《機械能及其轉(zhuǎn)化》教學設計

呂智忠

（本課選自人教版義務教育課程標準教科書《物理》八年級下冊第十一章第4節(jié)。）

一、學情分析

本節(jié)課是在學習了動能和勢能的基本概念的基礎上，針對機械能及其轉(zhuǎn)化的教學課。對于學生來說，動能和勢能方面的知識比較抽象，較難理解，學生通過直接的理性分析得到應有結(jié)論的能力有待培養(yǎng)。本節(jié)課既是對機械能知識的學習、深化和提高，也是對高中階段機械能守恒知識的準備和鋪墊。

二、教材分析與處理

（一）教材分析與處理

本節(jié)內(nèi)容由“機械能及其轉(zhuǎn)化”“水能和風能的利用”兩部分構成，教學的重點是動能和勢能之間的相互轉(zhuǎn)化。教學的關鍵是“實例分析”，所以在指導學生學習的過程中，要注意聯(lián)系機械能轉(zhuǎn)化在生產(chǎn)、生活中的應用，要學生明確機械能變化的具體過程，學會分析機械能的轉(zhuǎn)化。通過實驗和實例讓學生感受到機械能轉(zhuǎn)化知識在實際應用中的價值。

對于本節(jié)課的教學，要注意做到“三個注重”。在教學過程中，第一要注重實驗教學。利用與教材內(nèi)容相適應的演示實驗引導學生從感性入手，明確實驗的目的，清楚具體的過程。結(jié)合觀察到的實驗現(xiàn)象，從速度的變化、高度的變化到能量的變化各個角度去認知能量的轉(zhuǎn)化。第二要注重實例分析。讓學生分析、討論生活中的實例，如過山車運行、玩蹦蹦床、拍皮球等過程中物體高度、速度和彈性形變程度的變化，進而討論動能和勢能的變化情況。引導學生掌握分析問題的科學方法，強化學生的感悟、理解、應用進程。通過視頻播放我國水能和風能利用情況，使學生不僅了解水力發(fā)電過程（能量的轉(zhuǎn)化），也使學生對我國在這方面取得的成就感到自豪，使學生的愛國之感油然而生。第三要注重初、高中知識的銜接。對機械能守恒和機械能不守恒的常見情況進行引導分析，激勵學生積極思考，拓展學生對知識的認識。

（二）教學目標

知識和技能：

（1）知道動能、重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為機械能。

（2）能通過生活中的實例認識“物體的動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化”;能解釋與機械能轉(zhuǎn)化有關的現(xiàn)象。

（3）通過實例認識“能量可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，不同形式的能量可以互相轉(zhuǎn)化”。

（4）通過水能和風能的利用知道人類如何利用機械能轉(zhuǎn)化來解決實際問題。

過程與方法：

（1）通過觀察典型的物理現(xiàn)象，引導學生發(fā)現(xiàn)并分析其中包含的物理知識和物理原理。

（2）培養(yǎng)學生用能量轉(zhuǎn)化的觀點分析問題的能力。

情感態(tài)度與價值觀：

通過“水能和風能的利用”“科學世界”“人造地球衛(wèi)星”，結(jié)合我國航天事業(yè)的發(fā)展，對學生進行愛國主義教育。

（三）教學重點

知道動能、重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱機械能;通過實驗和實例分析，知道動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。

（四）教學難點

通過實驗和實例知道動能和勢能是如何相互轉(zhuǎn)化的。

三、教學媒體

多媒體課件、自制教具、實驗器材。

四、教法、學法與教學手段

（一）通過實驗、視頻、動畫為學生認識和分析動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化提供直觀感性材料。

（二）為學生提供一種分析動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的思維方法：高度換速度，形變換兩“度”（即高度和速度）。以高度的降低換取速度的增加，反之亦然，以高度的降低或速度的減小來換取物體形變的發(fā)生或增大，反之亦然。

（三）利用多媒體教學的優(yōu)勢為學生提供資源支持，加大容量，增加練習機會，感悟不同現(xiàn)象中的動能和勢能的轉(zhuǎn)化。

五、教學流程圖

六、教學過程

（一）導入新課

教師：我們先來看一個勇敢者的游戲。

教師播放視頻。驚險刺激的場面，激發(fā)學生興趣，引發(fā)學生思考。通過創(chuàng)設學生感興趣的問題情境，引領學生進入學習狀態(tài)。

（二）新課教學

1.機械能

教師：請同學們共同回憶一下動能的意義，影響動能大小的因素;重力勢能的意義及影響因素;彈性勢能的意義及影響因素。

教師在學生充分回顧、交流的基礎上，總結(jié)提升：動能、重力勢能、彈性勢能統(tǒng)稱為機械能。在國際單位制中的單位是焦耳（J）。

2.動能和重力勢能之間的相互轉(zhuǎn)化

教師演示滾擺實驗并引導學生觀察、提出問題：你看到了什么現(xiàn)象？為什么滾擺下降后又自動上升？

學生分組進行實驗，感受滾擺的運動情況。小組合作，共同探究分析，關注三個要素：滾擺質(zhì)量、滾擺的運動速度、滾擺離開地面的高度。并注意在全過程中哪些因素變了，哪些因素沒變？

