談?wù)劇稒C(jī)械能與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化》第一課時(shí)教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)

摘 要：本節(jié)圍繞物理知識(shí)“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的教學(xué)思路，《新課程標(biāo)準(zhǔn)》要求物理課程的設(shè)置應(yīng)貼近學(xué)生的生活，從學(xué)生身邊熟悉的生活現(xiàn)象中探究并認(rèn)識(shí)物理規(guī)律，讓物理知識(shí)與社會(huì)實(shí)踐相結(jié)合，體會(huì)物理在生活和生產(chǎn)中的實(shí)踐應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：教材分析；教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)；教學(xué)反思

一、 教材地位和作用

本節(jié)課把《機(jī)械能》《內(nèi)能》知識(shí)進(jìn)行結(jié)合，學(xué)習(xí)這兩種能量的相互轉(zhuǎn)化及在生活中的應(yīng)用，是《功》《機(jī)械能》《內(nèi)能》知識(shí)的自然延伸和拓展，同時(shí)也是對(duì)改變物體內(nèi)能方式的補(bǔ)充，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到熱傳遞和做功在改變物體內(nèi)能方式上的異同。而《功》《機(jī)械能》《內(nèi)能》等相關(guān)知識(shí)是學(xué)好本節(jié)課的前提和基礎(chǔ)，掌握做功是能量改變的量度，影響機(jī)械能大小的因素及影響內(nèi)能大小的因素等相關(guān)知識(shí)，為本節(jié)課的學(xué)習(xí)積累了一定的知識(shí)儲(chǔ)備。

本節(jié)課是教材安排兩課時(shí)中的第一課時(shí)，列舉對(duì)物體做功及物體對(duì)外界做功等實(shí)例，來(lái)說(shuō)明做功是改變物體內(nèi)能的又一種方式，同時(shí)說(shuō)明做功伴隨著機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化；通過(guò)列舉熱傳遞方式改變物體內(nèi)能的例子作比較，有助于學(xué)生認(rèn)識(shí)這兩種改變物體內(nèi)能方式之間的異同。做好“空氣壓縮引火儀引燃硝化棉”、“觀察點(diǎn)火爆炸現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)，是理解機(jī)械能與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的前提，而且還是熱機(jī)的壓縮沖程和做功沖程的模擬實(shí)驗(yàn)，為下節(jié)的熱機(jī)教學(xué)作鋪墊。

在引導(dǎo)學(xué)生得出做功可以改變物體內(nèi)能時(shí)，可以采用學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)、老師的演示實(shí)驗(yàn)等形式，通過(guò)討論、歸納方法得出。而這些研究方法中學(xué)生的體驗(yàn)式教學(xué)思想有著較高的價(jià)值和學(xué)習(xí)意義。

二、 教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)

1. 通過(guò)打氣筒打氣時(shí)，氣筒發(fā)熱現(xiàn)象引入課題。

俗話說(shuō)“萬(wàn)事開(kāi)頭難”，作為一堂課的“頭”——課堂引入是至關(guān)重要的。精彩的課堂引入可以一上課就吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，進(jìn)而提高課堂的教學(xué)效率和課堂的教學(xué)質(zhì)量，達(dá)到事半功倍的效果。

在本課題引入時(shí)，筆者設(shè)計(jì)三步進(jìn)行：（1）播放火箭發(fā)射“神舟十一號(hào)”升空視頻，提出火箭升空過(guò)程涉及哪些能量？這些能量之間是否可以相互轉(zhuǎn)化？通過(guò)火箭升空能量轉(zhuǎn)換作為切入點(diǎn)，簡(jiǎn)明扼要點(diǎn)出課題，同時(shí)適時(shí)進(jìn)行愛(ài)國(guó)主義教育，介紹我國(guó)航天事業(yè)所取得的成就，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情。（2）復(fù)習(xí)上一節(jié)物體內(nèi)能與溫度關(guān)系及熱傳遞方式可以改變物體的內(nèi)能等知識(shí)，為做功方式改變物體內(nèi)能作鋪墊。（3）通過(guò)打氣筒打氣時(shí)筒壁發(fā)熱實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明氣筒溫度升高內(nèi)能在增大而提出問(wèn)題：是熱傳遞方式改變了物體的內(nèi)能？點(diǎn)出本節(jié)課所要探究的另一種改變物體內(nèi)能的方式——做功。

