機械能 獲獎優(yōu)秀教學設計

第十章機械能、內(nèi)能及其轉化第一節(jié)機械能首都師范大學第二附屬中學張淼劉丹旸一、教學背景分析“課標”中要求學生能通過實例了解能量及其存在的不同形式，能簡單描述各種各樣的能量和我們生活的關系。通過實例認識能量可以從一個物體轉移到另一個物體，不同形式的能可以相互轉化。本節(jié)涉及的內(nèi)容概念多，且抽象。由于知識容量大，而且學生相關的知識基礎比較薄弱，學生通過課堂教學學習這么多的內(nèi)容有一定的難度。因此本節(jié)教學設計以演示實驗引發(fā)思考，結合生活實際提出問題，引導學生探究，通過實驗探究引出概念的方法，目的是讓學生在探究過程中提高解決問題的能力，加強合作。激發(fā)學生的學習興趣。二、教學目標1.理解動能、重力勢能的概念，知道什么是彈性勢能。2.通過觀察物體具有動能、勢能和彈性勢能的一系列實驗，提高觀察能力。3.通過學習有關動能、勢能及其相互轉化知識的廣泛應用，能用實例說明物體的動能和勢能，以及它們的轉化，知道在只有動能和勢能相互轉化的過程中機械能的總量保持不變。4.了解水能和風能的應用。5.通過機械能可以相互轉化的實驗探究活動，初步掌握設計簡單探究實驗的方法，學會從實驗現(xiàn)象中分析、歸納、總結簡單的科學規(guī)律。三、教學重點和難點教學重點：1.理解動能、重力勢能的概念。2.學習運用控制變量的方法研究問題。動能和重力勢能概念的理解直接影響學生對機械能概念的理解，也是學習內(nèi)能的基礎，它是學生將能量概念具體化認識的基礎，因此動能和勢能概念的學習是本節(jié)的重點。對于這兩個重要概念的落實可讓學生自己用身邊的器材，采用探究的方法了解動能大小跟速度、質(zhì)量的關系，勢能的大小與哪些因素有關，動能和勢能的相互轉化。研究過程注重研究方法的引導，通過探究活動進一步體會控制變量的科學方法，培養(yǎng)觀察、分析和推理能力等。教學難點：1.能的概念建立。2.機械能守恒條件的理解。學生通過小學科學課和物理課的學習，以及從日常媒體中都可能了解一些有關“能”或“能量”的知識，因此對“能”有一些初步的了解，但對于“能”的概念仍是很模糊的，為了突破“能”這個抽象的概念給學生造成的學習困難，教學上需要把這個抽象的概念通過實驗和實例具體化，從日常生活中最密切的現(xiàn)象入手，在列舉大量實例的基礎上引導學生總結出運動物體能夠做功，具有能量，稱之為動能；被舉高的物體（或產(chǎn)生形變的物體）能夠做功，具有的能稱之為重力勢能；被壓縮的彈簧能夠做功，具有的能稱之為彈性勢能等。通過實例使學生認識到“能”的存在，進而再引入規(guī)范的動能、勢能和機械能等概念，學生印象深刻、易于接受。對于機械能間的相互轉化，可以通過讓學生利用動能和勢能相互轉化的原理自制一個小裝置或小玩具這樣的活動進一步加深對動能、勢能的理解，同時培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力和創(chuàng)新精神。四、教學過程1.教學引入情境：出示三幅圖片，分別是帆船在風的吹動下運動，保齡球擊倒瓶子，拉彎的弓弦即將把箭射出去。提出問題：根據(jù)我們的生活經(jīng)驗，風、運動的保齡球、拉彎的弓弦具有能量嗎？判斷依據(jù)是什么？通過師生的討論，得出風、運動的保齡球、拉彎的弓弦具有能量是因為能夠對外做功。由此引入能量的學習。2.“知識點”教學●物體的動能情境：出示運動物體的圖片，讓學生解釋他們是否具有能量并說明原因。引出：動能的概念。提出問題：物體動能大小與什么因素有關呢？探究問題：物體動能大小與物體運動速度大小的關系。探究問題的分析：問題1：誰是自變量？自變量如何改變？問題2：誰是因變量？因變量如何操作定義？問題3：控制哪些變量？如何控制？思考和討論：在實驗中紙盒的作用是什么？對紙盒的位置有沒有要求？釋放小球時應注意什么？引出實驗設計方案：將同一小球放置在斜面上不同高度，由靜止釋放，通過測量小盒被推動距離遠近比較小球動能大小。學生實驗，收集證據(jù)，得出結論：質(zhì)量相同的物體，運動速度越大，物體動能越大。探究問題：物體動能大小與物體質(zhì)量的關系。探究問題的分析：問題1：誰是自變量？自變量如何改變？問題2：誰是因變量？因變量如何操作定義？問題3：控制哪些變量？如何控制？拓展演示實驗：教師演示將質(zhì)量不同的小球從相同斜面同一高度同時自由下滑，引導學生仔細觀察小球在斜面上下滑時的位置關系（也可以慢速播放小球下滑過程）。得出：質(zhì)量不同的小球從相同斜面同一高度自由下滑，到達斜面底端時小球速度相同。引出實驗設計方案：將質(zhì)量不同的小球放置在斜面上同一高度，由靜止釋放，通過測量小盒被推動距離的遠近比較小球動能大小。學生實驗，收集證據(jù)，得出結論：運動速度相同的不同物體，物體質(zhì)量越大，動能越大。