谈谈《机械能与内能相互转化》第一课时教学环节的设计

摘 要：本节围绕物理知识“从生活走向物理，从物理走向社会”的教学思路，《新课程标准》要求物理课程的设置应贴近学生的生活，从学生身边熟悉的生活现象中探究并认识物理规律，让物理知识与社会实践相结合，体会物理在生活和生产中的实践应用。

关键词：教材分析；教学环节设计；教学反思

一、 教材地位和作用

本节课把《机械能》《内能》知识进行结合，学习这两种能量的相互转化及在生活中的应用，是《功》《机械能》《内能》知识的自然延伸和拓展，同时也是对改变物体内能方式的补充，让学生认识到热传递和做功在改变物体内能方式上的异同。而《功》《机械能》《内能》等相关知识是学好本节课的前提和基础，掌握做功是能量改变的量度，影响机械能大小的因素及影响内能大小的因素等相关知识，为本节课的学习积累了一定的知识储备。

本节课是教材安排两课时中的第一课时，列举对物体做功及物体对外界做功等实例，来说明做功是改变物体内能的又一种方式，同时说明做功伴随着机械能与内能的相互转化；通过列举热传递方式改变物体内能的例子作比较，有助于学生认识这两种改变物体内能方式之间的异同。做好“空气压缩引火仪引燃硝化棉”、“观察点火爆炸现象”实验，是理解机械能与内能相互转化的前提，而且还是热机的压缩冲程和做功冲程的模拟实验，为下节的热机教学作铺垫。

在引导学生得出做功可以改变物体内能时，可以采用学生分组实验、老师的演示实验等形式，通过讨论、归纳方法得出。而这些研究方法中学生的体验式教学思想有着较高的价值和学习意义。

二、 教学环节的设计

1. 通过打气筒打气时，气筒发热现象引入课题。

俗话说“万事开头难”，作为一堂课的“头”——课堂引入是至关重要的。精彩的课堂引入可以一上课就吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣，增强学生的学习积极性，进而提高课堂的教学效率和课堂的教学质量，达到事半功倍的效果。

在本课题引入时，笔者设计三步进行：（1）播放火箭发射“神舟十一号”升空视频，提出火箭升空过程涉及哪些能量？这些能量之间是否可以相互转化？通过火箭升空能量转换作为切入点，简明扼要点出课题，同时适时进行爱国主义教育，介绍我国航天事业所取得的成就，激发学生的爱国热情。（2）复习上一节物体内能与温度关系及热传递方式可以改变物体的内能等知识，为做功方式改变物体内能作铺垫。（3）通过打气筒打气时筒壁发热实验，说明气筒温度升高内能在增大而提出问题：是热传递方式改变了物体的内能？点出本节课所要探究的另一种改变物体内能的方式——做功。

2. 设计多个学生分组实验和演示实验，通过归纳方法得出做功是改变物体内能的另一种方式。

很多学生对“热传递改变物体内能”容易理解，而对“做功改变物体内能”比较陌生。因此要从贴近学生生活来设计实验，如“反复弯折铁丝”、“砂纸摩擦铁丝”、“手指滑过棉线”，通过“弯折”、“摩擦”、“滑过”这些动作让学生感受物体内能的变化，体会与热传递方式改变内能的不同。演示“引火仪压缩空气引燃棉花”实验，让学生认识到火不仅可以点燃，也可以压燃；演示“点火爆炸现象”实验，让学生认识到点燃几滴酒精产生的推力可以把盒盖冲出好远，通过这两个实验让学生感知平時难以见到的物理现象，增加学生的求知愿望。

在总结做功改变物体内能时，可以提两个问题：1.物体内能是否有变化？教师可以引导学生从物体的温度、物体的机械能变化考虑，如果物体的温度升高了，物体的内能就增大；如果物体机械能增大了，物体的内能就减小了（用到能量守恒知识，这部分知识已经在机械能的动能和势能相互转换中学过）；2.提炼实验中出现的“弯折”、“摩擦”、“滑过”、“压”、“推”这些动作，让学生思考：这些动作说明了物体在做什么？学生讨论后可以得出这些动作都体现了有力的作用，并且在力的方向移动了距离，即物体做了功，进而得出做功改变物体内能的结论。

