（一）教學(xué)目的

1．知道動(dòng)能和重力勢能、彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化，并能舉例說明。

2．能解釋一些有關(guān)動(dòng)能、重力勢能、彈性勢能相互轉(zhuǎn)化的簡單物理現(xiàn)象。

（二）教具

滾擺、單擺，斜槽，彈簧片，木球，人造地球衛(wèi)星的掛圖等。

（三）教學(xué)過程

1，理解動(dòng)能和重力勢能的轉(zhuǎn)化，能舉例說明動(dòng)能和重力勢能的轉(zhuǎn)化．

2，理解動(dòng)能和彈性勢能的轉(zhuǎn)化，能舉例說明動(dòng)能和彈性勢能的轉(zhuǎn)化．

3，分析和解釋實(shí)例，說明動(dòng)能和勢能的轉(zhuǎn)化過程，動(dòng)能、勢能、機(jī)械能的變化情況．

4，建立能量的概念，樹立能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀念，為后面學(xué)習(xí)能的轉(zhuǎn)化和守恒大小基礎(chǔ)．

5、通過分析生產(chǎn)和生活中的實(shí)例，養(yǎng)成學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的習(xí)慣和能力．

教材分析

1、了解能量的初步概念．

2、知道什么是動(dòng)能及影響動(dòng)能大小的因素．

3、知道什么是重力勢能和彈性勢能及影響勢能大小的因素．

4、能舉例說明物體的動(dòng)能、重力勢能、彈性勢能．

5、能用動(dòng)能、勢能大小的因素解釋簡單的現(xiàn)象．

6、通過演示實(shí)驗(yàn)、生活中的現(xiàn)象歸納和總結(jié)，提高學(xué)生觀察、比較、想象、歸納的能力．

1、了解能量的初步概念．

2、知道什么是動(dòng)能及影響動(dòng)能大小的因素．

3、知道什么是重力勢能和彈性勢能及影響勢能大小的因素．

4、能舉例說明物體的動(dòng)能、重力勢能、彈性勢能．

5、能用動(dòng)能、勢能大小的因素解釋簡單的現(xiàn)象．

6、通過演示實(shí)驗(yàn)、生活中的現(xiàn)象歸納和總結(jié)，提高學(xué)生觀察、比較、想象、歸納的能力．

教學(xué)目標(biāo)

（1）知道什么是物體的內(nèi)能

（2）知道物體內(nèi)能的組成

（3）知道分子動(dòng)能和分子勢能與哪些因素有關(guān)

教學(xué)建議

教材分析

【教學(xué)目標(biāo)】

一、知識和技能

1.了解守恒思想的重要性。

2.知道能量概念的形成過程。

3.知道動(dòng)能和勢能的概念，了解勢能和動(dòng)能的決定因素。

4.知道勢能和動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化，且在轉(zhuǎn)化過程中能量守恒。

【教學(xué)目標(biāo)】

一、知識和技能

1.了解守恒思想的重要性。

2.知道能量概念的形成過程。

3.知道動(dòng)能和勢能的概念，了解勢能和動(dòng)能的決定因素。

4.知道勢能和動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化，且在轉(zhuǎn)化過程中能量守恒。

摘要：從簡單的自然規(guī)律出發(fā)，推導(dǎo)出了宇宙的誕生、萬有引力、萬有斥力的、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)形式、原子核的放射性、低溫超導(dǎo)現(xiàn)象、同位素等之間有著內(nèi)在的必然的聯(lián)系。合理的解釋了時(shí)間的不可逆性、電磁力的產(chǎn)生、太陽系的起源、原子結(jié)構(gòu)、原子核放射性規(guī)律、重核元素結(jié)構(gòu)等。其中有許多的新觀點(diǎn)和新思維，對拓寬視野，推進(jìn)物理學(xué)的發(fā)展很有好處。

