物理九年級上蘇科版12.1動能勢能機械能的教學設計2

1、12.1動能勢能機械能的教學設計21教學目標知識與技能知道什么是動能、重力勢能、彈性勢能、機械能，知道動能、重力勢能、彈性勢能分別與哪些因素有關。知道動能、重力勢能、彈性勢能可以相互轉化 ，并能解釋自然界中機械能相互轉化的現(xiàn)象。過程與方法通過描述所觀察各種能量現(xiàn)象的主要特征，培養(yǎng)學生的觀察能力和分析概括能力。通過探究動能和勢能分別跟哪些因素有關，學習運用控制變量研究問題的方法，進一步加強科學方法教育。情感態(tài)度與價值觀通過探究實驗和合作學習，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度、敢于探索創(chuàng)新的科學精神及交流合作的團隊意識。2教材說明本節(jié)主要內(nèi)容有：功和能的關系，動能、重力勢能、彈性勢能的概念，動能、重力勢能、

2、彈性勢能分別與什么哪些因素有關，動能和勢能之間的相互轉化?！澳芰俊钡母拍罡Φ母拍钣忻芮械穆?lián)系（功是能量變化多少的度量，做功的過程是能量改變或轉化的過程），是物理學中重要的基本概念。新課程標準將“能量”作為三個內(nèi)容標準之一，可見它的重要性。本節(jié)教材，介紹能量中最常見的一種形式機械能。學習本節(jié)課，既要密切聯(lián)系前面所學過的運動、重力、彈力等知識，還要注意觀察生產(chǎn)、生活中的能量現(xiàn)象。本節(jié)內(nèi)容又是后面學習其它各種形式的能、能的轉化和守恒定律的基礎。本節(jié)教材的編寫思路：首先通過教材圖13-19，在前面學習的功的知識基礎上，直接從功和能的關系引入能量的初步概念，再通過教材圖13-20和圖13-21列舉了風

3、、流水能夠做功的例子，使學生對運動物體具有能量形成比較清楚的具體印象，由此引出了動能的概念，然后再通過“活動1”的實驗探究動能的大小跟速度、質(zhì)量的關系。勢能的學習也是先通過圖13-25，從做功的角度引入重力勢能和彈性勢能的概念，再通過“活動2”的實驗探究重力勢能和彈性勢能的大小分別跟哪些因素有關。在建立這些概念的基礎上，教材又給出了機械能的概念，并通過“活動3”研究動能和勢能的相互轉化。最后，教材指出機械能和其他形式的能之間也可以相互轉化。本節(jié)教學重點：動能和勢能的概念比較形象直觀，易于學生理解，但它是學生理解一般能量概念的基礎；理解影響動能和勢能大小的因素是解釋生產(chǎn)、生活中一些能量轉化現(xiàn)象的

4、基礎，所以建立動能和勢能的概念，理解影響動能和勢能大小的因素是本節(jié)課教學的重點。本節(jié)教學難點：能的概念比較抽象，學生不易理解，因此讓學生形成能的初步概念是本節(jié)課教學的難點。由于能的概念是建立在物體能夠做功的基礎上的，因此，緊緊抓住功和能的關系，是本節(jié)課教學的關鍵。3教學建議本節(jié)課可以通過講故事的方法激發(fā)學生興趣，引入新課，以下事例可供選用：（1）2006年11月14日，蘭州軍區(qū)某部飛行員李劍英駕駛某型殲擊機，在訓練結束下降途中飛機撞鳥。在生死攸關的16秒里，李劍英看到飛機下方密集的村莊和人群，決定改跳傘為迫降，先后三次放棄跳傘機會而不幸殉職。據(jù)了解，小鳥一直是飛行員的“心頭大患”，歷史上曾有多