在能量转化中让学生讨论上述活动哪些物体的内能在增大？哪些物体的内能在减小？能量怎样转化？教师可以通过列表的方式要求学生完成，如下表：

表格设计有直观性，有针对性，学生可以根据内能增大还是减小对上述活动进行归类，通过比较，鉴别出哪些活动是内能转化为机械能，哪些活动是机械能转化为内能。培养学生学会比较、归类的方法，提高认知能力。

最后让学生比较热传递和做功在改变物体内能方式上的异同。教师提出采用哪些方法使铁丝的温度升高、内能增大？仅凭铁丝温度升高、内能增大这一现象，能否断定内能的增大是通过热传递方式还是做功方式来实现的？使学生认识到热传递和做功在改变物体内能上的等效性。通过分析，热传递是内能发生了转移，而做功是机械能与内能发生转化，得出热传递与做功在改变物体内能上的不同点。列表如下：

3. 通过“再探打气筒打气”实验，深化所学的知识。

在学生“再探打气筒打气”实验时教师可以设计三个有层次的问题：1.气筒壁发热主要是整个筒壁发热还是局部发热？2.气筒活塞从一端运动到另一端时，活塞有克服筒壁摩擦做功、活塞压缩空气做功两种做功方法，这里主要是哪一种？3.在学生讨论分析出压缩空气做功方式后，提出筒壁内能的改变又经历了哪些方式？在三个问题的基础上，通过抽丝剥茧的方法达到深化所学的知识，使做功和热传递方式改变物体的内能在日常生活中得到了应用。

三、 教学反思和体会

通过“再探打气筒打气”实验，与引入部分前后呼应，通过气筒底部发热现象，解决打气筒发热主要是通过做功方式改变内能，同时气筒壁发热又包含热传递改变内能，达到深化所学的知识，真正做到物理知识从生活走向物理，从物理走向社会的教学思路。

教材上研究做功改变物体内能时，安排了“弯铁丝”、“引火仪压缩空气”两个实验，这两个实验都是做功方式增加物体的内能；而我设计“弯铁丝”、“砂纸摩擦铁丝”、“手指滑过棉线”、“引火仪压缩空气”、“点火爆炸现象”、“火箭升空视频”这些活动中既有做功方式增加物体的内能，也有做功方式减小物体的内能，是对做功改变物体的内能的一种更好的诠释。这些活动放在一起，让学生鉴别哪些活动是做功方式增加物体的内能，哪些活动是做功方式减小物体的内能，可以提高学生的认知水平。

做好“空气压缩引火仪”和“点火爆炸”这两个演示实验是本堂课的关键。但很多教师难驾驭这两个实验，觉得有困难，难于成功。我根据自己的体会谈几点：1. 关于“空气压缩引火仪”，先检查引火仪的活塞与管壁的密封性，如果不密封，可以在活塞上涂少许蓖麻油，起密封和润滑作用。棉花不能用脱脂棉，即使蘸有乙醚也不容易成功，再者乙醚有毒，也不容易买到。实验前先准备好着火点低的硝化棉，把硝化棉撕成半个指甲大的薄薄一层放入引火仪底部，注入新鲜空气，压缩活塞一定要迅速有力，同时，下压的方向一定要尽可能保证竖直，这样容易成功。2. 关于“点火爆炸”装置，找个瓶口较小的饮料瓶（小瓶口说明盖子轻，容易打出），在瓶子底部开个放电管刚好能塞进的小孔，先在饮料瓶中用滴管滴两滴无水酒精，再把瓶盖挂在瓶口（不能旋紧），电子式火花发生器的放电管插入饮料瓶的小孔（靠近饮料瓶的底部），最后静放半分钟，让酒精完全汽化再点火十有八九能演示成功，小瓶盖可以推出10多米远。

总之，这节课是由教师先创设物理情境，在若干个活动的基础上再引导学生分析讨论，最终得出结论。同时通过体验式教学，来增强学生的学习兴趣，培养学生的实验设计及探究能力，更好地掌握学习物理的科学方法。

参考文献：

[1]苏科版教师教育参考[S].

[2]全日制义务教育物理课程标准（实验稿）[S].

作者简介：

繆美根，江苏省昆山市，江苏省昆山市张浦中学。