《機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化》教學(xué)設(shè)計(jì)

呂智忠

（本課選自人教版義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)教科書(shū)《物理》八年級(jí)下冊(cè)第十一章第4節(jié)。）

一、學(xué)情分析

本節(jié)課是在學(xué)習(xí)了動(dòng)能和勢(shì)能的基本概念的基礎(chǔ)上，針對(duì)機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化的教學(xué)課。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，動(dòng)能和勢(shì)能方面的知識(shí)比較抽象，較難理解，學(xué)生通過(guò)直接的理性分析得到應(yīng)有結(jié)論的能力有待培養(yǎng)。本節(jié)課既是對(duì)機(jī)械能知識(shí)的學(xué)習(xí)、深化和提高，也是對(duì)高中階段機(jī)械能守恒知識(shí)的準(zhǔn)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(jī)械能及其轉(zhuǎn)化”“水能和風(fēng)能的利用”兩部分構(gòu)成，教學(xué)的重點(diǎn)是動(dòng)能和勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化。教學(xué)的關(guān)鍵是“實(shí)例分析”，所以在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程中，要注意聯(lián)系機(jī)械能轉(zhuǎn)化在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用，要學(xué)生明確機(jī)械能變化的具體過(guò)程，學(xué)會(huì)分析機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和實(shí)例讓學(xué)生感受到機(jī)械能轉(zhuǎn)化知識(shí)在實(shí)際應(yīng)用中的價(jià)值。

對(duì)于本節(jié)課的教學(xué)，要注意做到“三個(gè)注重”。在教學(xué)過(guò)程中，第一要注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)。利用與教材內(nèi)容相適應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生從感性入手，明確實(shí)驗(yàn)的目的，清楚具體的過(guò)程。結(jié)合觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從速度的變化、高度的變化到能量的變化各個(gè)角度去認(rèn)知能量的轉(zhuǎn)化。第二要注重實(shí)例分析。讓學(xué)生分析、討論生活中的實(shí)例，如過(guò)山車(chē)運(yùn)行、玩蹦蹦床、拍皮球等過(guò)程中物體高度、速度和彈性形變程度的變化，進(jìn)而討論動(dòng)能和勢(shì)能的變化情況。引導(dǎo)學(xué)生掌握分析問(wèn)題的科學(xué)方法，強(qiáng)化學(xué)生的感悟、理解、應(yīng)用進(jìn)程。通過(guò)視頻播放我國(guó)水能和風(fēng)能利用情況，使學(xué)生不僅了解水力發(fā)電過(guò)程（能量的轉(zhuǎn)化），也使學(xué)生對(duì)我國(guó)在這方面取得的成就感到自豪，使學(xué)生的愛(ài)國(guó)之感油然而生。第三要注重初、高中知識(shí)的銜接。對(duì)機(jī)械能守恒和機(jī)械能不守恒的常見(jiàn)情況進(jìn)行引導(dǎo)分析，激勵(lì)學(xué)生積極思考，拓展學(xué)生對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)。

（二）教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)和技能：

（1）知道動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能。

（2）能通過(guò)生活中的實(shí)例認(rèn)識(shí)“物體的動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化”;能解釋與機(jī)械能轉(zhuǎn)化有關(guān)的現(xiàn)象。

（3）通過(guò)實(shí)例認(rèn)識(shí)“能量可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，不同形式的能量可以互相轉(zhuǎn)化”。

（4）通過(guò)水能和風(fēng)能的利用知道人類(lèi)如何利用機(jī)械能轉(zhuǎn)化來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。

過(guò)程與方法：

（1）通過(guò)觀察典型的物理現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并分析其中包含的物理知識(shí)和物理原理。

（2）培養(yǎng)學(xué)生用能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)分析問(wèn)題的能力。

情感態(tài)度與價(jià)值觀：

通過(guò)“水能和風(fēng)能的利用”“科學(xué)世界”“人造地球衛(wèi)星”，結(jié)合我國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展，對(duì)學(xué)生進(jìn)行愛(ài)國(guó)主義教育。

（三）教學(xué)重點(diǎn)

知道動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能統(tǒng)稱機(jī)械能;通過(guò)實(shí)驗(yàn)和實(shí)例分析，知道動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。

（四）教學(xué)難點(diǎn)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)和實(shí)例知道動(dòng)能和勢(shì)能是如何相互轉(zhuǎn)化的。

