“動能勢能機械能”教學實錄

曹建軍

（本課選自江蘇科學技術出版社教材《物理》九年級上冊第十二章第一節，系“學科德育精品課程”征集活動精品案例）

為充分發揮課程德育功能，推動學科統籌，將社會主義核心價值觀要求細化落實到各學科課程的德育目標之中，提升綜合育人效果，教育部組織開展了全國中小學“學科德育精品課程”征集展示活動。本人有幸參加了這次活動，執教九年級物理“動能 勢能 機械能”一節，現將教學實錄整理如下：

[設計說明]

蘇科版物理教材將能量知識采取分散難點的方式滲透于相關的知識板塊中，如：學習聲學時就介紹了聲能，學習運動學知識時就介紹了動能，而學習彈力和重力時就介紹了彈性勢能和重力勢能，但在前置學習時只介紹了能量形式，學生只知其然而不知其所以然。因此，第十二章“機械能和內能”集中呈現能量知識。“動能 勢能 機械能”一節是正式揭開能量內涵的起始篇章，將系統地探究有關能量知識的內在。本課設計以充分激趣、動手探究、挖掘德育要素為主線進行教學。

一、教學目標

1. 分析實例，回憶并識別動能、重力勢能和彈性勢能。通過實驗探究，知道影響動能、重力勢能和彈性勢能大小的因素，并能解釋簡單的現象。

2.通過實驗探究和小組合作學習，體會控制變量法和轉換法等物理研究方法。培養學生嚴謹的科學態度，敢于探索創新的科學精神及交流合作的團隊意識。

3. 深入挖掘與本課內容相關的閱兵式、最美司機、抗震救災、高臺跳水等視頻，滲透社會主義核心價值觀教育，培養學生愛國主義精神，增強民族自豪感，激發學生為國家強大而學習的動力。

二、重點難點

重點：知道影響動能、重力勢能和彈性勢能大小的因素，知道動能、重力勢能、彈性勢能之間的相互轉化規律。

難點：動能、重力勢能、彈性勢能之間的相互轉化。

三、教學流程圖

[課堂實錄]

視頻引入：中國抗日戰爭勝利70周年大閱兵視頻片段。

師：這次大閱兵有著滿滿的正能量。請談談你的感想。

生1：看到國家軍事力量如此強大，我感到非常自豪。

生2：我們有如此先進的武器裝備，不怕敵人的侵犯。

（設計意圖：培養學生的愛國主義情感，讓學生為祖國的強大而感到自豪，激發學生為國家強大而學習的動力。）

師：有了先進的武器裝備，國家就有強大的能量。從物理的角度來看，這些武器裝備具有什么能？要回答這些問題，我們先來學習第十二章第一節“動能 勢能 機械能”。

活動一：能量概念的引入

講臺上有小車和小木塊。

師：1.你能讓小車對木塊做功嗎？2.你能讓小車對木塊做更多的功嗎？

學生代表到講臺上演示——觀察演示實驗。

1.推動小車撞擊小木塊，使小木塊運動一段距離。說明小車對木塊做功。

2.用更大的力推動小車，小木塊運動的距離更大。說明小車能做更多的功。

師：物體能夠對另外一個物體做功，物體具有做功的本領，我們說物體就具有能。做的功越多，物體能越多。能的單位也是焦耳。

（設計意圖：讓學生參與課堂，通過實驗使抽象的概念具體化，為學生的進一步探究創設具有啟發性的情境。）

活動二：研究動能

師：物體由于運動而具有的能叫動能。那么影響動能大小的因素有哪些？（小組討論。）

（設計意圖：培養學生的思考能力，鼓勵學生提出合理猜想。）

生：質量、速度。

師：小組合作設計實驗方案，關注以下問題：

A. 怎么改變小車到達水平面的速度？

B. 怎樣使質量不等的小車到達水平面時的速度相等？

C. 怎樣判斷小車動能大小？

D. 實驗的步驟。

（小組討論2分鐘后全班交流）

生1：通過把小車在斜面的不同高度釋放，可以改變小車到達平面的速度。

生2：把質量不等的小車從斜面的同一高度釋放，可以讓小車到達平面的速度相等。

【學生示范：把兩個小車（其中一車中有砝碼）在同一高度同時釋放，兩車同步前進。】

生3：比較小車推動木塊滑行的距離大小。（教師追問這一研究方法是什么方法，答：轉換法。）

生4：這一實驗可以分兩步，第一步：保持小車質量不變，改變速度，研究動能和速度的關系；第二步：保持小車速度不變，改變質量，研究動能和質量的關系。（教師追問：這樣的研究步驟體現的又是什么方法，答：控制變量法。）

師：好！理清了實驗過程的注意事項，下面請小組合作進行實驗，把實驗的結論記錄在實驗的表格中，并歸納實驗的結論。

【分組實驗：利用所提供器材完成實驗探究（斜面、小車、200g鉤碼、小木塊、平板等，實驗時間約3分鐘）。

設計意圖：通過探究活動，讓全體學生經歷基本的科學探究過程，掌握初步的科學探究方法，形成科學探究的品質。

交流展示：請一個實驗小組展示探究過程，一個學生講解、一個學生進行實驗，其他學生可適時補充，分享實驗結論。

設計意圖：培養學生勇于展示、樂于展示、善于展示的能力，培養學生相互合作的能力。學生通過合作實驗可輕松得出：物體的動能大小與物體的質量和速度有關，質量越大，動能越大；速度越大，動能越大。

