彈性勢能和動能的相互轉(zhuǎn)化

1、彈性勢能和動能的相互轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 3：。演示課本圖 1 一 7 動能和彈性勢能的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)可分兩步做。首先手持著木球?qū)椈善茝潱笸蝗会尫拍厩?，木球在彈簧片的作用下在水平槽?nèi)運(yùn)動。讓學(xué)生分析在此過程中，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。第二步實(shí)驗(yàn)，讓木球從斜槽上端滾下，讓學(xué)生觀察木球碰擊彈簧片的過程，然后，依據(jù)課本圖 1 一 7，甲一乙圖和乙十丙圖分析動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能和彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能的過程。得出：動能和彈性勢能也是可以相互轉(zhuǎn)化的。自然界中動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的事例很多。其中有一些比較直觀，例如：物體從高處落下、瀑布流水等這些事例也可以讓學(xué)生列舉，說明動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化。有些事例比較復(fù)雜，例如：踢出

2、去的足球在空中沿一條曲線運(yùn)動過程中，動能和勢能是如何相互轉(zhuǎn)化的呢？首先我們來分析足球離地面的高度的變化，這是判斷足球重力勢能變化的依據(jù)。很明顯，在上升過程中足球的重力勢能增加；在下降過程中重力勢能減少。接著再分析足球的速度。足球在最高點(diǎn)時(shí)不再上升，說明它向上不能再運(yùn)動。所以，足球在上升過程中，速度逐漸變小；在下降過程中速度又逐漸變大。通過以上分析，可以看到足球在上升階段動能轉(zhuǎn)化為重力勢能；在下降階段重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。人造地球衛(wèi)星在運(yùn)行過程中，也發(fā)生動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化。 人造地球衛(wèi)星大家并不陌生， 然而圍繞人造衛(wèi)星，同學(xué)們還有許多的謎沒有揭開。例如：人造衛(wèi)星為什么能繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)而不落下來？

3、在人造衛(wèi)星內(nèi)失重是怎么回事？等等，這些問題還有待于同學(xué)們進(jìn)一步學(xué)習(xí)，今天我們只討論衛(wèi)星運(yùn)行過程中，動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化。人造衛(wèi)星繞地球沿橢圓軌道運(yùn)行，它的位置離地球有時(shí)近、有時(shí)遠(yuǎn)。現(xiàn)以我國發(fā)射的人造衛(wèi)星為例，它離地球最近時(shí)離地面 439 公里，離地球最遠(yuǎn)時(shí)離地面高度是 2384 公里，它繞地球一周的時(shí)間是 114 分鐘它在近地點(diǎn)時(shí)，速度最大，動能最大；此時(shí)離地面最近，重力勢能最小。衛(wèi)星由近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)行時(shí)動能減小，重力勢能增大，動能向重力勢能轉(zhuǎn)化。直到遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，動能最小，重力勢能最大。衛(wèi)星由遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，重力勢能向動能轉(zhuǎn)化。在衛(wèi)星運(yùn)行過程中，不斷地有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化。小結(jié)通過

4、“想想議議”問題的討論，進(jìn)一步認(rèn)識動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化。在動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化過程中，必定有動能和勢能各自的變化，而且是此增彼減。動能的增減變化，要以速度增減來判斷。重力勢能的增減變化，要以物體離地面高度的增減變化來判斷。判斷彈性勢能的增減，要根據(jù)彈性形變大小的變化。說明滾擺實(shí)驗(yàn)?zāi)芤擞^地表現(xiàn)動能和勢能的轉(zhuǎn)化。它的優(yōu)點(diǎn)在于能量轉(zhuǎn)化的過程比較緩慢，擺輪高度變化明顯、直觀，擺輪轉(zhuǎn)動快慢變化也能直接觀察。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)充分發(fā)揮上述優(yōu)點(diǎn)，為此要注意以下幾點(diǎn)。擺輪的軸應(yīng)相對細(xì)些，以減緩擺輪的升降速度。固定擺繩時(shí)，應(yīng)穿過軸的橫孔，不宜用纏繞的方法固定，以防打滑。要在擺輪的側(cè)面某處涂上鮮明的顏色標(biāo)志，便于觀察擺輪速

