《机械能及其转化》教学设计

◎设计者：牡丹江市第十六中学 吕智忠

◎评析者：牡丹江市教育教学研究院 邓晓琼

《机械能及其转化》教学设计

◎设计者：牡丹江市第十六中学 吕智忠

◎评析者：牡丹江市教育教学研究院 邓晓琼

（本课选自人教版义务教育课程标准教科书《物理》八年级下册第十一章第4节。）

一、学情分析

本节课是在学习了动能和势能的基本概念的基础上，针对机械能及其转化的教学课。对于学生来说，动能和势能方面的知识比较抽象，较难理解，学生通过直接的理性分析得到应有结论的能力有待培养。本节课既是对机械能知识的学习、深化和提高，也是对高中阶段机械能守恒知识的准备和铺垫。

二、教材分析与处理

（一）教材分析与处理

本节内容由“机械能及其转化”“水能和风能的利用”两部分构成，教学的重点是动能和势能之间的相互转化。教学的关键是“实例分析”，所以在指导学生学习的过程中，要注意联系机械能转化在生产、生活中的应用，要学生明确机械能变化的具体过程，学会分析机械能的转化。通过实验和实例让学生感受到机械能转化知识在实际应用中的价值。

对于本节课的教学，要注意做到“三个注重”。在教学过程中，第一要注重实验教学。利用与教材内容相适应的演示实验引导学生从感性入手，明确实验的目的，清楚具体的过程。结合观察到的实验现象，从速度的变化、高度的变化到能量的变化各个角度去认知能量的转化。第二要注重实例分析。让学生分析、讨论生活中的实例，如过山车运行、玩蹦蹦床、拍皮球等过程中物体高度、速度和弹性形变程度的变化，进而讨论动能和势能的变化情况。引导学生掌握分析问题的科学方法，强化学生的感悟、理解、应用进程。通过视频播放我国水能和风能利用情况，使学生不仅了解水力发电过程（能量的转化），也使学生对我国在这方面取得的成就感到自豪，使学生的爱国之感油然而生。第三要注重初、高中知识的衔接。对机械能守恒和机械能不守恒的常见情况进行引导分析，激励学生积极思考，拓展学生对知识的认识。

（二）教学目标

知识和技能：

（1）知道动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。

（2）能通过生活中的实例认识“物体的动能和势能的相互转化”；能解释与机械能转化有关的现象。

（3）通过实例认识“能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以互相转化”。

（4）通过水能和风能的利用知道人类如何利用机械能转化来解决实际问题。

过程与方法：

（1）通过观察典型的物理现象，引导学生发现并分析其中包含的物理知识和物理原理。

（2）培养学生用能量转化的观点分析问题的能力。

情感态度与价值观：

通过“水能和风能的利用”“科学世界”“人造地球卫星”，结合我国航天事业的发展，对学生进行爱国主义教育。

（三）教学重点

知道动能、重力势能和弹性势能统称机械能；通过实验和实例分析，知道动能和势能可以相互转化。

（四）教学难点

通过实验和实例知道动能和势能是如何相互转化的。

三、教学媒体

多媒体课件、自制教具、实验器材。

四、教法、学法与教学手段

（一）通过实验、视频、动画为学生认识和分析动能与势能的相互转化提供直观感性材料。

（二）为学生提供一种分析动能和势能相互转化的思维方法：高度换速度，形变换两“度”（即高度和速度）。以高度的降低换取速度的增加，反之亦然，以高度的降低或速度的减小来换取物体形变的发生或增大，反之亦然。

（三）利用多媒体教学的优势为学生提供资源支持，加大容量，增加练习机会，感悟不同现象中的动能和势能的转化。

五、教学流程图

六、教学过程

（一）导入新课

教师：我们先来看一个勇敢者的游戏。

教师播放视频。惊险刺激的场面，激发学生兴趣，引发学生思考。通过创设学生感兴趣的问题情境，引领学生进入学习状态。

（二）新课教学

1.机械能

教师：请同学们共同回忆一下动能的意义，影响动能大小的因素；重力势能的意义及影响因素；弹性势能的意义及影响因素。

教师在学生充分回顾、交流的基础上，总结提升：动能、重力势能、弹性势能统称为机械能。在国际单位制中的单位是焦耳（J）。

2.动能和重力势能之间的相互转化

教师演示滚摆实验并引导学生观察、提出问题：你看到了什么现象？为什么滚摆下降后又自动上升？

学生分组进行实验，感受滚摆的运动情况。小组合作，共同探究分析，关注三个要素：滚摆质量、滚摆的运动速度、滚摆离开地面的高度。并注意在全过程中哪些因素变了，哪些因素没变？