2. 設(shè)計(jì)多個(gè)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)，通過(guò)歸納方法得出做功是改變物體內(nèi)能的另一種方式。

很多學(xué)生對(duì)“熱傳遞改變物體內(nèi)能”容易理解，而對(duì)“做功改變物體內(nèi)能”比較陌生。因此要從貼近學(xué)生生活來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，如“反復(fù)彎折鐵絲”、“砂紙摩擦鐵絲”、“手指滑過(guò)棉線”，通過(guò)“彎折”、“摩擦”、“滑過(guò)”這些動(dòng)作讓學(xué)生感受物體內(nèi)能的變化，體會(huì)與熱傳遞方式改變內(nèi)能的不同。演示“引火儀壓縮空氣引燃棉花”實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到火不僅可以點(diǎn)燃，也可以壓燃；演示“點(diǎn)火爆炸現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到點(diǎn)燃幾滴酒精產(chǎn)生的推力可以把盒蓋沖出好遠(yuǎn)，通過(guò)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生感知平時(shí)難以見(jiàn)到的物理現(xiàn)象，增加學(xué)生的求知愿望。

在總結(jié)做功改變物體內(nèi)能時(shí)，可以提兩個(gè)問(wèn)題：1.物體內(nèi)能是否有變化？教師可以引導(dǎo)學(xué)生從物體的溫度、物體的機(jī)械能變化考慮，如果物體的溫度升高了，物體的內(nèi)能就增大；如果物體機(jī)械能增大了，物體的內(nèi)能就減小了（用到能量守恒知識(shí)，這部分知識(shí)已經(jīng)在機(jī)械能的動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)換中學(xué)過(guò)）；2.提煉實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的“彎折”、“摩擦”、“滑過(guò)”、“壓”、“推”這些動(dòng)作，讓學(xué)生思考：這些動(dòng)作說(shuō)明了物體在做什么？學(xué)生討論后可以得出這些動(dòng)作都體現(xiàn)了有力的作用，并且在力的方向移動(dòng)了距離，即物體做了功，進(jìn)而得出做功改變物體內(nèi)能的結(jié)論。

在能量轉(zhuǎn)化中讓學(xué)生討論上述活動(dòng)哪些物體的內(nèi)能在增大？哪些物體的內(nèi)能在減?。磕芰吭鯓愚D(zhuǎn)化？教師可以通過(guò)列表的方式要求學(xué)生完成，如下表：

表格設(shè)計(jì)有直觀性，有針對(duì)性，學(xué)生可以根據(jù)內(nèi)能增大還是減小對(duì)上述活動(dòng)進(jìn)行歸類，通過(guò)比較，鑒別出哪些活動(dòng)是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，哪些活動(dòng)是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)比較、歸類的方法，提高認(rèn)知能力。

最后讓學(xué)生比較熱傳遞和做功在改變物體內(nèi)能方式上的異同。教師提出采用哪些方法使鐵絲的溫度升高、內(nèi)能增大？?jī)H憑鐵絲溫度升高、內(nèi)能增大這一現(xiàn)象，能否斷定內(nèi)能的增大是通過(guò)熱傳遞方式還是做功方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的？使學(xué)生認(rèn)識(shí)到熱傳遞和做功在改變物體內(nèi)能上的等效性。通過(guò)分析，熱傳遞是內(nèi)能發(fā)生了轉(zhuǎn)移，而做功是機(jī)械能與內(nèi)能發(fā)生轉(zhuǎn)化，得出熱傳遞與做功在改變物體內(nèi)能上的不同點(diǎn)。列表如下：

