风的动能（即空气的动能）转化为定子的动能动能和势能的转化，再将定子的动能转化为电能。 答案：A、C、DV 解释 1、机械能守恒定律书中没有提到能量的转换，但经常遇到机械能总量保持不变的情况。 教学中将其作为练习推演处理，并提出分析问题，从能量的定义以及影响能量大小的激励因素来分析能量的变化，有助于中学生理解和解决问题。练习。 2.关于能量的利用，可以提出思考问题，请中学生读完书后回答。 选择听课还是自学取决于教学进度和中学生的学习能力。 3、中学生学习水平较好，我打算增加练习：跳伞运动员从高空坠落时，打开伞后受到的空气阻力有多大？ 当等于运动员和伞的总重力时，运动员的机械能： () A.动能、势能和总机械能均不变。 B、重力势能减少，动能减少，总机械能不变。 C.重力势能减小，但动能不变，总机械能减小。 D、重力势能不变，动能为零，总机械能不变。 答案是C。本题将能量问题与运动、力联系起来，同时考察中学生机械能的概念。 有的朋友觉得物体在平衡力作用下，应该仍处于高空，对运动过程的分析存在误差。 有的朋友认为机械能的总量总是恒定的，但没有仔细分析这道题的具体过程。 （上海交通大学第一中学 李晓飞）
