彈性勢(shì)能和動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化
實(shí)驗(yàn)3:。演示課本圖1一7動(dòng)能和彈性勢(shì)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颍厩蛟趶椈善淖饔孟略谒讲蹆?nèi)運(yùn)動(dòng)。讓學(xué)生分析在此過程中,彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)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(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能和彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的過程。得出:動(dòng)能和彈性勢(shì)能也是可以相互轉(zhuǎn)化的。
自然界中動(dòng)能和勢(shì)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(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化。有些事例比較復(fù)雜,例如:踢出去的足球在空中沿一條曲線(拋物線)運(yùn)動(dòng)過程中,動(dòng)能和勢(shì)能是如何相互轉(zhuǎn)化的呢?
(板畫足球軌跡,依圖分析)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(shì)能變化的依據(jù)。很明顯,在上升過程中足球的重力勢(shì)能增加;在下降過程中重力勢(shì)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(dòng)。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(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能;在下降階段重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。
人造地球衛(wèi)星在運(yùn)行過程中,也發(fā)生動(dòng)能和重力勢(shì)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?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(dòng)能和重力勢(shì)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)。(出示我國(guó)發(fā)射的第一顆人造衛(wèi)星軌道圖)現(xiàn)以我國(guó)發(fā)射的第一*人造衛(wèi)星為例,它離地球最近時(shí)(此處叫近地點(diǎn))離地面439公里,離地球最遠(yuǎn)時(shí)(此處叫遠(yuǎn)地點(diǎn))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(dòng)能最大;此時(shí)離地面最近,重力勢(shì)能最小。衛(wèi)星由近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)行時(shí)動(dòng)能減小,重力勢(shì)能增大,動(dòng)能向重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化。直到遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí),動(dòng)能最小,重力勢(shì)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(shì)能向動(dòng)能轉(zhuǎn)化。在衛(wèi)星運(yùn)行過程中,不斷地有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化。
4.小結(jié)
通過“想想議議”問題的討論,進(jìn)一步認(rèn)識(shí)動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化。
(1)在動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化過程中,必定有動(dòng)能和勢(shì)能各自的變化,而且是此增彼減。
(2)動(dòng)能的增減變化,要以速度增減來判斷。
(3)重力勢(shì)能的增減變化,要以物體離地面高度的增減變化來判斷。
(4)判斷彈性勢(shì)能的增減,要根據(jù)彈性形變大小的變化。
(四)說明