师：同学们好，这节课我们继续学习第十章第六节的内容——合理利用机械能。首先，我们一起回顾上节课的重点知识。上节课我们主要介绍了三种能量。第一种，物体由于运动而具有的能量，称为动能。动能的大小与物体的质量以及物体运动的速度有关。第二种，物体由于被举高而具有的能量，称为重力势能。重力势能的大小与物体质量以及物体所处高度有关。第三种，物体由于发生弹性形变而具有的能量，称为弹性势能。弹性势能的大小与物体的形变量有关。我们把重力势能和弹性势能统称为势能，而势能和动能又统称为机械能。
现在，同学们请看图片，在空中飞行的飞机具有哪些能量呢？首先，由于飞机在高空，所以飞机具有重力势能；又因为飞机在运动，所以飞机还具有动能。那飞机具有这些能量后，是否就一直保持不变呢？当然不会，飞机最终会停下来，落到水平地面上，此时重力势能和动能都将减为零。因此，能量是会变化的。
同学们请看，这里有一个乒乓球，现在老师将这个乒乓球从某一高度由静止释放。同学们注意观察。我们发现乒乓球下落撞击桌面后向上反弹回我的手中。请同学们分析这个过程中小球的能量变化情况是怎样的？
不难发现，小球在下落过程中速度增加，因此动能增大，但小球的高度降低，因此重力势能减小。而小球在上升过程中，高度增加，重力势能增大，但速度减小，动能也减小。问题来了，减小的能量去了哪里？增加的能量又从何而来呢？物理学家告诉我们，能量不可能凭空产生或者凭空消失，它只是由一种形式的能量转化成了另一种形式的能量，这就是机械能的转化。因此，小球在下落过程中，减小的重力势能转化为了它的动能。而小球在上升过程中，增大的重力势能则是由它减小的动能转化而来。在日常生活中，机械能相互转化的现象非常多。
这节课，我们首先介绍两个重要的模型。第一个，单摆模型。同学们请看，像这样一根细绳拴着一个小球，当我们把小球拉到一定位置，由静止释放。我们发现小球能够左右来回摆动。由于小球实际摆动速度较快，为了方便同学们看得更清楚，老师将它摆动的过程慢速展示在屏幕上，并将摆动的最左、最右两个点分别记为a点、c点，最低点记为b点。请同学们仔细观察小球的摆动过程，并补全屏幕右方的问题，请同学们认真思考。
好，我们现在一起详细分析单摆摆动过程。小球从a点由静止释放，此时小球的速度为0，动能为0，但高度最高，因此小球在a点的重力势能最大。释放后，小球在重力的作用下加速下摆。因此，AB过程中小球的速度增加，但是小球的高度降低。到达最低点b点后，小球会由于惯性继续运动，加上绳子的束缚，小球开始上摆。这时，竖直向下的重力对小球起阻碍作用。因此，小球在b点以前速度增加，在b点以后速度减小。小球在b点处速度最大，动能最大，但高度最低，小球在b点的重力势能最小。然而，当小球达到另一侧的最高点c点时，速度刚好减为0，动能为0，但高度最高，小球在c点的重力势能又达到了最大。
三个关键点分析完毕后，相信同学们很容易就得出，小球在AB下摆过程中，速度增加，动能逐渐增大，但高度降低，重力势能逐渐减小。而BC过程中，小球的速度减小，动能逐渐减小，但高度增加，重力势能逐渐增大。同学们，仔细核对一下你的答案，你答对了吗？由刚刚介绍的机械能转化知识，相信同学们一定知道，在这里小球的动能和势能并没有消失和创生。在AB过程中，小球减小的重力势能转化为了它增大的动能。而在BC过程中，小球减小的动能转化为了它增大的重力势能。能量转化的方向同学们明白了吗？
接下来，请看第二个模型，滚摆模型。老师这里就有一个滚摆，我们能够看到它的中间是一个大滚轮，滚轮的两边系上两根绳子。当我们把滚摆沿绳子的一个方向缠绕到一定高度，再由静止释放。同学们仔细观察。
我们可以发现滚轮在往复上下运动。为了方便同学们观察，老师也将它的运动过程慢速展示在了屏幕上。请同学们细心观察滚轮转动速度以及高度的变化，并思考屏幕右侧的问题。
现在我们一起来分析。我们发现滚轮上摆和下摆的轨迹在同一条直线上。为了方便理解，老师将上摆轨迹和下摆轨迹拉开，并在三个特殊位置标上对应的点。受绳子缠绕方式影响，假设滚轮从a点由静止逆时针向下转动，那么滚轮在a点的高度最高，速度最小。下摆过程中，滚轮逆时针转动的速度也在增加，到达最低点b点，滚轮速度达到最大。之后，滚轮会由于惯性继续逆时针向上缠绕绳子，在重力的阻碍下减速向上逆时针转动，到达最高点c点，滚轮速度减为0，但高度最高。
三个特殊的点分析完毕之后，不难发现滚轮在下降过程中，高度在降低，重力势能逐渐减小，但速度在增加，动能逐渐增大。而滚轮在上升过程中，高度逐渐增加，重力势能逐渐增大，但速度在减小，滚轮的动能逐渐减小。请同学们核对答案，你做对了吗？那这个过程中能量又是如何转化的呢？下落过程，滚轮的重力势能减小，重力势能转化为动能；上升过程，滚轮的动能减小，动能转化为重力势能。