5、次因飛鳥撞擊而造成飛機損壞，甚至機毀人亡的惡性事件。在高空中，一只飛鳥與正在快速飛行的飛機相撞會粉身碎骨，而由高級合金制造的飛機機體也會嚴重受損。為什么會造成這樣的事故呢？（2）小子彈和大石頭：抗日戰(zhàn)爭期間，一天，日軍進攻我軍，火力很猛，我軍的子彈快要打光了?！皽蕚浯笫^，節(jié)約子彈！”我軍連長發(fā)出了命令。戰(zhàn)士們立即利用戰(zhàn)斗間隙，把一塊塊石頭搬到戰(zhàn)壕前沿?！皵橙诉M攻了，滾石頭！”連長又發(fā)出了命令。戰(zhàn)士們用力向下一推，幾百塊巨大的石頭從山頭滾下，猶如發(fā)生了山崩，砸得日軍死的死，傷的傷，龜縮到山腳下面去了。滾下的石頭為什么具有這么大的殺傷力？（3）一鐵路職工“中彈”昏倒：一乘客從疾馳的火車里扔下一個

6、小小的饅頭，正好砸在一位在鐵路邊值班的工人的頭上，這位工人當即昏倒。為什么小小的饅頭能把人砸傷？學完這節(jié)課大家自然會明白。什么是能由于能量和功的概念有密切的聯(lián)系，所以本節(jié)教學要始終注意緊扣“物體具有做功的本領，就說物體具有能”這一關鍵，通過一些問題引導學生分析具體實例，由功和能的關系建立能量的概念。可以讓學生仔細觀察教材上的圖13-19，討論分析：（1）做功的兩個必要因素是什么？（2）這些物體是否能夠做功？你判斷的依據(jù)是什么？（3）從功的角度來看，這些圖片有什么共同特點？在學生回答的基礎上，教師給出“能量”的定義。也可讓學生通過觀察實驗引出“能量”的概念。比如：鋼球從斜面上滾下，在水平面上撞擊

7、木塊，使木塊移動一段距離，讓學生分析在碰撞過程中鋼球做功的情況；或者用上發(fā)條的小汽車拖走小木塊，電動水泵抽水等實驗。有條件的話，還可以播放一些生活和自然界中物體做功事例的視頻資料，為學生提供豐富的感性認識素材，這樣有助于學生正確認識、感悟“能量”。在得出能量的定義后，可以讓學生列舉具有能的實例，并從能否做功的角度分析，加深對“能量”的理解。緊接著上面的討論，可通過舉例順勢引導學生思考能量的大小和如何去判斷能的大小。比如用風來舉例：四、五級風能夠推動帆船“逆水行舟”，八、九級大風可以使大樹“前仰后合”，而颶風能把大樹連根拔起。讓學生回答：哪種風具有的能量最大？（答：颶風。）你怎樣判斷能的大?。浚?/p>

8、答：比較它們能夠做的功的多少。）通過學生的回答總結：在物理學中，能量和做功有密切的聯(lián)系，能量反映了物體做功的本領。一個物體能做的功越多，這個物體的能量就越大。能的單位和功的單位相同，都是焦耳。動能的大小跟哪些因素有關教材圖13-20和13-21的目的是：啟發(fā)學生通過分析，找出它們的共同點，總結得出動能的初步概念。為了給學生提供豐富的感性素材，具體教學中還可以多補充幾個生活中動能的實例。例如：流水推動水磨，風推動帆船，子彈擊穿木塊，汽車撞擊木塊等。有條件的學校，還可以安排幾個演示實驗：運動的鋼球打在木塊上，把木塊推走，水流沖動水輪機模型，玩具手槍射出的子彈推動泡沫塑料等。這些實驗說明運動的鋼球、

9、水流、運動的子彈等都能夠做功。然后引導學生針對上述實例，分析思考下列問題，得出動能的初步概念。（1）以上這些物體是否具有能量？為什么？（答：具有能量，因為它們都能做功。）（2）它們?yōu)槭裁茨軌蜃龉?？（答：因為它們都是運動的。）（3）這種形式的能應該怎樣命名？能否試著給這種能下一個定義？（答：動能，物體由于運動而具有的能叫做動能。）為了加深學生對動能的理解，在得出定義后，可鼓勵學生聯(lián)系實際，列舉具有動能的實例?；顒? 探究動能的大小跟哪些因素有關“活動1”的目的是：通過探究實驗，引導學生得出動能的大小跟什么因素有關，并滲透控制變量法和轉換法的科學研究方法。進行實驗之前，先請學生猜想：動能的大小可能

