动能和势能的转化教案示例之一
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。
4.小结
通过“想想议议”问题的讨论,进一步认识动能和势能的相互转化。
(1)在动能和势能的相互转化过程中,必定有动能和势能各自的变化,而且是此增彼减。
(2)动能的增减变化,要以速度增减来判断。
(3)重力势能的增减变化,要以物体离地面高度的增减变化来判断。
(4)判断弹性势能的增减,要根据弹性形变大小的变化。
说明
1.滚摆实验能直观地表现动能和势能的转化。它的优点在于能量转化的过程比较缓慢,摆轮高度变化明显、直观,摆轮转动快慢变化也能直接观察。实验中应充分发挥上述优点,为此要注意以下几点。
(1)摆轮的轴应相对细些,以减缓摆轮的升降速度。固定摆绳时,应穿过轴的横孔,不宜用缠绕的方法固定,以防打滑。
(2)要在摆轮的侧面某处涂上鲜明的颜色标志,便于观察摆轮速度的变化。
(3)摆轮应当边缘厚重,以增大转动惯量。
2.关于人造卫星的知识,学生是非常感兴趣的,鉴于学生的知识基础,难以使学生揭开谜底,往往由此而损伤学生的求知欲。本节课如有可能,也可通俗地介绍卫星为什么能绕地球运行。讲法上可用想象推理的方法。
参看图1,水平地抛出一个物体,由于地球的吸引,它会落回地面,但是抛出的物体速度越快,它飞行的距离越远。人抛物体,抛出的距离不过几十米,但汽枪子弹能飞行几百米,步枪子弹能飞行几千米,而炮弹能飞行几十公里。我们可以设想,物体的速度足够大时,它就能永远不落回地面,围绕地球旋转。这个速度大约是8公里/秒。如果速度再大些,物体绕地球运行的轨道就由圆形变为椭圆形。人造卫星就是根据这个道理发射的。
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