關(guān)鍵詞：萬有引力萬有斥力宇宙低溫超導(dǎo)原子結(jié)構(gòu)同位素放射性太陽系的起源

1．萬有引力和萬有斥力彈簧振子作往復(fù)振動(dòng)，壓縮時(shí)，彈簧產(chǎn)生一個(gè)向外伸展的彈力；拉長時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)向內(nèi)拉伸的彈力；平衡位置時(shí)，彈簧不產(chǎn)生彈力。如同彈簧振子，對于宇宙，也具有類似的特性。現(xiàn)代天文學(xué)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)今宇宙正好處在“拉伸”的狀態(tài)，正在向著要收縮的趨勢發(fā)展。既使宇宙今天仍在膨脹，總有一天，整個(gè)宇宙將會(huì)膨脹到終極點(diǎn)后再向內(nèi)收縮。這就是為什么現(xiàn)在存在萬有引力的原因。根據(jù)對稱性原理，宇宙在特定的條件下會(huì)產(chǎn)生萬有斥力，當(dāng)宇宙收縮且通過其平衡位置（即萬有引力和萬有斥力的臨界點(diǎn)）時(shí)，宇宙中的所有物體就開始相互排斥。但由于宇宙的巨大慣性，仍將在其慣性的作用下克服物質(zhì)間的萬有斥力繼續(xù)收縮，直到所有宏觀宇宙動(dòng)能轉(zhuǎn)換為物質(zhì)間的萬有斥力為止。這時(shí)宇宙成了原始宇宙蛋，這時(shí)宇宙的體積最小。在這宇宙的整個(gè)宏觀運(yùn)動(dòng)過程中，宇宙的運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和勢能（引力勢和斥力勢）相互轉(zhuǎn)換。當(dāng)宇宙收縮到極點(diǎn)時(shí)，宇宙的引力勢能釋放殆盡，這時(shí)宇宙的萬有斥力勢能積蓄到最大值，物質(zhì)間的萬有排斥力達(dá)到頂峰，宇宙瞬時(shí)靜止。緊接著宇宙又開始反方向?qū)⒂钪嫒f有斥力勢能逐步釋放轉(zhuǎn)變?yōu)橛钪鎰?dòng)能，當(dāng)達(dá)到平衡位置時(shí)，其斥力勢能釋放完畢，引力勢能開始誕生并發(fā)揮作用。在引力勢和斥力勢的臨界點(diǎn)（即平衡位置）的一瞬間，宇宙中的物質(zhì)不受斥力和引力的作用，這時(shí)宇宙的膨脹速度達(dá)到最大值，通過平衡位置后，宇宙引力勢能的逐漸積累，導(dǎo)致宇宙的膨脹速度緩慢降低。由于宇宙巨大的慣性作用，將繼續(xù)膨脹，宇宙動(dòng)能慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)橛钪嬉菽?，?dāng)宇宙動(dòng)能完全轉(zhuǎn)變?yōu)橐菽軙r(shí)，宇宙將停止膨脹，這時(shí)宇宙膨脹體積達(dá)到最大，其引力勢能的積累也達(dá)到最大，宇宙將有一個(gè)瞬間的靜止。緊接著，宇宙又在強(qiáng)大的引力勢能的作用下開始收縮，又將其積累的引力勢能轉(zhuǎn)變?yōu)橛钪鎰?dòng)能。如此往復(fù)，以至無窮。在宇宙膨脹（或收縮）的不同時(shí)期，萬有引力(或斥力)的大小是不相同的，且呈周期性變化。宇宙的膨脹（或收縮）的周期對人類來說大得驚人。人類歷史與宇宙運(yùn)動(dòng)周期相比，僅相當(dāng)于其中的一個(gè)極小極小極小的點(diǎn)。所以人類無法用實(shí)驗(yàn)或觀察的方法進(jìn)行驗(yàn)證。

2．宇宙膨脹（或收縮）過程中的時(shí)間和時(shí)間矢對于一個(gè)假想的處于宇宙外的觀察者看來，在宇宙運(yùn)動(dòng)過程中，時(shí)間的流失也是不均勻的，在引力或斥力較大的空間，時(shí)間過得較快，反之亦然。對處于宇宙中的假想觀察者，其自然生理周期也將隨引力或斥力的大小而發(fā)生變化，當(dāng)其生理周期發(fā)生了變化時(shí)，用來測量時(shí)間的時(shí)鐘的運(yùn)行速度也將發(fā)生同樣的變化，所以，對觀察者來說,他并不能發(fā)現(xiàn)其生理周期發(fā)生了變化。對宇宙外的觀察者來說，這種變化是十分明顯的。無論宇宙是處于膨脹階段還是處于收縮階段，在其階段內(nèi)生存的所有物體都不會(huì)出現(xiàn)“破鏡重圓”的時(shí)間倒流現(xiàn)象，宇宙中的時(shí)間矢永遠(yuǎn)是不可逆的，對于生存在其間的生物，始終是由誕生－發(fā)育－衰老－死亡進(jìn)行的，永遠(yuǎn)不可能逆過來進(jìn)行，這就是宇宙的時(shí)間矢和宇宙中的萬物一樣，永遠(yuǎn)不可逆。宇宙運(yùn)動(dòng)的周期是多少?宇宙膨脹后的最大體積和收縮后的最小體是多少?宇宙的平衡位置在哪里?在平衡位置時(shí)宇宙運(yùn)動(dòng)的最大速度是多少?宇宙的總的引力勢能和斥力勢能是多少?等等一切宇宙學(xué)方面的問題有待探討如果人們能計(jì)算出現(xiàn)今宇宙的總的勢能和宇宙的膨脹速度，就可以計(jì)算出宇宙的總的機(jī)械能。宇宙中的物質(zhì)從宇宙中心到宇宙邊緣。處于宇宙中不同位置的物質(zhì)具有不同的動(dòng)能和勢能，另外，人類現(xiàn)在所能探測到的宇宙空間僅是宇宙總的空間的很小的一部分，所以，人類在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平下，還很難進(jìn)行這樣的計(jì)算。既使計(jì)算出了宇宙的機(jī)械能，宇宙還具有宇宙內(nèi)能和場能。

