“動能和勢能的轉化”教案示例之二

（一）教學目的

1.理解動能和勢能可以相互轉化并能舉例說明。

2.能解釋有關動能和勢能相互轉化的簡單現象。

（二）教具

1.麥克斯韋滾擺。

2.課本圖1-7的裝置，在彈簧片前加一彈簧。

3.單擺、皮球（或乒乓球）。

（三）教學過程 

1.復習提問

(1)動能的大小與哪些因素有關？怎樣判斷質量一定的物體的動能的變化？

(2)勢能的大小與哪些因素有關？怎樣判斷重力勢能大小的變化？

（演示鋼球從斜槽滾下，斜槽傾角應盡量小一些，使鋼球從斜槽滾下的時間盡量長一些，引導學生觀察鋼球豎直高度的變化和速度的變化，回答上述問題）

2.新課教學

(1)動能和重力勢能可以相互轉化。

從上面實驗可以看到，鋼球從斜槽滾下的過程中，高度降低，重力勢能減小；速度變快，動能增大，這個動能是怎樣產生的？（引導學生回答是由重力勢能轉化來的）

問：重力勢能可以轉化為動能，動能可不可以轉化為重力勢能呢？

演示滾擺（將擺輪涂成黑白相間，使學生明顯觀察到轉速的變化），引導學生觀察：擺下降時，擺輪越轉越快；擺上升時，擺輪越轉越慢，并說明動能和重力勢能變化的情況，最后得出動能和重力勢能可以相互轉化的結論。

(2)動能和彈性勢能可以相互轉化嗎？

演示課本圖1-7（水平槽末端加一彈簧，以使動能和彈性勢能的變化明顯顯示出來），引導學生觀察：鋼球接觸彈簧后，速度減小，彈簧壓縮；彈簧恢復時，形變減小，鋼球速度變大，但方向反過來了（教師應指出：動能大小跟運動快慢有關，跟運動方向無關，因為物體向任何方向運動都能做功）。

對鋼球和彈簧間的能的轉化，應分兩步講：①從鋼球壓彈簧開始到彈簧形變最大：鋼球動能由最大變到零，彈簧彈性勢能由零到最大，即動能轉化為彈性勢能。②從彈簧形變最大到恢復原狀：彈簧彈性勢能又轉化為鋼球的動能。

(3)動能和勢能相互轉化的例子。

先讓學生列舉日常生活中例子，然后引導學生觀察和分析下列事例：

①演示單擺，引導學生觀察擺球在高度最大處和最低點的速度大小，說明動能和勢能的相互轉化。

②人造衛星：教師先指出：衛星在遠地點，勢能最大，在近地點勢能最小。問學生：衛星由遠地點向近球點運動的過程中，速度怎樣變化？能量怎樣轉比？引導學生回答：衛星由遠地點到近地點，勢能減小了，減小的勢能轉化為動能，故速度增大。再讓學生回答衛星由近地點向遠地點運動能的轉化情況。

③撐竿跳高：由于過程比較復雜，可由教師分析講解。為使問題簡化，分析時一律不考慮起跳前助跑的作用。

徒手跳高的高度由起跳時向上的速度決定。即起跳時的動能轉化為最高點的重力勢能。

撐竿跳高時，人在起跳時使撐竿彎曲（形變），這時人具有動能，撐竿具有彈性勢能。到最高點時，撐竿恢復原狀。人的動能和撐竿的彈性勢能都轉化為人的重力勢能。

故撐竿跳高比徒手跳高的高度大。

①跳板跳水：引導學生回答：起跳時為什么人要向下猛壓跳板？（答：使跳板形變，具有彈性勢能）人離開跳板時的動能是哪里來的？（答：跳板的彈性勢能轉化來的）人起跳的高度由什么因素決定？（答：由起跳時的動能，也就是由跳板形變最大時的彈性勢能決定）

注意：不討論人在空中的翻轉。

3.板書設計 

動能和重力勢能可以相互轉化。

動能和彈性勢能可以相互轉化

4.想想議議

(1)演示皮球的下落和跳起（將皮球涂黑使它落在涂白的水平木板上，觀察木塊上的黑色圓斑），并提出問題，讓學生討論回答：

為什么木塊上是圓斑，而不是黑點？（答：因為皮球發生了形變）

發生彈性形變的皮球具有的彈性勢能是哪里來的？（答：由動能轉化來的）

皮球反跳有向上的速度，即具有動能，這個動能是哪里來的：（答：彈性勢能轉化來的）

最后提出：皮球從一定高度落下，反跳到最高點，說明這一過程能的轉化情況？

（點名要學習好的學生回答）

(2)演示皮球反跳高度一次比一次低，再演示滾擺高度也是一次比一次低.最后都要停下來，問：這是什么原因呢？

（引導學生回答：物體運動要克服摩擦和空氣阻力做功，要消耗物體的機械能。最后機械能完全被用來克服摩擦和空氣阻力做功消耗掉了，所以物體最后要停下來）

教師點明：消耗掉的機械能并未消失，而是轉化為其他形式的能了。這個問題以后將學到。

(3)物體能做功才具有能，舉高的物體處于靜止狀態，怎能做功？既然不能做功，為什么說它具有重力勢能？

（引導學生回答：舉高的物體落下來具有動能，動能可以做功，但動能是由重力勢能轉化來的，故我們說勢能可以做功，實際上是勢能可以轉化為動能而做功）

(4)鋼球落在鋼板上，也會反跳起來，反跳時的動能是怎樣轉變來的？教師指出：鋼球和鋼板相碰，也要發生彈性形變，只是這個形變較難覺察。事實上，任何堅硬的物體相碰時，都要發生形變。

然后讓學生回答。

5.布置作業 

(1)說明下列過程中機械能的轉化：

①雪橇從山坡上滑下；

②炮彈從炮口斜向上射出，又落到遠處地上；

③玩具彈簧槍將“子彈”射出去；

④小孩坐在秋千上，在媽媽推了一次以后，自己蕩著。

(2)你騎自行車時，在上坡前往往要加緊蹬幾下；汽車司機在開車上坡前，也往往要加大油門，加大速度。從能的轉化來說明這樣做的好處。

(3)彈簧門在推開以后能自己關閉。說明這件事怎樣利用了能的轉化。

（以上三題即課本機械能一章習題第4、5、6題）

注：人教版九年義務教育初中物理課本第二冊