學生討論后交流展示：

沒變的是質(zhì)量，變化的是——速度、高度。

a. 下降：質(zhì)量不變，速度增大，高度變小。

分析：高度減小則重力勢能減小了;下降速度增大了則動能增大了。

學生得出結(jié)論：增大的動能是由減小的重力勢能轉(zhuǎn)化而來的，即此過程是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。

b. 上升：質(zhì)量不變，速度減小，高度增大。

分析：高度增大了則說明重力勢能增大了，而上升速度減小說明動能減小了。

學生得出結(jié)論：動能和重力勢能之間可以互相轉(zhuǎn)化。

學生利用桌面實驗器材探究并交流、展示溜溜球中的能量轉(zhuǎn)化過程。

學生閱讀教材《科學世界》內(nèi)容，通過自主學習，了解并交流人造地球衛(wèi)星運動中的能量轉(zhuǎn)化。

3. 動能和彈性勢能之間的相互轉(zhuǎn)化endprint

教師演示實驗，運動的小球與彈簧之間的能量轉(zhuǎn)化。

教師引導學生小組合作，共同分析運動的小球與彈簧之間的能量轉(zhuǎn)化情況。

結(jié)論：動能和彈性勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化。

教師演示拉開的弓把箭射出去的過程。

學生在教師的指導下，小組共同分析并交流分析能量的轉(zhuǎn)化。

師生共同小結(jié)：以上實例均說明動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。

4. 機械能守恒——《想想做做》

教師根據(jù)實驗器材對學生提出問題：鐵鎖擺回時會碰到鼻子嗎？教師引導學生分析研討，為什么沒有碰到鼻子？

師生達成一致：鐵鎖會與空氣摩擦，受到空氣阻力的作用，一部分動能或重力勢能轉(zhuǎn)化成了空氣和鐵鎖的內(nèi)能，總的機械能損失了一些。這樣就不難解釋滾擺和單擺為什么最終會停下來了——滾擺、單擺與空氣之間有摩擦，滾擺的擺軸與懸線之間也有摩擦，機械能有一部分轉(zhuǎn)化成了其他形式的能，總量有所減少。

教師引導學生小結(jié)：“如果只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，機械能的總和不變，或者說，機械能是守恒的?！边@個“如果”表達的就是一種無任何摩擦的理想狀態(tài)。

5. 風能和水能的利用

教師播放視頻，引導學生分析其中的能量轉(zhuǎn)化，適時對學生進行愛科學、愛祖國的教育。

6. 隨堂練習

學生以小組為單位，進行活動體驗式練習：

（1）單擺中的能量轉(zhuǎn)化

（2）彈力球中的能量轉(zhuǎn)化

（3）罐子爬坡過程中的能量轉(zhuǎn)化

（三）教學小結(jié)——說說你的感受或收獲

1.機械能中的動能、重力勢能、彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化。

2.分析機械能轉(zhuǎn)化的思維模式是：質(zhì)量、高度、形狀三因素發(fā)生了變化，則它們所對應的某種形式的能在量上就發(fā)生了增減，根據(jù)這個量的增減來確定能的轉(zhuǎn)化方向。

（四）板書設計

§11.4 機械能及其轉(zhuǎn)化

一、機械能：動能、重力勢能和彈性勢能的總和

二、動能和勢能間可以相互轉(zhuǎn)化

1. 動能 ? ? ? ? ? ?重力勢能

2. 動能 ? ? ? ? ? ?彈性勢能

三、機械能守恒

1. 條件：只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化（不計摩擦或一切阻力）

2. 結(jié)論：機械能總和不變

（五）教學評析

隨著課程改革的深入，高效課堂已成為理論界與實踐界努力研究和探索的熱點課題。什么是高效課堂？高效課堂高在哪里？高效就是在有限的時間內(nèi)，以學生為本，學生探究糾結(jié)處，老師講在核心處，疑問的產(chǎn)生、思想的碰撞以及知識的生成，都在自主、互助、合作中完成，教師創(chuàng)設情境，給予學生這樣一個舞臺，讓學生盡情地去挖掘自己的潛力，從而擺脫教師“一言堂”的困境，甚至達到教學相長的境界。

“以實驗+實例為教學主線”，充分體現(xiàn)了“以學生為主體，把課堂還給學生”的理念，是這節(jié)課最大的亮點。教師結(jié)合教材和學生的生活經(jīng)驗，利用自制教具、多媒體教學等手段，為學生創(chuàng)設自主探究、合作互助的舞臺。在學生進行每一次實驗和實例的探究、體驗過程中，教師注重引導學生觀察、分析物理現(xiàn)象和物理過程，嘗試用所學知識解釋現(xiàn)象，進而推理得出結(jié)論。這樣的設計，使學生感悟到明確而清晰的推理過程，提高了邏輯思維能力、語言表述能力和綜合運用能力，為學生今后的學習和發(fā)展奠定了基礎。

整個課堂充分體現(xiàn)了生活物理、快樂物理的課程理念，是這節(jié)課的又一個亮點?！皬纳钭呦蛭锢恚瑥奈锢碜呦蛏鐣笔俏锢碚n程理念的內(nèi)容，也是物理教師進行教學設計的目標之一。以“勇敢者的游戲”引入新課的設計，將學生置身于社會環(huán)境、生活環(huán)境、自然環(huán)境中，將書本中的概念、原理與社會、生活和自然聯(lián)系起來，增加學生的親切感，有利于學生同化新知識。通過對大量的生活實例進行分析，使學生在積極主動的生活體驗中加深對所學知識的理解，同時感受到生活的每一方面都與物理學的發(fā)展和進步息息相關。利用多媒體資源、自制教具等，組織學生進行實驗探究，引導學生自主學習、互助合作，運用物理知識解決生活中的實際問題，讓學生深刻感受到科學的真實性，消除對科學的神秘感，讓學生體會到生活中處處有物理。

從教學效果來看，整個的課堂設計較為合理，不僅激發(fā)了學生的學習興趣，更提高了學生的動手能力和與人交流的能力，教學內(nèi)容完成得很好，時間分配合理，課堂氣氛活躍，師生互動和諧，實現(xiàn)了高效、有效的教學。endprint