学生讨论后交流展示：

没变的是质量，变化的是——速度、高度。

a.下降：质量不变，速度增大，高度变小。

分析：高度减小则重力势能减小了；下降速度增大了则动能增大了。

学生得出结论：增大的动能是由减小的重力势能转化而来的，即此过程是重力势能转化为动能。

b.上升：质量不变，速度减小，高度增大。

分析：高度增大了则说明重力势能增大了，而上升速度减小说明动能减小了。

学生得出结论：动能和重力势能之间可以互相转化。

学生利用桌面实验器材探究并交流、展示溜溜球中的能量转化过程。

学生阅读教材《科学世界》内容，通过自主学习，了解并交流人造地球卫星运动中的能量转化。

3.动能和弹性势能之间的相互转化

教师演示实验，运动的小球与弹簧之间的能量转化。

教师引导学生小组合作，共同分析运动的小球与弹簧之间的能量转化情况。

结论：动能和弹性势能之间可以相互转化。

教师演示拉开的弓把箭射出去的过程。

学生在教师的指导下，小组共同分析并交流分析能量的转化。

师生共同小结：以上实例均说明动能和势能可以相互转化。

4.机械能守恒——《想想做做》

教师根据实验器材对学生提出问题：铁锁摆回时会碰到鼻子吗？教师引导学生分析研讨，为什么没有碰到鼻子？

师生达成一致：铁锁会与空气摩擦，受到空气阻力的作用，一部分动能或重力势能转化成了空气和铁锁的内能，总的机械能损失了一些。这样就不难解释滚摆和单摆为什么最终会停下来了——滚摆、单摆与空气之间有摩擦，滚摆的摆轴与悬线之间也有摩擦，机械能有一部分转化成了其他形式的能，总量有所减少。

教师引导学生小结：“如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。”这个“如果”表达的就是一种无任何摩擦的理想状态。

5.风能和水能的利用

教师播放视频，引导学生分析其中的能量转化，适时对学生进行爱科学、爱祖国的教育。

6.随堂练习

学生以小组为单位，进行活动体验式练习：

（1）单摆中的能量转化

（2）弹力球中的能量转化

（3）罐子爬坡过程中的能量转化

（三）教学小结——说说你的感受或收获

1.机械能中的动能、重力势能、弹性势能可以相互转化。

2.分析机械能转化的思维模式是：质量、高度、形状三因素发生了变化，则它们所对应的某种形式的能在量上就发生了增减，根据这个量的增减来确定能的转化方向。

（四）板书设计

§11.4机械能及其转化

一、机械能：动能、重力势能和弹性势能的总和

二、动能和势能间可以相互转化

三、机械能守恒

1.条件：只有动能和势能相互转化（不计摩擦或一切阻力）

2.结论：机械能总和不变

（五）教学评析

随着课程改革的深入，高效课堂已成为理论界与实践界努力研究和探索的热点课题。什么是高效课堂？高效课堂高在哪里？高效就是在有限的时间内，以学生为本，学生探究纠结处，老师讲在核心处，疑问的产生、思想的碰撞以及知识的生成，都在自主、互助、合作中完成，教师创设情境，给予学生这样一个舞台，让学生尽情地去挖掘自己的潜力，从而摆脱教师“一言堂”的困境，甚至达到教学相长的境界。

“以实验+实例为教学主线”，充分体现了“以学生为主体，把课堂还给学生”的理念，是这节课最大的亮点。教师结合教材和学生的生活经验，利用自制教具、多媒体教学等手段，为学生创设自主探究、合作互助的舞台。在学生进行每一次实验和实例的探究、体验过程中，教师注重引导学生观察、分析物理现象和物理过程，尝试用所学知识解释现象，进而推理得出结论。这样的设计，使学生感悟到明确而清晰的推理过程，提高了逻辑思维能力、语言表述能力和综合运用能力，为学生今后的学习和发展奠定了基础。

整个课堂充分体现了生活物理、快乐物理的课程理念，是这节课的又一个亮点。“从生活走向物理，从物理走向社会”是物理课程理念的内容，也是物理教师进行教学设计的目标之一。以“勇敢者的游戏”引入新课的设计，将学生置身于社会环境、生活环境、自然环境中，将书本中的概念、原理与社会、生活和自然联系起来，增加学生的亲切感，有利于学生同化新知识。通过对大量的生活实例进行分析，使学生在积极主动的生活体验中加深对所学知识的理解，同时感受到生活的每一方面都与物理学的发展和进步息息相关。利用多媒体资源、自制教具等，组织学生进行实验探究，引导学生自主学习、互助合作，运用物理知识解决生活中的实际问题，让学生深刻感受到科学的真实性，消除对科学的神秘感，让学生体会到生活中处处有物理。

从教学效果来看，整个的课堂设计较为合理，不仅激发了学生的学习兴趣，更提高了学生的动手能力和与人交流的能力，教学内容完成得很好，时间分配合理，课堂气氛活跃，师生互动和谐，实现了高效、有效的教学。

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❖编辑/王一鸣