初中物理第十一章 功和机械能11.4 机械能及其转化教案

机械能及其转化

一、新课引入

手持粉笔头高高举起以此事例提问：被举高的粉笔具不具有能量？为什么？

学生回答提问后再引导学生分析粉笔头下落的过程首先提出当粉笔头下落路过某一点时粉笔头具有什么能量？（此时既有重力势能又有动能）继而让学生比较在该位置和起始位置粉笔头的重力势能和动能各有什么变化？（重力势能减少动能增加）

二、新课讲解

在粉笔头下落的过程重力势能和动能都有变化自然界中动能和势能变化的事例很多下面我们共同观察滚摆的运动并思考动能和势能的变化

实验1：滚摆实验

出示滚摆并简单介绍滚摆的构造及实验的做法事先应在摆轮的侧面某处涂上鲜明的颜色标志告诉学生观察颜色标志可以判断摆轮转动的快慢

引导学生复述并分析实验中观察到的现象开始释放摆轮时摆轮在最高点静止此时摆轮只有重力势能没有动能摆轮下降时其高度降低重力势能减少；摆轮旋转着下降；而且越转越快其动能越来越大摆轮到最低点时转动最快动能最大；其高度最低重力势能最小在摆轮下降的过程中其重力势能逐渐转化为动能

仿照摆轮下降过程的分析得出摆轮上升过程中摆轮的动能逐渐转化为重力势能

实验2：单摆实验

此实验摆绳宜长些摆球宜重些最好能挂在天花板上使单摆在黑板前平行于黑板振动以便在黑板上记录摆球运动路线中左、右最高点和最低点的位置分析单摆实验时摆球高度的变化比较直观而判断摆球速度大小的变化比较困难可以从摆球在最高点前后运动方向不同分析摆球运动到最高点时的速度为零作为这一难点的突破口顺便指出像单摆这种往复的运动在物理学中叫做振动

综述实验1、2说明动能和重力势能是可以相互转化的

实验3：弹性势能和动能的相互转化

演示动能和弹性势能的转化实验实验可分两步做首先手持着木球将弹簧片推弯而后突然释放木球木球在弹簧片的作用下在水平槽内运动让学生分析在此过程中弹性势能转化为动能第二步实验让木球从斜槽上端滚下让学生观察木球碰击弹簧片的过程然后分析动能转化为弹性势能和弹性势能转化为动能的过程得出：动能和弹性势能也是可以相互转化的

自然界中动能和势能相互转化的事例很多其中有一些比较直观例如：物体从高处落下、瀑布流水等这些事例也可以让学生列举说明动能和势能的相互转化有些事例比较复杂例如：踢出去的足球在空中沿一条曲线（抛物线）运动过程中动能和势能是如何相互转化的呢？（板画足球轨迹依图分析）首先我们来分析足球离地面的高度的变化这是判断足球重力势能变化的依据很明显在上升过程中足球的重力势能增加；在下降过程中重力势能减少接着再分析足球的速度足球在最高点时不再上升说明它向上不能再运动所以足球在上升过程中速度逐渐变小；在下降过程中速度又逐渐变大通过以上分析可以看到足球在上升阶段动能转化为重力势能；在下降阶段重力势能转化为动能

人造地球卫星在运行过程中也发生动能和重力势能的相互转化人造地球卫星大家并不陌生然而围绕人造卫星同学们还有许多的谜没有揭开例如：人造卫星为什么能绕地球运转而不落下来？在人造卫星内失重是怎么回事？等等这些问题还有待于同学们进一步学习今天我们只讨论卫星运行过程中动能和重力势能的相互转化

人造卫星绕地球沿椭圆轨道运行它的位置离地球有时近、有时远（出示我国发射的第一颗人造卫星轨道图）现以我国发射的第一颗人造卫星为例它离地球最近时（此处叫近地点）离地面439公里离地球最远时（此处叫远地点）离地面高度是2384公里它绕地球一周的时间是114分钟它在近地点时速度最大动能最大；此时离地面最近重力势能最小卫星由近地点向远地点运行时动能减小重力势能增大动能向重力势能转化直到远地点时动能最小重力势能最大卫星由远地点向近地点运行时重力势能向动能转化在卫星运行过程中不断地有动能和势能的相互转化

三、课堂小结

四、板书设计

机械能及其转化

（一）机械能：动能和势能之和

（二）机械能的转化

动能——势能

势能——动能