5、度的變化。擺輪應(yīng)當(dāng)邊緣厚重，以增大轉(zhuǎn)動慣量。關(guān)于人造衛(wèi)星的知識，學(xué)生是非常感興趣的，鑒于學(xué)生的知識基礎(chǔ)，難以使學(xué)生揭開謎底，往往由此而損傷學(xué)生的求知欲。本節(jié)課如有可能，也可通俗地介紹衛(wèi)星為什么能繞地球運(yùn)行。講法上可用想象推理的方法。參看圖 1 一 1，水平地拋出一個(gè)物體， 由于地球的吸引，它會落回地面，但是拋出的物體速度越快，它飛行的距離越遠(yuǎn)。人拋物體，拋出的距離不過幾十米，但汽槍子彈能飛行幾百米，步槍子彈能飛行幾千米，而炮彈能飛行幾一公里。我們可以設(shè)想，物體的速度足夠大時(shí)，它就能永遠(yuǎn)不落回地面，圍繞地球旋轉(zhuǎn)。這個(gè)速度大約是 8 公里秒。如果速度再大些，物體繞地球運(yùn)行的軌道就由圓形變?yōu)闄E圓形。

6、人造衛(wèi)星就是根據(jù)這個(gè)道理發(fā)射的。教學(xué)目的知道動能和重力勢能、彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化，并能舉例說明。能解釋一些有關(guān)動能、重力勢能、彈性勢能相互轉(zhuǎn)化的簡單物理現(xiàn)象。教具滾擺。單擺，斜槽，彈簧片，木球，人造地球衛(wèi)星的掛圖等。出學(xué)過程復(fù)習(xí)手持粉筆頭高高舉起。以此事例提問：被舉高的粉筆具不具有能量？為什么？引入新學(xué)生回答提問后，再引導(dǎo)學(xué)生分析粉筆頭下落的過程。首先提出，當(dāng)粉筆頭下落路過某一點(diǎn)時(shí)，粒筆頭具有什么能量？繼而讓學(xué)生比較在該位置和起始位置，粉筆頭的重力勢能和動能各有什么變化？進(jìn)行新在粉筆頭下落的過程，重力勢能和動能都有變化，自然界中動能和勢能變化的事例很多，下面我們共同觀察滾擺的運(yùn)動，并思考動能和

7、勢能的變化。實(shí)驗(yàn) 1：滾擺實(shí)驗(yàn)。出示滾擺，并簡單介紹滾擺的構(gòu)造及實(shí)驗(yàn)的做法。事先應(yīng)在擺輪的側(cè)面某處涂上鮮明的顏色標(biāo)志，告訴學(xué)生觀察顏色標(biāo)志，可以判斷擺輪轉(zhuǎn)動的快慢。引導(dǎo)學(xué)生復(fù)述并分析實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象。開始釋放擺輪時(shí)，擺輪在最高點(diǎn)靜止，此時(shí)擺輪只有重力勢能，役有動能。擺輪下降時(shí)其高度降低，重力勢能減少；擺輪旋轉(zhuǎn)著下降，而且越轉(zhuǎn)越快，其動能越來越大。擺輪到最低點(diǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)動最快，動能最大；其高度最低，重力勢能最小。在擺輪下降的過程中，其重力勢能逐漸轉(zhuǎn)化為動能。仿照擺輪下降過程的分析，得出擺輪上升過程中，擺輪的動能逐漸轉(zhuǎn)化為重力勢能。實(shí)驗(yàn) 2：單擺實(shí)驗(yàn)。此實(shí)驗(yàn)擺繩宜長些， 擺球宜重些。 最好能掛在天花板上，使單擺在黑板前，平行于黑板振動，以便在黑板上記錄擺球運(yùn)動路線中左、 右最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的位置。 分析單擺實(shí)驗(yàn)時(shí)，擺球高度的變化比較直觀，而