第二节 能量转化的量度（教案）

第二节 能量转化的量度
一、教学任务分析
“功”概念的引入是从能量转化的角度入手，通过运动员举杠铃、马拉车等实例中能量转化过程的分析，指出为量度能量转化的多少需要引入功，然后通过对实例的观察、分析、对比，归纳出做功的两个必要的因素。功的计算只涉及力的方向与物体移动方向相同的情况，不涉及力和运动方向成角度的问题．但应让学生知道力跟运动方向垂直时力不做功。
功率概念的建立应在实例的分析、讨论、归纳的中完成，让学生的充分参与到教学过程中，使学生分清做功“多少”与做功“快慢”的区别。找出影响做功快慢的因素，培养学生归纳和概括能力，实现从形象的科学现象向抽象的科学概念过渡。建立功率概念之后，应让学生理解功率的概念，知道公式和单位的意义，在教学中也可用与速度类比的方法帮助学生理解功率的意义。
“功”的概念对学生来说是一个全新的知识，教材从能量转化的角度引入主要是由于：①学生对能量有了初步的认识；②学生对不同事例中能量转化的多少凭自己的生活经验也能作初步的判断。但在实例中能量转化究竟应该如何量度，学生还感到比较迷茫，故教师可以借此创设情境，激发学生的需求，让学生主动的建构知识。
学生在具体的实例分析中应该会意识到做功是有快慢的，对于快慢的比较，学生是有经验的，如二册科学中学生曾探究过比较运动快慢的方法。故在功率的教学中，教师应充分激活学生的原有知识，来同化和顺应新知识。
二、教学目标
知识与技能
1.理解功的概念，理解做功的两个必要的因素。
2.知道功的计算公式W=FS，能运用功的计算公式进行有关的计算。
3.知道功的国际单位是焦。
4.理解功率的概念，知道功率是描述做功快慢的物理量。
5.知道功率的计算公式P＝W／t，能运用功率的公式解决实际问题。
6.知道功率的国际单位是瓦，常用单位有千瓦。
过程与方法
1.通过情境中例子的分析，主动建构功和功率的概念。
2.通过对实例、实验的观察、分析、对比，培养学生的分析概括的能力
情感、态度与价值观
1.在教学过程的各环节中，有目的地对学生实施兴趣的培养，激发学生的求知欲。
2.构建轻松和谐的课堂环境让学生感受到学习是一种乐趣。
3.通过父亲翻地图片的教学，培养学生的感恩之心。
三、教学重点和难点
重点：功、功率的概念。
难点：功的两个必要因素。
四、教学设计思想与教学流程
教学设计思想
在能量转化的度量的两课时中，始终把学生学习兴趣的激发和保持作为一条主线贯穿于各个教学环节中，通过创设极具张力的问题情境，使学生产生迫切需要知道为什么的心理气氛，然后引导学生将好奇转化为探究的欲望，通过具体的情境和富有启发性的提问，将学生带入情境之中，以问题激思维，通过多个探究性实验，不断推动学生的思维向纵深发展，从而达成教学目标。
教学流程
五、教学资源与器材准备
　　多媒体课件、粉笔盒、粉笔、讲台
六、教学过程设计及意图
教学过程 设计意图
一、创设情景，引入新课1.展示图片：举重运动员的举重图片。2.引导分析：运动员举重过程中能量是如何转化的？二、进行新课教学（一）学生主动建构功的概念1.实验1：教师拿起粉笔盒模仿举重。提问：和举重运动员相比，谁消耗的化学能多？为什么？引导：在举重过程中化学能转化为物体的机械能的多少和施加在物体的力大小有关。2.实验2：教师举粉笔盒较短一段距离（明显比第一次低）。提问：和第一次比，那一次消耗的能多？你是怎么想的？引导学生分析：人的化学能转化为物体的机械能的多少和物体（允许学生不说出在“在力的方向上”）通过的距离有关。3.实验3：拿起粉笔盒，静止→在水平方向移动和第二次相同的距离→静止。提问：粉笔盒的机械能变了吗？为什么？引导：粉笔盒的高度不变，运动状态不变，机械能不变。引导学生从力的大小，通过的距离两方面和第二次实验比较，有何不同点。4.师生小结：能量转化的多少，和两个因素有关，即：作用在物体上的力，物体在力的方向上通过的距离。能量转化的多少，我们通常用功来量度。上例中，化学能转化为机械能的多少可以用对粉笔盒做了多少功来表示。做功的两个必要因素：①作用在物体上的力的大小；②物体在这个力的方向上通过的距离。（二）深化功的概念1.实验4：教师尝试举起讲台，但讲台没有动。提问：我对讲台做了多少功？引导从两方面分析：①从能的转化的角度：讲台的机械能增加了多少？我有多少的化学能转化为讲台的机械能？②从做功的两个必要因素：讲台没有在力的方向上通过距离。2.