师：同学们，今天我们一起来学习八年级人教版物理第十一章第四节机械能及其转化的第一课时。本节课的学习目标是：一、知道机械能；二、通过实验或实例认识动能与势能的相互转化；三、能解析与机械能转化有关的现象。我们开始今天的学习。在上一节课中，同学们已经学习了动能与势能的相关知识，下面我们通过一个实例进行知识回顾。射箭是一种古老的运动，也是奥运会项目之一。图中这位运动员是2008年北京奥运射箭冠军张娟娟，她的夺冠实现了中国在该项目金牌零的突破。我们现在一起来回顾一下张娟娟夺冠的精彩片段。
北京奥运射箭项目的最终决赛，来自青岛莱西市的张娟娟站上了这个即将改变中国射箭历史的舞台。要知道，在此之前，中国在射箭项目上已经整整24年未曾夺冠。张娟娟顶着巨大的压力，带着国民的期望，先是在1/4决赛中击败了韩国名将朱贤贞，随后又战胜了世界纪录保持者韩国选手尹玉姬。眼下她要面对的劲敌是韩国大满贯选手朴成贤。面对朴成贤的紧逼以及韩国观众闪光灯的干扰，张娟娟的第二箭只取得了7环的成绩。但是她依旧丝毫不慌，她的战术就是不被结果所左右，每一支箭都从零开始。最后她以超出一环的总成绩，就此终结韩国队在射箭项目上长达24年的垄断。这一刻，现场的中国观众都沸腾了。张娟娟创造了奇迹，实现了中国射箭历史上零的突破，将这枚金牌牢牢地握在了中国手中。她的出现，结束了中国体坛女子射箭项目24年无冠的尴尬处境，她凭借一己之力改写了中国体坛射箭项目的历史，把中国射箭项目带到世界之巅。
同学们在观看射箭比赛时，有没有想过箭被射出之后是如何飞行的呢？射出的箭运动得很快，不容易看清楚。我们一般会认为箭应该是笔直地向前飞向目标的。研究人员通过摄像机拍下箭射出后的慢动作镜头，请大家仔细观察箭被射出后的飞行情况。
1938年，有人用高速摄影机记录了箭被射出去之后飞行的整个过程，把视频慢放之后发现，弓箭飞行的轨迹像鱼在水里游动一样在左右摇摆，并不是肉眼看到那样直直地奔着靶心去命中的，也就是说弓箭在射出去之后会变弯。
视频中我们可以看到箭在飞行中实际上是摇晃着前进的，同学们是不是觉得不可思议？现在我们尝试简单分析一下箭飞行时的部分能量，请大家思考以下几个问题。一、箭向前飞出，由于运动具有的能量是什么能？这种能量的大小与哪些因素有关？我们请一位同学回答。
生：上节课学过，物体由于运动而具有的能量是动能，动能的大小与物体的质量以及运动速度有关。如果质量不变，物体运动速度越大，动能就越大。
师：很好。箭除了动能之外，因为受到重力并处于一定的高度而具有的能量又是什么能呢？这种能量的大小又与哪些因素有关？我们请另一位同学回答。
生：箭还应该具有重力势能，与物体的质量和所处位置有关，质量越大，位置越高，重力势能越大。
师：回答得很好。在视频中我们可以看到射出的箭在摇晃，很明显发生了弹性形变，那么箭由于弹性形变具有的能量又是什么能？这种能量的大小又与什么因素有关？
生：物体弹性形变程度越大，弹性势能越大。
师：通过刚才的分析，我们知道飞出的箭同时具有动能、重力势能与弹性势能，其中重力势能与弹性势能都属于势能。我们把动能、重力势能和弹性势能统称为机械能，物体的动能与势能之和就是它的总机械能。我们再来思考一个问题。射箭运动员用力拉开弦，弓和弦由于弹性形变，具有了弹性势能。运动员松开手后，弓和弦形变程度变小，则弹性势能变小。弓和弦减少的弹性势能去哪里了？
生：我认为弓弦减少的弹性势能应该变成了箭的动能。
师：我们分析一下，弓和弦由于发生了弹性形变，对与其接触的箭产生了向前的弹力作用，弓和弦在弹性形变程度变小的过程中，弹力推动箭向前运动，使箭向前加速，导致箭的动能增加了。这位同学的回答答对了。另一方面，从刚才的慢镜头我们可以看到，箭也发生了弹性形变，因此也增加了弹性势能。动能与势能统称为机械能，所以从能量转化的角度来看，弓和弦减少的机械能转化为了箭的机械能，这说明了机械能可以相互转化。我们利用几个实例来具体分析机械能的转化。请大家看屏幕，这一套装置叫做滚摆。我们把细绳绕在滚摆的轴上，使它升高一定高度后从静止释放。请同学们留心观察摆运动过程中位置的变化。
实验中我们可以看到滚摆在最高处静止，放手后上下往返运动。现在我们具体来分析一下摆从低处第一次上升到最高点过程中机械能的变化以及转化情况。滚摆从最低处向最高点运动过程，滚摆的位置发生了什么变化呢？显而易见，所处的位置是上升的。此过程中滚摆的运动速度又发生了什么变化呢？给大家一个提示，我们可以通过观察滚摆侧面的红色标记来判断速度的变化，下面请同学们观看这个过程的慢镜头。
生：从滚摆侧面的红点标记可以看出，上升过程中滚摆上升速度变慢，转动速度变慢，第一次到了最高点，转动停止，转动速度变为0，上升速度也变为0。
师：观察得非常细致，非常棒。我们把刚才提到的两个因素归纳到表格上面。根据刚才我们观察已知，摆从最低处上升到最高处过程中位置上升、速度减小，那么同学们是否可以分析出滚摆哪些机械能发生了变化呢？
生：因为位置上升，我认为物块的重力势能增大，而速度减小，它的动能减小。
师：影响重力势能与动能的因素并不只是位置与速度，所以我们需要把分析补充得更加完整。下面我们听一下另一位同学的回答。
生：在运动过程中滚摆质量不变，结合上一节课的知识，我们可以得到，滚摆质量一定时，所处的位置升高，重力势能增大，运动速度减小，动能变小。