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机械能及其转化,第四节,教学目标,1.知识与技能： (1) 理解机械能的转化。 (2) 能解释动能、重力势能、弹力势能间相互转化的简单物理现象。 2、过程方法： (1) 通过搜索信息和信息加工，探究自然现象的内部联系和理论实质，总结规律，提出新理论，构建理论架构体系和技能架构体系。 (2) 通过实验观察和理论分析，探究理论规律的应用和实质，培养学生的观察能力和理论分析能力。 (3)通过学习建立理论模型的过程，了解运用想象猜想假说推论和数学公式推导建立理论模型的方法，应用文字表格图像图象公式框架图表述理论模型。 3、情感态度价值观： (1) 通过对物理现象的理论分析和了解理论规律在实际中的应用，初步认识科学技术对社会发展的作用，树立学好科学文化知识为社会服务的观念。 (2) 通过实验活动与推理，培养学生的操作技能和求知欲，有意识地培养学生的自主性能动性责任性，把所学知识应用到实际生活中去。 (3)学习建立知识模型的方法，优化学习工作生活架构性能，培养科研生活中的思维品质、科学素养和生活习惯。 (4)通过了解人类探索物质世界的历程和科学理论成果，培养探索精神、创新思想和促进人类社会与自然世界和谐发展的优良品德。,课堂教学目标：,1、我能：检索信息，进行信息加工，评价，总结。 2、我行：设计实验活动方案，撰写理论成果论文。 3、我会：展示成果，进行协作交流推广。 4、我优：建立理论模型、技能模型，优化学习性能。,教学策划,神舟五号飞船在太空中遨游,神舟七号卫星发射瞬间,中国航空,机械能,动能,重力势能,弹性势能,势 能,机械能：我们把动能和势能统称为机械能。,机械能=动能+势能,1定义：动能、势能统称为机械能。,一、机械能,2能量关系：物体具有机械能的总量等于动能、势能两种能量之和。,动能：物体由于运动具有的能叫做动能。 （质量、运动速度）,重力势能：物体由于被举高 而具有的能叫做重力势能。 （高度、质量）,弹性势能：物体由于发生弹性 形变而具有的能叫弹性势能。 （弹性形变大小）,势 能,观察 动能与势能的相互转化,2机械能守恒: 如果没有摩擦力等阻力，当只有动能和势能互相转化时，机械能总量保持不变，机械能是守恒的。,机械能 = 动能 + 势能,二、机械能的转化及守恒,1机械能的转化:动能和势能能够相互转化。,保持不变,（一）动能与重力势能的相互转化,1、摆球向下摆动过程中,重力势能变小,速度变大，摆锤的动能变大,摆锤的重力势能转化为动能,一、单摆动能和重力势能的转化,A,B,C,2、当摆球过中点向上运动过程中,速度变小,摆球的动能变小,重力势能变大，摆球的动能转化为重力势能,结论:动能和重力势能可以相互转化.,说明：在理想情况下，A、C等高。 但实际情况下，每次上升的高度 都比上次要低。,(原因是存在空气阻力),h,活动：观察小球的摆动,A-B B-C C-B B-A,重力势能转化为动能,重力势能转化为动能,动能转化为重力势能,动能转化为重力势能,势能最大 动能为零,动能最大 势能最小,势能最大 动能为零,1、动能和重力势能相互转化,滚摆旋转着上升，越转越慢，此过程动能转化为重力势能。若是旋转着下降呢？,二、滚摆动能和重力势能的转化,滚摆,初始态,最低点,最高点,观察滚摆的运动，想想滚摆在运动过程中动能 和势能是如何变化的？,想想做做,二、滚摆的动能和重力势能的转化,1，滚摆旋转向上运动过程中，动能减小， 重力势能增大，动能转化为重力势能,2，滚摆旋转向下运动过程中，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能,结论:动能和重力势能可以相互转化.,说明：在理想情况下。每次应上升到原来的高度但实际情况下，每次上升的高度都比上次要低。,(原因：存在阻力),1、滚摆（单摆）：,动能：,势能：,最高点时：,下降时：,重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能。,上升时：,动能减小，重力势能增大，动能转化为重力 势能。,最低点时：,2、皮球落地：,下降:( ) 着地形变：( ) 恢复形变：( ) 上升：( ),二、滚摆的动能和重力势能的转化,通过以上两个实验可以说明什么?,动能和重力势能可以相互转化。,既然动能与重力势能之间可以相互 转化，那么动能与弹性势能之间能 否相互转化？如果能，请你举出一 个动能和弹性势能相互转化的例子。,（二）动能和弹性势能的转化,拉开的弓把箭射出去的过程中，弓的弹性势能减小，箭的动能增大，弓的弹性势能转化为箭的动能.,1，铁球压缩弹簧过程中，铁球的动能减小，弹簧的弹性势能增大，动能转化为弹性势能,（二）动能和弹性势能的转化,2，弹簧恢复过程中，弹簧的弹性势能减小，铁球的动能增大，弹性势能转化为动能,结论：动能和弹性势能可以相互转化,女子射箭冠军 张娟娟,女子双人三米板冠军 郭晶晶、吴敏霞,女子撑杆跳冠军 伊辛巴耶娃,二、动能与弹性势能的转化,北京奥运会蹦床冠军 何雯娜,何雯娜蹦 床比赛精 彩瞬间,议一议,二、动能与弹性势能的转化,1、运动员从空中下落时：重力势能转化为动能；,2、落在蹦床上使蹦床变形：动能转化为弹性势能；,3、蹦床把人弹起：弹性势能转化为动能；,4、人继续上升：动能转化为重力势能。