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第十章 功与机械能
实 践 探究游乐设施中的功与能
1.物理观念
理解功与能的基本概念:学生能够明确功是能量转化的量度，理解动能、势能(包括重力势能和弹性势能)等基本能量的概念，以及它们之间的转化关系.
2.科学思维
学生能够根据游乐设施的实际运行情况，建构出简化的物理模型，用于分析功与能的转化过程.
3．科学探究
学生能够基于游乐设施中的物理现象，提出与功与能转化相关的问题.能够设计简单的实验方案，探究游乐设施中功与能的转化过程，并正确操作实验器材，收集数据.
4．科学态度与责任
培养学生对物理世界的好奇心，激发他们探究游乐设施中功与能转化规律的求知欲.在探究过程中，学生能够尊重事实，基于实验数据和分析结果得出结论，不主观臆断.引导学生关注游乐设施的安全性，理解功与能转化原理在游乐设施设计中的应用，培养他们的社会责任感.

重点 ：理解动能、势能(包括重力势能和弹性势能)等基本能量的概念，以及它们之间的转化关系.
难点 ：在实践操作中，培养学生解决问题的能力.
（一）新课导入 ：
游乐园中的滑梯、过山车等给我们留下了美好的童年记忆，在这些惊险刺激的游乐项目中普遍存在不同能量的巧妙转化.让我们再次走进游乐园，探究童年记忆中功与能的关系吧.
（二） 知识讲解 ：
1.用多媒体展示过山车的图片.
请同学回忆下之前去游乐场玩过山车的经历，从能量的视角分析体验过程.
刚开始时，过山车在机械装置推力的作用下爬上最高点;第一次下行后,就没有任何装置为它提供动力,唯一的“发动机”就是重力势能，过山车的动能与势能之间不断发生转化.
问：在最高点，速度多大？能量转化如何？
问：由高处到低处，速度如何变化？能量转化呢？
问：由低处到高处，速度如何变化？能量转化呢？
教师进行点评后总结。
2.用多媒体展示蹦极的图片.
请同学回忆下之前去游乐场玩蹦极的经历，从能量的视角分析体验过程.
跳跃者站在蹦极跳台上，把一端固定的一根长长的弹性绳绑在踝关节处或腰间,然后跳下.示意图如图所示跳跃者从O点跳下，自由下落到A点处弹性绳自然伸直,到B点处他受到的重力与弹性绳拉力相等，C点是他到达的最低点.到达最低点后,跳跃者会被弹起此过程中,动能与势能之间不断发生转化.
问：从O点到A点，速度变化如何？能量转化如何？
问：从A点到B点，速度变化如何？能量转化如何？
问：在B点处呢？
问：从B点到C点，速度变化如何？能量转化如何？
问在C点处呢？
教师点评后总结。
（三） 课堂训练
1.如图所示，过山车是一项惊险刺激的游戏项目，下列关于过山车的机械能说法正确的是（ B ）
A．刚开始过山车匀速被拉升时，机械能不变
B．过山车向下俯冲时，重力势能转化为动能
C．通过环形轨道最高点时，重力势能最大，动能为零
D．过山车在运行过程中机械能守恒
2．蹦床运动有“空中芭蕾”之称，运动时利用蹦床中的弹簧反弹让人在空中表演动作技巧.下列对蹦床运动员的叙述正确的是（ D ）
A．离开蹦床后的速度是先变大后变小
B．从最高点到落到蹦床最低点速度是一直变大
C．从接触蹦床至到达最低点，只有人的动能转化为蹦床的弹性势能
D．后一次比前一次“蹦”得更高，一定是做了功
3.会荡秋千的人，不用别人帮助，就能把秋荡得很高。做法是：当人从高处向下摆时，身体由直立变为下蹲，此过程降低重心高度，将更多的重力势能转化为 动 能；而从最低点向上摆时，用力将身体由下蹲变为直立，此过程克服身体重力做功，增加了 机械（重力势） 能.如此循环往复，机械能越积越多，秋千就越荡越高.
（四） 布置作业
完成相关练习，巩固所学知识.
在设计这一实践活动时，应充分考虑了学生的认知特点和兴趣点，选取了游乐设施这一贴近学生生活的主题，并巧妙地融入了物理学中的功与能原理.通过一系列精心设计的实验、讨论和活动，学生将有机会亲手操作、亲眼观察、亲身体验，从而更加深入地理解功与能在游乐设施中的应用和转化.
此外，还需特别注重跨学科整合，将物理学知识与工程技术、数学等多学科相结合，引导学生从多个角度、多个层面去探究游乐设施中的科学原理.这种跨学科的学习方式不仅有助于学生形成更加全面和深入的知识体系，还能培养他们的综合素养和创新能力.

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