4.3 机械能

第1页（共9页）资源信息表标题第四章4.3机械能关键词能机械能动能势能能的转化能的守恒描述本教学设计包括：一、教学任务分析二、教学目标三、教学重点与难点四、教学资源五、教学设计思路六、教学流程七、教案示例学科初中物理八年级第一册第四章第3节语种汉语媒体格式.doc学习者学生资源类型文本类素材教育类型初中基础型课程作者黄升学单位上海市泸定中学地址中山西路911号[e-mail]第2页（共9页）第四章4.3机械能执教：上海市泸定中学黄升学一、教学任务分析本节学习的主要内容有能量的概念、机械能的形式、影响机械能大小因素以及机械能的转化和守恒。本节是能量的启蒙学习，是后继学习功的原理、电能、内能的基础，对高中能量变化与守恒的进一步学习也有一定的影响。前面所学的机械功知识已经为能的概念建立做好了铺垫，学生对进一步研究机械能所需的感性材料也很丰富，如：拉弓射箭、重锤打桩、水车运转、飞车冲撞、撑杆跳、拍球等等，但对这些现象缺乏仔细观察、理性的思考和科学的归纳。教学中要指引学生以生活实践为基础，利用机械功这个知识杠杆“撬开”能的概念，再利用已掌握的物理方法和实验技能进一步研究机械能的形式、影响机械能大小因素以及机械能的转化。教学中要激励学生主动参与积极合作，在动手设计使物体具有能的小实验和分组实验探究重力势能（动能）与相关因素间关系的实验过程中，获得亲自动手设计实验的乐趣，提高细致观察、科学描述的能力。二、教学目标1、知识与技能（1）知道机械能包括重力势能、弹性势能和动能。（2）知道影响物体重力势能、弹性势能和动能大小的因素。（3）知道重力势能和动能间可以相互转化，能判断重力势能和动能大小变化。2、过程与方法经历重力势能（动能）概念的形成过程、重力势能（动能）与相关因素间关系的实验探究过程以及能的转化研究过程，认识用科学语言描述物理现象和规律的方法，感受实验探究中的控制变量法和猜想、分析、归纳等思维方法。3、情感、态度与价值观（1）通过了解机械能在生活、生产、科技中应用事例，激发学习物理的兴趣。（2）在研究重力势能和动能大小与各自相关因素间关系的实验过程中，感悟同学间的团结、合作与交流的作用。三、教学重点和难点第3页（共9页）重点：研究重力势能和动能大小分别与什么因素有关的实验过程。难点：能的概念和能的转化意义。四、教学资源1、学生实验器材（每六人一套）：大词典、钢（塑料）尺、橡筋、沙槽、橡皮泥、弹簧、自制“重力势能实验器”、大小不同的铁球、滑车、斜面、木块、小球、学生活动卡等。2、演示实验器材：弹簧、滑车、尼龙线、大铁块、乒乓球、滚摆等。3、自制模拟演示PPT幻灯片。五、教学设计思路本设计的基本思路是：先用“具有做功本领的弹簧”的演示实验导入，再让学生设计“使桌面上物体具有能”的小实验，引导学生初步建立能量概念（做功的本领），然后通过“生活现象”的视频，引导学生对机械能形式进行分类，进尔提出新问题：影响重力势能、弹性势能和动能大小因素，再指导各学习小组分别进行实验设计和操作、数据采集和分析，最后各组归纳和交流结论。通过小实验“大铁块砸鼻子”引发学生对“机械能转化和守恒”的进一步研究，引导学生交流生活中能量转化的现象，指导学生设计能量转化小实验，再要求学生总结抛体、自由落体、摆体等的动能和势能变化规律，然后播放视频“机械能转化和守恒”,并利用滚摆实验证明，最后在悬念中结束---滚摆时间长会停下来，用力把乒乓球摔向地面会弹的更高。本设计要突出的重点是：研究重力势能和动能大小分别与什么因素有关。方法是：引导学生经历用控制变量法进行科学探究过程:集体交流猜想；小组自主设计实验方案；教师分层进行实验指导；师生、生生之间共同交流评价各组实验结论。本设计中要突破的难点是：理解能的概念和能的转化意义。方法是：动手设计小实验（使物体具有动能、势能）；交流生活体验（机械能各种形式和相互转化）。完成本设计内容约需2课时。第4页（共9页）六、教学流程1、教学流程图2、教学流程图说明情景Ⅰ演示实验1利用弹簧对小车做功。活动Ⅰ学生实验1小实验：让桌面上的物体也具有机械能，增加能的实际体验。情景Ⅱ视频打桩机打桩、水车旋转、蹦床、帆船等。活动Ⅱ猜想问题：机械能大小与那些因素有关？情景Ⅲ演示实验2情景I演示实验1能量活动Ⅲ学生实验2活动Ⅳ学生实验3活动I学生实验1情景Ⅱ视频机械能的形式活动Ⅱ猜想情景Ⅲ演示实验2弹性势能重力势能动能活动Ⅴ小结情景Ⅳ学生实验4能的转化活动Ⅵ实验交流情景Ⅴ演示实验3视频活动Ⅶ小结第5页（共9页）利用强弱弹簧对比实验证明影响弹性势能大小的因素。活动Ⅲ学生实验2分组实验：研究影响重力势能大小因素。活动Ⅳ学生实验3分组实验：研究影响动能大小因素。活动Ⅴ教学小结教学小结，并提出新问题。