情境：學生舉例說明生活中的哪些物體具有動能?！裰亓菽軉栴}1：被舉高的物體具有能量嗎？為什么？引出：被舉高的物體具有重力勢能。通過師生討論得出：重力勢能的大小與物體質(zhì)量、被舉高度有關。問題2：如何判斷物體重力勢能的大??？探究：（1）同一鐵錘，舉起的高度不同，將鐵釘扎入泡沫塑料中。（2）不同質(zhì)量的鐵錘，舉起的高度相同，將鐵釘扎入泡沫塑料中。根據(jù)實驗現(xiàn)象得出：物體的質(zhì)量越大，被舉的高度越高，物體具有的重力勢能就越大。●彈性勢能情境：教師演示用拉開的玩具弓將箭射出。問題1：拉開的玩具弓是否具有能量？為什么？問題2：箭射出的遠近不同說明什么？問題3：箭射出的遠近與什么因素有關？引導學生得出：拉開的弓和弦都具有做功的本領，與拉開的弓和弦發(fā)生形變的大小有關。得出結論：物體發(fā)生彈性形變時也具有能，這種能叫做彈性勢能，彈性勢能的大小與物體的材料和彈性形變的大小有關?！駲C械能及其轉化情境：圖片展示（水平地面上行駛的汽車、高山上靜止的人、高空飛行的鳥）問題1：它們具有哪些能？你的判斷依據(jù)是什么？得出：動能與勢能統(tǒng)稱機械能。問題2：動能與勢能之間能夠相互轉化嗎？如能相互轉化，請你舉出你見過的動能與勢能相互轉化的例子？在相互轉化的過程中遵從什么規(guī)律？演示：演示單擺實驗（配合播放單擺的頻閃捕捉慢鏡頭的視頻或者圖片）實驗前提醒學生觀察時思考：單擺在最高處釋放前具有什么能？當單擺左右擺動時，它的運動速度和質(zhì)量，高度如何變化？動能如何變化？它的重力勢能如何變化？是什么能向什么能轉化？學生觀察思考同時完成下表。擺球的位置A點ABB點BCC點速度0逐漸增大最大逐漸減小0動能0逐漸增大最大逐漸減小0高度最大逐漸減小最小逐漸增大最大重力勢能最大逐漸減小最小逐漸增大最大學生討論交流，得出規(guī)律：單擺在擺動的過程中，動能增大時勢能是減小的，勢能增大時動能是減小的。得出：單擺在擺動過程中的動能和勢能發(fā)生了相互轉化。歸納得出：單擺最終會停下來，說明機械能總量減少了，因為單擺要克服摩擦做功，機械能變成內(nèi)能了。教師總結：大量實驗表明，物體的動能和勢能之間是可以相互轉化的。在只有動能和勢能相互轉化的過程中，機械能的總量保持不變，即機械能是守恒的。問題：舉一個物體的動能和勢能相互轉化的例子，并說明能的轉化過程。學生觀看影像資料：水能和風能的利用。布置實踐活動：課下通過收集有關水能和風能的資料，下節(jié)課時進行交流匯報。3.課堂小結（1）能：能夠對外做功的物體具有能。（2）動能：物體由于運動而具有的能，其大小與質(zhì)量和速度相關。（3）重力勢能：物體由于被舉高而具有的能，其大小與質(zhì)量和被舉高的高度有關。（4）彈性勢能：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能，其大小與彈性形變量有關。（5）機械能：動能和勢能的統(tǒng)稱。（6）機械能守恒：在只有動能和勢能相互轉化的過程中，機械能的總量保持不變。4.小練習（1）蹦床運動員離開蹦床彈向空中的過程中，運動員的（）A．動能減小，重力勢能增大 B．動能增大，重力勢能增大C．動能減小，重力勢能減小 D．動能增大，重力勢能減?。?）如圖10-1-1所示，游樂場中，從高處A到水面B處有兩條長度相等的光滑軌道。體重不同的甲、乙兩小孩沿著不同軌道同時從A處自由滑向B處，若不計空氣阻力，下列說法中正確的是（）圖圖10-1-1甲AB乙A．甲、乙在下滑過程中所受重力做功相等B．甲從A到B，重力勢能一定減小C．甲、乙在下滑過程中機械能守恒D．甲、乙到達B點時的動能相同（3）在“探究物體的動能大小與哪些因素有關”的實驗中，同學們做了如圖10-1-2所示三個實驗，將小球沿著同一斜面由靜止釋放，并與同一水平面上的同一木塊相碰，木塊在水平面上移動一段距離后靜止。請回答下列問題：hhh2hABAm2mm圖10-1-2甲乙丙CCCeq\o\ac(○,1)實驗中所探究的“物體的動能”是指（選填“小球”或“木塊”）在（選填“A”“B”或“C”）位置的動能；eq\o\ac(○,2)由實驗和實驗（選填“甲”“乙”或“丙”）可知：物體的動能大小與物體的速度大小有關。五、教學反思本節(jié)嘗試采用了小組合作的方式進行學習，學生的活動多，學習的主動性高。教師將課堂的時間盡最大可能還給了學生，強調(diào)了學生的學習體驗和學習過程。積極、主動的學習情感有助于學生的學習。在各環(huán)節(jié)的教學中，力圖通過一系列的問題，啟發(fā)學生思考、討論、交流，促使學生自己去發(fā)現(xiàn)、自己去總結，主動地去建構知識。在教學中有意識地滲透研究問題的方法，如控制變量法、轉換法等。在每個概念建立起來以后，都再次組織了引導學生舉例