三、教學(xué)媒體

多媒體課件、自制教具、實(shí)驗(yàn)器材。

四、教法、學(xué)法與教學(xué)手段

（一）通過(guò)實(shí)驗(yàn)、視頻、動(dòng)畫(huà)為學(xué)生認(rèn)識(shí)和分析動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化提供直觀感性材料。

（二）為學(xué)生提供一種分析動(dòng)能和勢(shì)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(lái)?yè)Q取物體形變的發(fā)生或增大，反之亦然。

（三）利用多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)為學(xué)生提供資源支持，加大容量，增加練習(xí)機(jī)會(huì)，感悟不同現(xiàn)象中的動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化。

五、教學(xué)流程圖

六、教學(xué)過(guò)程

（一）導(dǎo)入新課

教師：我們先來(lái)看一個(gè)勇敢者的游戲。

教師播放視頻。驚險(xiǎn)刺激的場(chǎng)面，激發(fā)學(xué)生興趣，引發(fā)學(xué)生思考。通過(guò)創(chuàng)設(shè)學(xué)生感興趣的問(wèn)題情境，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。

（二）新課教學(xué)

1.機(jī)械能

教師：請(qǐng)同學(xué)們共同回憶一下動(dòng)能的意義，影響動(dòng)能大小的因素;重力勢(shì)能的意義及影響因素;彈性勢(shì)能的意義及影響因素。

教師在學(xué)生充分回顧、交流的基礎(chǔ)上，總結(jié)提升：動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能。在國(guó)際單位制中的單位是焦耳（J）。

2.動(dòng)能和重力勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化

教師演示滾擺實(shí)驗(yàn)并引導(dǎo)學(xué)生觀察、提出問(wèn)題：你看到了什么現(xiàn)象？為什么滾擺下降后又自動(dòng)上升？

學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，感受滾擺的運(yùn)動(dòng)情況。小組合作，共同探究分析，關(guān)注三個(gè)要素：滾擺質(zhì)量、滾擺的運(yùn)動(dòng)速度、滾擺離開(kāi)地面的高度。并注意在全過(guò)程中哪些因素變了，哪些因素沒(méi)變？

學(xué)生討論后交流展示：

沒(méi)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(shì)能減小了;下降速度增大了則動(dòng)能增大了。

學(xué)生得出結(jié)論：增大的動(dòng)能是由減小的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化而來(lái)的，即此過(guò)程是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)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(shuō)明重力勢(shì)能增大了，而上升速度減小說(shuō)明動(dòng)能減小了。

學(xué)生得出結(jié)論：動(dòng)能和重力勢(shì)能之間可以互相轉(zhuǎn)化。

學(xué)生利用桌面實(shí)驗(yàn)器材探究并交流、展示溜溜球中的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程。

學(xué)生閱讀教材《科學(xué)世界》內(nèi)容，通過(guò)自主學(xué)習(xí)，了解并交流人造地球衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)中的能量轉(zhuǎn)化。

3. 動(dòng)能和彈性勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化endprint

教師演示實(shí)驗(yàn)，運(yùn)動(dòng)的小球與彈簧之間的能量轉(zhuǎn)化。

教師引導(dǎo)學(xué)生小組合作，共同分析運(yùn)動(dòng)的小球與彈簧之間的能量轉(zhuǎn)化情況。

結(jié)論：動(dòng)能和彈性勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化。

教師演示拉開(kāi)的弓把箭射出去的過(guò)程。

學(xué)生在教師的指導(dǎo)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(shí)例均說(shuō)明動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。

4. 機(jī)械能守恒——《想想做做》

教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材對(duì)學(xué)生提出問(wèn)題：鐵鎖擺回時(shí)會(huì)碰到鼻子嗎？教師引導(dǎo)學(xué)生分析研討，為什么沒(méi)有碰到鼻子？

師生達(dá)成一致：鐵鎖會(huì)與空氣摩擦，受到空氣阻力的作用，一部分動(dòng)能或重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成了空氣和鐵鎖的內(nèi)能，總的機(jī)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(huì)停下來(lái)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(jī)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(dǎo)學(xué)生小結(jié)：“如果只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能的總和不變，或者說(shuō)，機(jī)械能是守恒的。”這個(gè)“如果”表達(dá)的就是一種無(wú)任何摩擦的理想狀態(tài)。

