机械能转化的分析方法

安徽省涡阳县闸北中心学校　李磊



　　“能量的转化和守恒”是自然科学的核心内容之一，它反映了物质运动和相互作用的本质，广泛渗透在各门学科这，并和各种产业及日常社会息息相关。机械能是这一主题下的重要组成部分，也是最基础的部分，对今后的学习具有基础性的意义。《课程标准》对此也有明确要求：“能用实例说明物体的动能和势能以及它们的变化”。机械能转化综合地考察了机械能的有关知识：什么是动能、什么是势能、动能和势能的大小和哪些因素有关……同时也考察了机械能在我们生活中的实际应用。由此可见，正确理解和掌握机械能转化的分析方法是尤为重要。

　　对于学生而言，简单的机械能转化现象易于理解，如苹果从树上落下，在下落过程中是重力势能转化为动能。可是对于比较复杂的机械能转化现象就会无从下手，不知道该如何分析。在教学的过程中，我积极引导学生，结合事例，总结分析方法，取得了较好的效果。对机械能转化的分析可以概括为三句话：“看过程，分阶段，抓要素。”下面我们就以最为经典的“乒乓球下落”这个例子来分析一下。

　　例题：乒乓球从手中落到地上又弹跳起来，你能说出这一过程中的能量转化情况吗？

　　第一步：看过程

　　在对机械能转化的分析时，一定看清题目所要研究的是哪一个过程。因为同一物体在不同的过程中，其机械能的转化是不同的。例如这一题，如果题目是这样说的就不一样了：“乒乓球从手中下落的过程中，说出机械能转化情况。”都是乒乓球下落，但是它们所研究的不是同一个过程，因此所得出的结果也就不同了。

　　为了能更能形象地看出研究的过程，我们可以通过画图的方式来把物体运动的过程呈现出来。从图上我们能很形象地看出，这道题所要研究的过程是从A点到E点这一过程。

　　第二步：分阶段

　　对于简单的机械能转化现象同学们都已掌握，可是对于较为复杂的现象就不会分析了。其实，任何一个复杂的过程都是由简单的过程所组成的。像例题中，就是把从A点到E点的过程分解成四个阶段：A点→B点→C点→D点→E点。

　　第三步：抓要素

　　在第二步中，已经把整个过程分成四个阶段，然后分析每一个阶段中机械能的转化情况。在分析机械能的转化时，关键是要抓住每种机械能的要素变化情况。

　　（1）A点→B点

　　在这一阶段，乒乓球由静止开始下落，高度逐渐减小，重力势能减小，运动的速度逐渐增大，动能增大，所以是重力势能转化为动能。

　　（2）B点→C点

　　在乒乓球落地的瞬间，乒乓球发生形变，乒乓球由运动变为静止，所以是动能转化为弹性势能。

　　（3）C点→D点

　　在这一阶段，乒乓球恢复原状，开始向上运动，所以是弹性势能转化为动能。

　　（4）D点→E点

　　在这一阶段，乒乓球上升，速度减慢，所以是动能转化为重力势能。

　　根据以上的分析，我们可以把“乒乓球从手中落到地上又弹跳起来。”出这一过程中的能量转化情况概括为重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能。

　　【练习】

　　在跳板表演中，演员们的动能与势能是怎样转化的。