,（重力势能动能弹性势能动能重力势能）,蹦床,2. 分析皮球在下落过程中，物体动能、势能的转化。,高度减小,速度增大,重力势能减小,动能增大,（1）皮球下落：,（2）皮球接触地面： 开始发生弹性形变，弹性势能逐渐增大。向下的速度变小，动能减小。这时是动能转化为弹性势能。,动能减小,弹性势能增大,速度减小,形变增大,（3）皮球在恢复原状的过程中： 弹性形变程度变小，向上的速度变大。,动能增大,弹性势能减小,形变减小,速度增大,（4）皮球上升时：,高度增大,速度减小,重力势能增大,动能减小,分析整个过程，皮球能量的转化是：,动能,重力势能,弹性势能,分析皮球从手中落下又弹起的过程中的能量的转化。,皮球落向地面时， 能转化为 能；撞击地板时， 能转化为 能，恢复形变（未离开地面）向上弹起时， 转化为 能，离开地面向上弹跳时， 能转化为 能。,动,动,动,弹性势能,弹性势,重力势,动,重力势,结论：,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,动能和势能可以相互转化,只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变,机械能守恒定律：（没有能量消耗和补充）,物体的动能与势能可以相互转化。,动 能,重力势能,弹性势能,势 能,图中的过山车具有什么能？,过山车为什么能够不断地翻滚？,如图所示，请分析人在最高点、最低点和中部位置时，重力势能和动能的大小及其相互转化。,思考与讨论,过山车从高处到低处,过山车从低处到高处,动能,重力势能,重力势能,动能,观察与思考,跳水时，为什么要猛压跳板？人离开跳板时动能从哪里来？人起跳的高度由什么决定？,思考与讨论,把悬挂的单摆锁拉近自己的鼻子处静止，松开手后，摆锁向前摆去，接着又反向摆回来，你原地不动，锁会打到你的鼻子吗?自己实际试一下，想一想这是为什么？,动手做一做,思考：,1.铁锁摆回时会碰到你的鼻子吗？,2.假设没有阻力,会怎么样呢?,如果没有摩擦等阻力，只有势能和动能的相互转化，机械能的总和保持不变，机械能是守恒的。,不能,在这个实验里，铁锁的动能和势能在不断转换。在转化过程中，机械能的总量有什么变化吗？,有,因为有摩擦等阻力，机械能会逐渐减小，这时机械能是 守恒的。部分机械能转化为 。,不,内能,跳伞运动员在空中匀速降落的过程中，动能是否变化？势能是否变化？机械能是否变化？为什么？,思考与讨论,结论,物体的动能与势能之间是可以相互转化的；有摩擦等阻力时，在动能和势能的相互转化中，机械能会不断减少。,三、水能和风能的利用,1水能和风能是机械能,可以用来发电,2、水能的破坏性释放造成灾害,水力发电:水的机械能转化为电能。,风力发电,试从能量角度分析“不尽江河滚滚流，流的都是煤和油”中的道理。,讨 论,四、人造地球卫星的机械能转化：,1、近地点：离地球最近的一点叫近地点。 2、远地点：离地球最远的一点叫远地点。 3、能量转化： 从远地点向近地点运动：重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能，速度也增大。 从近地点向远地点运动： 动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能，速度也减小。,小贴士,其实，机械能跟其他形式的能之间也可以相互转化，比如水的机械能可以转化为电能，而在电动机工作时（如电动车的行驶过程），则会把电能转化为机械能。,你能举出机械能和其他形式的能之间转化的例子吗？,太阳能-机械能转换 20世纪初，俄国物理学家实验证明光具有压力。阳光照射到物体表面上时会产生压强，其值约为910-6帕。20年代，前苏联物理学家提出，利用在宇宙空间中巨大的太阳帆，在阳光的压力作用下可推动宇宙飞船前进，将太阳能直接转换成机械能。科学家估计，在未来1020年内，太阳帆设想可以实现。通常，太阳能转换为机械能，需要通过中间过程进行间接转换。,课外拓展,一、动能、重力势能及弹性势能统称为机械能。 二、动能和势能可以相互转化。 三、如果只有动能和势能相互转化，机械能是守恒的。,理论模型,皮球落向地面时， 能转化为 能；撞击地板时， 能转化为 能，恢复形变（未离开地面）向上弹起时， 转化为 能，离开地面向上弹跳时， 能转化为 能。,动,动,动,弹性势能,弹性势,重力势,动,重力势,皮球落下又弹起的过程中能量的转化：,重力势能,动能,弹性势能,动能,练一练,1、分析皮球从手中落下又弹起的过程中的能量的转化。,2、如图，把一金属球用细线悬挂起来， 然后将它拉到A处后放开，小球沿路 线A-B-C来回摆动， 在_点，小球的重力势能最大， 动能为0 在_点，小球的动能最大 由C到B的过程中，小球的速度_,动能_， 重力势能_， _能转化成_能.,A、C,B,增大,增大,减小,重力势,动,3、 “神舟五号”载人飞船成功返航，实现了中国人几千年的“飞天梦”，返回舱减速着陆过程中，航天英雄杨利伟的( )。 A动能增加，重力势能减少，机械能不变 B动能不变，重力势能减少，机械能减少 C动能减少，重力势能不变，机械能减少 D动能减少，重力势能减少，机械能减少,D,
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