5. 風(fēng)能和水能的利用

教師播放視頻，引導(dǎo)學(xué)生分析其中的能量轉(zhuǎn)化，適時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行愛(ài)科學(xué)、愛(ài)祖國(guó)的教育。

6. 隨堂練習(xí)

學(xué)生以小組為單位，進(jìn)行活動(dòng)體驗(yàn)式練習(xí)：

（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(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化

（三）教學(xué)小結(jié)——說(shuō)說(shuō)你的感受或收獲

1.機(jī)械能中的動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。

2.分析機(jī)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(duì)應(yīng)的某種形式的能在量上就發(fā)生了增減，根據(jù)這個(gè)量的增減來(lái)確定能的轉(zhuǎn)化方向。

（四）板書(shū)設(shè)計(jì)

§11.4 機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化

一、機(jī)械能：動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的總和

二、動(dòng)能和勢(shì)能間可以相互轉(zhuǎn)化

1. 動(dòng)能 ? ? ? ? ? ?重力勢(shì)能

2. 動(dòng)能 ? ? ? ? ? ?彈性勢(shì)能

三、機(jī)械能守恒

1. 條件：只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化（不計(jì)摩擦或一切阻力）

2. 結(jié)論：機(jī)械能總和不變

（五）教學(xué)評(píng)析

隨著課程改革的深入，高效課堂已成為理論界與實(shí)踐界努力研究和探索的熱點(diǎn)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(shí)間內(nèi)，以學(xué)生為本，學(xué)生探究糾結(jié)處，老師講在核心處，疑問(wèn)的產(chǎn)生、思想的碰撞以及知識(shí)的生成，都在自主、互助、合作中完成，教師創(chuàng)設(shè)情境，給予學(xué)生這樣一個(gè)舞臺(tái)，讓學(xué)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(dá)到教學(xué)相長(zhǎng)的境界。

“以實(shí)驗(yàn)+實(shí)例為教學(xué)主線”，充分體現(xiàn)了“以學(xué)生為主體，把課堂還給學(xué)生”的理念，是這節(jié)課最大的亮點(diǎn)。教師結(jié)合教材和學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，利用自制教具、多媒體教學(xué)等手段，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)自主探究、合作互助的舞臺(tái)。在學(xué)生進(jìn)行每一次實(shí)驗(yàn)和實(shí)例的探究、體驗(yàn)過(guò)程中，教師注重引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析物理現(xiàn)象和物理過(guò)程，嘗試用所學(xué)知識(shí)解釋現(xiàn)象，進(jìn)而推理得出結(jié)論。這樣的設(shè)計(jì)，使學(xué)生感悟到明確而清晰的推理過(guò)程，提高了邏輯思維能力、語(yǔ)言表述能力和綜合運(yùn)用能力，為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

整個(gè)課堂充分體現(xiàn)了生活物理、快樂(lè)物理的課程理念，是這節(jié)課的又一個(gè)亮點(diǎn)。“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”是物理課程理念的內(nèi)容，也是物理教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的目標(biāo)之一。以“勇敢者的游戲”引入新課的設(shè)計(jì)，將學(xué)生置身于社會(huì)環(huán)境、生活環(huán)境、自然環(huán)境中，將書(shū)本中的概念、原理與社會(huì)、生活和自然聯(lián)系起來(lái)，增加學(xué)生的親切感，有利于學(xué)生同化新知識(shí)。通過(guò)對(duì)大量的生活實(shí)例進(jìn)行分析，使學(xué)生在積極主動(dòng)的生活體驗(yàn)中加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，同時(shí)感受到生活的每一方面都與物理學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步息息相關(guān)。利用多媒體資源、自制教具等，組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、互助合作，運(yùn)用物理知識(shí)解決生活中的實(shí)際問(wèn)題，讓學(xué)生深刻感受到科學(xué)的真實(shí)性，消除對(duì)科學(xué)的神秘感，讓學(xué)生體會(huì)到生活中處處有物理。

從教學(xué)效果來(lái)看，整個(gè)的課堂設(shè)計(jì)較為合理，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更提高了學(xué)生的動(dòng)手能力和與人交流的能力，教學(xué)內(nèi)容完成得很好，時(shí)間分配合理，課堂氣氛活躍，師生互動(dòng)和諧，實(shí)現(xiàn)了高效、有效的教學(xué)。endprint