10、跟哪些因素有關？并說明猜想的依據(jù)。學生經(jīng)過思考會猜想：（1）動能的大小可能跟物體的速度有關，理由是：用玩具手槍射出去的塑料子彈威力大，而用手扔出去威力?。唬?）動能的大小還可能跟物體的質(zhì)量有關，理由是：在車禍中，電動自行車撞倒行人的后果不太嚴重，而以相同速度行駛的大卡車撞人的后果嚴重。探究實驗中的一些環(huán)節(jié)學生理解起來難度較大，考慮到實際情況，教材給出了比較詳細的實驗方案，具體教學時可以讓學生分組，按照教材上的方法進行實驗。完成實驗后，可組織學生討論以下幾個問題幫助學生加深對實驗的理解：（1）兩次實驗中，分別控制哪些因素不變？哪些因素改變？為什么要這樣設計實驗？（答：第一次實驗中，小球的質(zhì)量沒變

11、，在斜面上的高度變了；第二次實驗中，在斜面上的高度沒變，小球的質(zhì)量變了；因為有兩個因素（速度和質(zhì)量）會影響動能的大小，所以當研究動能和其中一個的關系時，需要控制另一個因素不變。）（2）兩次實驗中，分別讓小球從斜面的不同高度或相同高度滾下，目的是什么？（答：使小球滾到水平面上時，具有相同或不同的速度。）（3）為什么讓小球推動紙盒？紙盒被推動距離的遠近說明了什么？（答：通過小球?qū)埡凶龉Φ亩嗌俦容^它所具有動能的大??；紙盒被推得越遠，小球能做的功越多，它所具有的動能越大。）然后讓學生匯報實驗現(xiàn)象，總結結論：質(zhì)量相同時，速度越大的物體能做的功越多，表明它具有的動能越大；速度相同時，質(zhì)量越大的物體能做的

12、功越多，表明它具有的動能大。對于程度比較好的學生，也可以用下面的方法進行教學，即通過一系列問題，層層深入，引導學生自己設計實驗方案：（1）怎樣讓小球自己運動起來，獲得動能？（答：讓它從斜面自由滾下。）（2）動能的大小可能跟兩個因素有關，用什么方法進行實驗？（答：用控制變量法，即：研究動能大小跟速度的關系時，要控制小球的質(zhì)量相同，而改變小球運動的速度；研究動能大小跟質(zhì)量的關系時，要控制小球運動的速度相同，而改變小球的質(zhì)量。）（3）怎樣改變小球運動的速度？又怎樣控制小球運動的速度相同？（答：讓小球從斜面的不同高度滾下，到平面上時，就具有了不同的運動速度；小球在斜面上所處的位置越高，獲得的速度越大；

13、讓小球從斜面的相同高度滾下，到平面上時，就具有了相同的運動速度。）（4）怎樣比較小球動能的大??？（答：可以通過小球做功的多少來比較動能的大小，比如，讓它推動紙盒，紙盒被推得越遠，說明它能做的功越多，具有的動能就越大。）總之，在探究動能的大小跟什么因素有關的過程中，教師要注意引導，滲透兩種科學研究方法：控制變量法和轉換法（小球動能的大小轉換為紙盒被推動的距離），使學生認識到科學研究方法的重要性。 “想一想”的目的是：讓學生用決定動能大小的因素來分析和解釋生產(chǎn)和生活中的現(xiàn)象，深化對動能的認識，培養(yǎng)運用物理知識分析時間問題的能力。答案是：列車和小汽車雖然速度相同，但列車的質(zhì)量大，所以它具有的動能大，

14、能夠做更多的功，故在交通事故中，列車的破壞性更大。還可補充以下練習，供學生判斷、分析：(1)一輛汽車突然加速行使，它的動能_。為什么？(2)灑水車在馬路上勻速前進并不停地灑水，它的動能_。為什么？(3)交通部門為什么要對車輛進行限速？為什么同一路段不同車輛限速不同？勢能的大小跟哪些因素有關可以這樣引入本部分的教學：當我們從建筑工地附近走過時，會看到工地上會有一些安全警示牌，同時你也會特別地小心。你知道安全警示牌的內(nèi)容嗎？（答：“當心落物” 、“禁止在起重機動臂下停留”等。）落物和起重機的動臂具有能量嗎？為什么？接下來我們學習有關這種能的知識。教材通過圖13-25引導學生建立重力勢能和彈性勢能的