學以致用：判斷以下事例中物體動能的變化？

1. 播放視頻：“中國百米飛人蘇炳添”的比賽過程，問：蘇炳添起跑階段動能怎樣變化，為什么？

2. 播放視頻：灑水車工作過程，問：勻速前進灑水時，動能怎樣變化？

設計意圖：通過具體的事例，鞏固學生所學知識。結合中國飛人的頑強拼搏，啟迪學生的愛國情懷；通過灑水車滲透環保意識、人類和環境和諧發展的理念。】

活動三：研究重力勢能

師：我們知道物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能，那么影響重力勢能大小的因素有哪些？

小組討論你們的猜想并設計實驗方案。

生1：我們的猜想是重力勢能與質量和高度有關。

生2：我們的實驗方案是利用重物擊打一個小桌，觀察小桌在沙盆中陷入的深度。

【分組實驗：利用所提供器材完成實驗探究（沙盆、小桌、直尺、大小鉤碼等，實驗時間約2分鐘）。

交流展示：一組學生合作展示探究過程，概括實驗結論。

結論：物體的重力勢能與質量和高度有關，質量越大、高度越高，物體的重力勢能越大。】

拓展1：觀看世界冠軍陳若琳跳臺跳水奪冠的視頻，問：陳若琳在跳起到入水的過程中，她的重力勢能是怎樣變化的？

生：先變大后變小，因為她相對水面的高度是先變大后變小。

【設計意圖：世界冠軍陳若琳是南通人的驕傲，通過本事例，鞏固所學知識，激發學生熱愛家鄉的豪情，鼓勵學生奮力拼搏，為國爭光。）

拓展2：觀看汶川地震解放軍空投救災物資的畫面，問：直升飛機在懸停時的重力勢能是怎樣變化的？

生：直升飛機在懸停時因投放救災物資，其總質量不斷變小，因此重力勢能變小。

師：同學們應向人民解放軍學習，在災難面前要挺身而出，勇于擔當，充分利用所學知識去解決實際問題。

活動四：探究彈性勢能

師：發生彈性形變的物體具有做功的本領嗎？

演示：拉弓射箭。弓對箭做功，形變越大，弓形變越大，箭射得越遠，說明能量越大。

師：物體由于發生彈性形變而具有的能叫彈性勢能。你認為影響彈性勢能大小的因素有哪些？請利用尺和橡皮驗證猜想。

學生活動：用尺彈起橡皮，體驗影響彈性勢能大小的因素。

教師歸納：動能和勢能統稱為機械能。

師：判斷閱兵式中出現的武器裝備具有什么能？

1. 飛機，2. 坦克，3. 汽車。

師：武器裝備還有涉及許多其他物理知識，有待我們以后進一步學習，為國家建設作出貢獻。

（學以致用：1. 神舟5號飛船返航，航天英雄楊利偉的重力勢能、動能、機械能是怎樣變化的？

2. 東風21D彈道導彈進入大氣層的速度為10馬赫，具有極強對敵打擊能力，請分析原因。

拓展提升：物體具有能可以對外做功，但事物總是有正反兩面，有的有益，有的有害。）

活動五：請根據今天所學知識，為公共安全設計一句警示語

生1：進入工地要戴安全帽，防止高空墜物。

生2：乘車時不能向車外拋物。

生3：汽車不能超載、超速。

（設計意圖：培養學生社會公德意識、公共安全意識、遵守交通法規意識，增強社會責任感。）

活動六：探究發條小汽車的原理

玩一玩：讓小車動起來，比比誰能讓小車跑得更遠。

猜一猜：拉動車上的線，小車具有什么能？

想一想：能量發生了怎樣的變化？小車還可以進行怎樣的改進？

學生通過玩小車、折小車，觀察內部結構，討論改進方案。

師：用你今天所學知識解釋發條小汽車中的道理。

生1：增加車輪的粗糙度可提高小車的抓地力。

生2：增大發條的彈性可使小車跑得更遠。

生3：小車發條上緊后有彈性勢能，釋放后會變成小車的動能。

生4：小車爬坡時重力勢能增大，說明彈性勢能、動能和重力勢能是可以轉化的

（設計意圖：進一步激發學生的學習興趣，培養學生提出問題的能力，培養學生創新意識，從身邊事例出發，體會從生活走向物理，從物理走向社會。引出新問題，走出課堂。

課堂小結：今天你的收獲是什么？你學到了什么知識？學到了什么方法？有了什么體會？）

生1：動能、勢能和機械能。

生2：我知道三種能量的影響因素。

生3：我們每個人都應該忠于職守，增強公德心和責任意識。

生4：我要努力學習，長大以后為我國武器的研發做貢獻。

生5：看了閱兵式，自豪感油然而生，我要努力學習、報效祖國。

師：同學們說得都很好。老師希望你們努力學習，將來報效祖國。

（設計意圖：培養學生歸納總結的能力，進一步激發學生的愛國情感，在課堂主陣地有效滲透社會主義核心價值觀教育。）