3. 通過(guò)“再探打氣筒打氣”實(shí)驗(yàn)，深化所學(xué)的知識(shí)。

在學(xué)生“再探打氣筒打氣”實(shí)驗(yàn)時(shí)教師可以設(shè)計(jì)三個(gè)有層次的問(wèn)題：1.氣筒壁發(fā)熱主要是整個(gè)筒壁發(fā)熱還是局部發(fā)熱？2.氣筒活塞從一端運(yùn)動(dòng)到另一端時(shí)，活塞有克服筒壁摩擦做功、活塞壓縮空氣做功兩種做功方法，這里主要是哪一種？3.在學(xué)生討論分析出壓縮空氣做功方式后，提出筒壁內(nèi)能的改變又經(jīng)歷了哪些方式？在三個(gè)問(wèn)題的基礎(chǔ)上，通過(guò)抽絲剝繭的方法達(dá)到深化所學(xué)的知識(shí)，使做功和熱傳遞方式改變物體的內(nèi)能在日常生活中得到了應(yīng)用。

三、 教學(xué)反思和體會(huì)

通過(guò)“再探打氣筒打氣”實(shí)驗(yàn)，與引入部分前后呼應(yīng)，通過(guò)氣筒底部發(fā)熱現(xiàn)象，解決打氣筒發(fā)熱主要是通過(guò)做功方式改變內(nèi)能，同時(shí)氣筒壁發(fā)熱又包含熱傳遞改變內(nèi)能，達(dá)到深化所學(xué)的知識(shí)，真正做到物理知識(shí)從生活走向物理，從物理走向社會(huì)的教學(xué)思路。

教材上研究做功改變物體內(nèi)能時(shí)，安排了“彎鐵絲”、“引火儀壓縮空氣”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都是做功方式增加物體的內(nèi)能；而我設(shè)計(jì)“彎鐵絲”、“砂紙摩擦鐵絲”、“手指滑過(guò)棉線”、“引火儀壓縮空氣”、“點(diǎn)火爆炸現(xiàn)象”、“火箭升空視頻”這些活動(dòng)中既有做功方式增加物體的內(nèi)能，也有做功方式減小物體的內(nèi)能，是對(duì)做功改變物體的內(nèi)能的一種更好的詮釋。這些活動(dòng)放在一起，讓學(xué)生鑒別哪些活動(dòng)是做功方式增加物體的內(nèi)能，哪些活動(dòng)是做功方式減小物體的內(nèi)能，可以提高學(xué)生的認(rèn)知水平。

做好“空氣壓縮引火儀”和“點(diǎn)火爆炸”這兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)是本堂課的關(guān)鍵。但很多教師難駕馭這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，覺(jué)得有困難，難于成功。我根據(jù)自己的體會(huì)談幾點(diǎn)：1. 關(guān)于“空氣壓縮引火儀”，先檢查引火儀的活塞與管壁的密封性，如果不密封，可以在活塞上涂少許蓖麻油，起密封和潤(rùn)滑作用。棉花不能用脫脂棉，即使蘸有乙醚也不容易成功，再者乙醚有毒，也不容易買(mǎi)到。實(shí)驗(yàn)前先準(zhǔn)備好著火點(diǎn)低的硝化棉，把硝化棉撕成半個(gè)指甲大的薄薄一層放入引火儀底部，注入新鮮空氣，壓縮活塞一定要迅速有力，同時(shí)，下壓的方向一定要盡可能保證豎直，這樣容易成功。2. 關(guān)于“點(diǎn)火爆炸”裝置，找個(gè)瓶口較小的飲料瓶（小瓶口說(shuō)明蓋子輕，容易打出），在瓶子底部開(kāi)個(gè)放電管剛好能塞進(jìn)的小孔，先在飲料瓶中用滴管滴兩滴無(wú)水酒精，再把瓶蓋掛在瓶口（不能旋緊），電子式火花發(fā)生器的放電管插入飲料瓶的小孔（靠近飲料瓶的底部），最后靜放半分鐘，讓酒精完全汽化再點(diǎn)火十有八九能演示成功，小瓶蓋可以推出10多米遠(yuǎn)。

總之，這節(jié)課是由教師先創(chuàng)設(shè)物理情境，在若干個(gè)活動(dòng)的基礎(chǔ)上再引導(dǎo)學(xué)生分析討論，最終得出結(jié)論。同時(shí)通過(guò)體驗(yàn)式教學(xué)，來(lái)增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及探究能力，更好地掌握學(xué)習(xí)物理的科學(xué)方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇科版教師教育參考[S].

[2]全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）[S].

作者簡(jiǎn)介：

繆美根，江蘇省昆山市，江蘇省昆山市張浦中學(xué)。