3．原子核的放射性與宇宙的周期性運(yùn)動(dòng)。

【教學(xué)目標(biāo)】

一、知識與技能

1.知道什么是機(jī)械能，知道物體的動(dòng)能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化;

2.會(huì)正確推導(dǎo)物體在光滑曲面上運(yùn)動(dòng)過程中的機(jī)械能守恒，理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容，知道它的含義和適用條件;

3.在具體問題中，能判定機(jī)械能是否守恒，并能列出機(jī)械能守恒的方程式。

二、過程與方法

一、高中物理“機(jī)械能”的相關(guān)知識要點(diǎn)

1.動(dòng)能定理。所謂動(dòng)能定理，就是指研究對象受到所有外力合力所做的功，等于物體動(dòng)能的改變，另外動(dòng)能定理還可以表述為過程中所有分力做的功的代數(shù)和，等于動(dòng)能的改變量。作為解決機(jī)械能做功問題的常用知識點(diǎn)，在學(xué)習(xí)機(jī)械能時(shí)，應(yīng)對動(dòng)能定理這一基本概念進(jìn)行深入的理解，并在解決相關(guān)實(shí)際問題的過程中進(jìn)行靈活運(yùn)用，為物理學(xué)習(xí)提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。此外，動(dòng)能定理的基本表達(dá)式有多種形式，如：F合s=W=ΔEk；∫Fds=W=ΔEk；F1s1+F2s2+F3s3+……=ΔEk等，其中以第三個(gè)公式最為常用。此外，動(dòng)能定理的推導(dǎo)也很重要，動(dòng)能定理的推導(dǎo)包括勻變速直線運(yùn)動(dòng)模式與普通直線運(yùn)動(dòng)模式兩種情況，前者需要利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式進(jìn)行計(jì)算，并結(jié)合物體進(jìn)行勻速直線運(yùn)功時(shí)的受力狀況進(jìn)行推導(dǎo)，其推導(dǎo)表達(dá)式為F合s=W=ΔEk；而后者需要運(yùn)用微積分的思想，對普通直線運(yùn)動(dòng)模式進(jìn)行拆分，將其整理為非常小的一段一段的運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)動(dòng)能定理的推導(dǎo)，其具體表達(dá)式為W=F合s=man=En-Em。2.機(jī)械能守恒。機(jī)械能守恒定律是指在只有重力或彈力做功的物理系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能與勢能可以相互轉(zhuǎn)化，總的機(jī)械能能夠保持不變。需要注意的是，機(jī)械能并不是簡單的一種能量，而是三種能量之和，即動(dòng)能、彈性勢能、重力勢能三中能量的相加。想要學(xué)習(xí)好機(jī)械能，就必須充分掌握機(jī)械能守恒定律。與其他物理定律不同的是，機(jī)械能守恒定律并不能適用于所有情況，而是在滿足一定條件的情況下才能成立。影響機(jī)械能守恒定律的情況有三種，即只有重力做功、只有彈力做功或只有重力和彈力做功，只有滿足了以上三種條件的其中一種，機(jī)械守恒定律才能夠成立。機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式為Ek+E重+E彈=恒定量，其與動(dòng)能定理的表達(dá)式的區(qū)別在于前者的兩側(cè)均為能量，而后者則一側(cè)為合外力做功，一側(cè)為動(dòng)能。