情景Ⅳ学生实验4小实验：“大铁块砸鼻子”，引发学生对“机械能转化和守恒”的进一步研究。活动Ⅵ实验交流设计能转化小实验。引导学生推理想象实验中动能（势能）大小的变化情况。情景Ⅴ视频、演示实验3视频：“机械能转化和守恒”。演示实验3：滚摆实验。活动Ⅶ教学小结教学小结，并提出新问题。3、教学的主要环节是本设计可分为三个主要的教学环节：第一环节，建立能的初步概念，认识机械能三种形式。第二环节，用控制变量法研究重力势能（动能）大小分别与什么因素有关。第三环节，认识“机械能转化和守恒”。七、教学示例第一课时（一）引入1、演示实验：利用弹簧对小车做功提出问题：（1）静放放在桌上的弹簧能对这个小车做功吗？（2）不允许拉伸或压缩弹簧，弹簧是否还能做功？（3）若不允许你滚动弹簧，弹簧是否还能做功？（二）新课2、能的概念（1）概念如果一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。能就是物体做功本领。（如前面认识的拉伸的弹簧、滚动的弹簧、高处的弹簧）（2）小实验第6页（共9页）要求学生设计：让桌面上给定的物体（大词典、钢尺、橡筋、弹簧、铁球、滑车、木块、小球等）也具有机械能。（3）问题吊在天花板上静止不动的吊扇是否具有重力势能？3、机械能的形式（1）视频视频：拉弓射箭、重锤打桩、水车运转、飞车冲撞、撑杆跳、拍球等。（2）讨论从物体具有机械能的产生原因角度进行分类，并对类别命名。（3）小结①重力势能：物体处于某一高度时所具有的势能称为重力势能。②弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的势能称为弹性势能。③动能：物体由于运动而具有的能量称为动能。④重力势能、弹性势能和动能统称为机械能。4、实验探究（1）猜想①交流猜想：弹性势能、重力势能和动能大小分别与什么因素有关？②评价猜想：弹性势能（弹性强度、形变程度）、重力势能（高度、质量）、动能（速度、质量）（2）演示实验利用两个弹性强度不同的弹簧证明弹性势能大小与弹性强度和形变程度的关系。（3）分组实验探究重力势能和动能大小与各自相关因素之间的关系。Ⅰ、要求各小组根据学习活动卡提示讨论：确立实验课题、选择实验器材、设计实验步骤、记录实验数据、总结实验结论。Ⅱ、选择有代表性的小组进行交流。Ⅲ、小组实验开始，老师巡回指导，确保各组实验顺利进行。Ⅳ、班级交流：实验步骤、实验数据、实验结论。老师重点点评实验方法的科学性、实验操作的流畅性、数据采集的准确性和小组合作的协调性。实验一：①实验课题：研究重力势能与物体质量、所处高度的关系②实验设计第7页（共9页）③实验记录④实验结论：A、质量相同的物体所处的高度越高重力势能越大。B、高度相同的物体质量越大重力势能越大。实验二：①实验课题：研究动能与物体质量、物体速度的关系②实验设计③实验记录④实验结论：A、质量相同的物体速度越大动能越大。B、速度相同的物体质量越大动能越大。Ⅴ、实验还可以怎样改进？（特别指“自制重力势能实验器”）实验序号物体的质量（千克）所处高度（米）沙子下陷深度（米）物体势能（大中小）123实验序号质量（千克）高度（米）速度大小（大中小）木块被推动距离（米）物体动能（大中小）123第8页（共9页）（4）实验小结归纳得出决定重力势能、动能大小的因素。（三）总结5．由学生小结学习中的收获、思考和问题（1）所获---（如建立知识树）。（2）所思---（如思考实验设计的改进）。（3）所问---（提出后期学习的问题）。第二课时（一）引入1、创设情景小实验：“大铁块砸鼻子”，尼龙线系大铁块制成摆，让大铁块从一个同学鼻子尖处开始静止释放。（二）新课2、动能和势能可以相互转化（1）问题在刚才的实验中，关于机械能的现象有那些观察、思考、疑惑。（2）实验体验利用桌面上器材（橡皮、书本、细线和球制成单摆、带弹簧的圆珠笔等）做动能转化为势能和势能转化为动能的实验。（3）观察思考动能和势能相互转化的规律。（4）实际应用阅读教科书P19、20了解动能和势能相互转化的广泛应用（打桩机、弓箭、水车、洪水、台风、地震、原子裂变、星系运动等）3、机械能守恒（1）问题是否确定大铁块砸不到鼻子？（2）视频“机械能转化和守恒”（光盘“自然科学”中的一个片段）（3）演示实验滚摆实验。（4）讨论①“物体高度不变、速度不变但机械能总量在变化”，是否可能？第9页（共9页）②“皮球下落从地面弹起后高度超过原来高度”，是否有可能？③汽车匀速开上山坡，它的动能和重力势能有怎样变化？（三）总结4、由学生小结学习中的收获、思考和问题（1）所获---（如建立知识树）。（2）所思---（如实验过程的改进）。（3）所问---（提出后期学习的问题，如能量是守恒的吗？）。