15、概念。教學時可以啟發(fā)學生觀察圖片并回答：（1）被舉高的重錘具有能量嗎？為什么？（答：重錘具有能量。因為重錘被舉高后，能夠在下落時把木樁打入地里，對木樁做功。）（2）變形的撐桿具有能量嗎？為什么？（答：變形的撐桿具有能量。因為撐桿發(fā)生彈性形變后，能夠把運動員彈出一段距離，對運動員做功。）在學生回答的基礎上，教師因勢利導給出重力勢能和彈性勢能的初步定義，然后引導學生列舉生活中重力勢能和彈性勢能的實例，讓學生加深對重力勢能和彈性勢能的理解?；顒? 探究重力勢能的大小跟哪些因素有關“活動2”的目的是：通過探究實驗，引導學生得出重力勢能的大小跟什么因素有關。通過動能的探究，學生已知道控制變量法和轉換法，

16、因此活動2可以放手讓學生自己去探究。經(jīng)過實驗，學生會發(fā)現(xiàn)：（1）同一個重物從不同的高度落下，重物被舉得越高，木樁被打入沙中越深，表明重物做的功越多，重物的重力勢能越大。（2）質(zhì)量大小不同的重物從同一高度落下，重物質(zhì)量越大，木樁被打入沙中越深，表明重物做的功越多，重物的重力勢能越大。最后，學生可以自己總結實驗結論：物體被舉得越高，質(zhì)量越大，它具有的重力勢能就越大。對于程度比較好的學生，也可以先給出實驗所需要的器材，然后通過以下幾個問題，引導他們自己設計實驗方案：（1）如何利用所給器材，比較重物重力勢能的大??？（2）如何在實驗中控制有關的變量？對于彈性勢能，可以射箭為例，讓學生自己得出：彈性勢能的

17、大小跟物體的彈性強弱、形變的大小有關。物體的彈性越強，形變越大，它具有的彈性勢能就越大。機械能的轉化關于機械能，要讓學生明確以下兩點：（1）動能和勢能都屬于機械能，或者說，動能和勢能是機械能的兩種表現(xiàn)形式。（2）一個物體可以既有動能，又有勢能，也可以只具有動能或者只具有勢能?？梢酝ㄟ^練習，幫助學生體會上述兩點。如讓學生說明下列物體具有什么形式的機械能：在海上行駛的輪船。（答：動能。）吊在天花板上的吊燈。（答：重力勢能。）被拉長的橡皮條。（答：彈性勢能。）在空中飛行的子彈。（答：動能和重力勢能。）活動3 動能與勢能的轉化“活動3”的目的是：通過實驗、觀察和分析，認識物體的動能和勢能之間是可以相互

18、轉化的?；顒覣中設置的這個實驗，取材容易，一定讓學生親自去做，進行認真的觀察，這是學生學習本部分內(nèi)容的基礎，也能為后面學習“能量轉化和守恒定律”做好鋪墊。學生通過討論可以發(fā)現(xiàn)：小球在最高點時的速度為零，即重力勢能最大，而動能最?。榱悖?；在最低點時的速度最大，即重力勢能最小，而動能最大。此時可啟發(fā)學生思考：從最高點到最低點，小球重力勢能減小，這部分能量到何處去了？動能增大，這部分能量又是從何而來？通過啟發(fā)，學生自然就會想到：從最高點到最低點，小球的重力勢能轉化為動能。從最低點到最高點，小球的動能轉化為重力勢能。物體具有的動能和勢能是可以相互轉化的?；顒覤通過教材圖13-28列舉了三個動能和勢能相互轉化的實例，供學生分析。圖a中：男演員下落過程中，他的重力勢能轉化為動能；男演員擠壓跳板，使它發(fā)生彈性形變時，男演員的動能轉化為跳板的彈性勢能；跳板逐漸恢復原狀，把女演員上彈，跳板的彈性勢能轉化為女演員的動能；女演員上升時，她的動能轉化為重力勢能。圖b中：小孩下落時，重力勢能轉化為動能；小孩擠壓蹦蹦床，使它發(fā)生彈性形變，小孩的動能