二、高中物理“機(jī)械能”的具體學(xué)習(xí)方法

1.明確物理研究對象的合理性。對于機(jī)械能相關(guān)問題來說，包括系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)內(nèi)部能量轉(zhuǎn)換情況在內(nèi)的一系列解決方法與思路都需要圍繞物理研究對象來開展，因此學(xué)習(xí)高中物理機(jī)械能必須要明確物理研究對象的合理性，在理解每一個(gè)知識點(diǎn)時(shí)，都要選擇具有代表性、可延伸性的研究對象，結(jié)合相關(guān)概念對物理規(guī)律進(jìn)行理解，并以更加靈活的方式來解決實(shí)際問題。2.掌握與機(jī)械能相關(guān)的物理表達(dá)式。物理表達(dá)式是對物理規(guī)律的總結(jié)和定義，只有掌握了機(jī)械能相關(guān)的物理表達(dá)式，了解其使用情況與所代表的物理規(guī)律，我們才能夠?qū)C(jī)械能的基本概念有更加深入的了解。此外在解答機(jī)械能相關(guān)問題時(shí)，物理表達(dá)式也能夠?yàn)槲覀兊挠?jì)算提供便利，幫助我們找到正確的解題思路。需要注意的是，我們需要掌握的物理定義式不僅包括機(jī)械能基本計(jì)算公式，還包括推到定義是與其他相關(guān)物理知識的定義式。3.有技巧的選擇零勢能面。在機(jī)械能守恒定律中，重力勢能可正可負(fù)，其具體數(shù)值與零勢能面的選擇有關(guān)，因此在學(xué)習(xí)機(jī)械能時(shí)，我們需要有技巧的對零勢能面進(jìn)行選擇。而零勢能面簡單來說，就是一個(gè)物體在此處所具有的勢能為零的位置，選擇零勢能面是解決機(jī)械能問題十分常見且有效的一種手段。例如在處理機(jī)械能問題時(shí)，一般都需要判斷系統(tǒng)的機(jī)械能守恒狀態(tài)，這時(shí)我們可以在系統(tǒng)內(nèi)選擇一個(gè)最低點(diǎn)作為零勢能面，這樣在對于在判斷勢能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)換時(shí)，就能夠更加簡單，整個(gè)問題理解起來也會(huì)更加容易。4.從系統(tǒng)做功角度分析機(jī)械能問題。在進(jìn)行機(jī)械能的學(xué)習(xí)時(shí)，由于知識點(diǎn)較為抽象、深?yuàn)W，不利于理解，在這種情況下，我們可以嘗試從系統(tǒng)做功的角度對機(jī)械能的相關(guān)知識進(jìn)行理解，并以此為判斷依據(jù)，將這一學(xué)習(xí)思路應(yīng)用到機(jī)械能問題的解答中來。高中的機(jī)械能問題一般以機(jī)械能守恒定律的考察為主，我們可以對一機(jī)械能系統(tǒng)作為研究對象，觀察其是否有做功現(xiàn)象，具體的做功為多少，從而判斷出研究對象的機(jī)械能守恒狀態(tài)，找出問題答案。5.從能量守恒角度分析機(jī)械能問題。前文中提到，在能量守恒定律成立的情況下，系統(tǒng)內(nèi)部只存在動(dòng)能與勢能的轉(zhuǎn)換，且外界能量無法與系統(tǒng)內(nèi)部能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，我們可以根據(jù)這一定義，對機(jī)械能問題進(jìn)行處理。例如在求物體下落勢能時(shí)，就可以將下落物體作為研究對象，分析其具體的能量轉(zhuǎn)換情況，如符合系能內(nèi)部能量轉(zhuǎn)化情況，就可以判斷出系統(tǒng)的機(jī)械能處于守恒狀態(tài)，能量守恒定律成立，這樣我們就可以根據(jù)給出的動(dòng)能數(shù)據(jù)以及其他相關(guān)因素，利用定義式進(jìn)行計(jì)算，得出物體在下落時(shí)所產(chǎn)生的勢能。

三、結(jié)束語

總的來說，“機(jī)械能”的相關(guān)知識，屬于高中物理的難點(diǎn)與重點(diǎn)，想要在機(jī)械能的學(xué)習(xí)與應(yīng)用上取得成效，必須充分掌握基礎(chǔ)知識，并找到正確的學(xué)習(xí)方法，全方面的提高學(xué)習(xí)效率。