学生讨论：①科学中的做功和日常生活中的做工或工作一样吗？试用一些具体的例子来说明。②塔式起重机下挂着重物，在重静止不动、匀速向上运动、沿水平方向移动三种情形中，钢索的拉力是否都对它做了功？（三）功的计算1.公式及单位讲述：通过上面的学习，我们知道，功的大小和两个因素有关，作用在物体上的力越大，物体在力的方向上通过的距离越大，这个力对物体所做的功越多。故科学上规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。思考：这句话是不是可以简单说成“功等于力和距离的乘积”。（教师应强调力和距离的对应关系）公式：W=Fs 单位：1焦（J）＝1牛（N）·米（m）说一说：按照你的理解，试举例说明怎样才算做了1焦的功？2.初步应用 出示例题（见教材）解：略。思考：①在过程1中，人消耗了多少能，最终转化成了哪种形式的能？②在过程2中，人又消耗了多少能，最终转化成了什么能？小结：物体具有做功的本领，是因为它具有能。做功的实质就是能量转化的过程，力对物体做了多少功，就有多少能量发生了转化。因此，可以用功来量度能量转化的多少，能量的单位与功的单位一样，也是焦。3.学生练习：课后练习1－3题（四）创设情境1.提问：现在是秋收冬种的季节，你家田翻耕好了吗？是用拖拉机翻耕的还是人工翻耕的？2.出示图片：一位学生的父亲正在翻耕土地。 拖拉机正在翻耕土地感恩教育：飞入字幕（辛勤劳作为了谁？养育之恩，何以回报？）3.提问：你认为翻耕土地的过程中，人和拖拉机有没有做功？为什么？（引导学生从功的两个必要因素考虑） 4.提问：一亩田，人工翻耕可能需要一天，而机器翻耕可能只需要半小时，从做功的角度看或从能的转化过程看，这说明什么？（五）比较做功快慢，建构功率的概念1.提问：做功是有快慢的，你会比较吗？引导：做功快慢和几个因素有关？学生说出比较做功快慢的方法。2.演示：左手和右手分别将一支粉笔和一盒粉笔同时举到相同的高度。提问：你能比较我左手和右手做功的快慢吗？活动：请学生演示另一种比较做功快慢的方法，并说一说他的演示中隐藏的科学方法。3.思考：但在实际生活中，往往可能做功不同，所用的时间也不同，哪你该如何比较？例：甲：3秒钟做功9焦，乙：2秒钟做功4焦，哪个做功快？小结：比较“单位时间内所完成的功”就能比较做功的快慢。科学上把单位时间内所完成的功叫做功率。是专门用来表示做功快慢的一个物理量。4.功率公式：P＝W/t 思考：做功快的一定做功多吗？做功多的一定做功快吗？单位：1瓦＝1焦/秒，1千瓦＝1000瓦，1兆瓦＝1000千瓦提问：生活中瓦的单位你听说过吗？它表示什么意义呢？（引导学生分别从做功的角度，能量转化的角度加表述）引导学生参阅课本图3—15，对功率的单位形成具体概念。（六）初步应用，变式训练1.出示例题：课本例题。由一名学生板演，其他学生自己演算，要求解题规范化。2.说一说：解题时你是怎样想的？点评解题的思路。3.变式：如果起重的功率为2000瓦，那么在0.5分钟内能将多少千克的货物匀速吊起6米高。学生练习。4.讲述：功率是机器的主要技术性能之一，选购机器时要根据实际需要来选择功率合适的机器。功率选择不当，过大会造成机器的浪费，过小会毁坏机器。三、课堂小结及作业布置1.课后练习3、4小题。2.作业本。3.两位同学合作测自已以最快速度上楼梯时的功率。 尽管学生尚未学过影响动能和势能大小的因素，但这并不影响学生根据经验判断具体物体的势能的大小，据于这样的考虑，本环节通过三次实验情境，引导学生从能的转化的角度对做功的概念加以主动的建构能的转化是学生建构做功概念的知识基础，让学生从两个角度分析有没有“做功”，一是使学生的建构更加牢固，二是深化学生对做功两个必要因素的理解。这里的思考目的是使学生关注这样表述的意义，明确公式中F与S之间的对应关系，使学生对公式的理解更加深刻。学生计算的是“功”，思考的是能，通过计算后的思考使学生进一步明确功和能的关系。与学生的拉家常式的引入有利于拉近师生间的距离，形成轻松和谐的课堂氛围。将教材叙述的情境知识还原为贴近学生实际的人和事，与我们实际面对的学生对接，使学生有亲近感、认同感。同时渗透对学生的道德教育。调动学生的原有结构中的“比较运动快慢”的知识来顺应新知识。体现学生的主体性、参与性，同时激发学生学习的兴趣。“瓦”这个单位学生在生活中是听说过的，如灯的功率是“40W”等，将“瓦”这个单位还原于学生的生活，通过描述单位的意义，进一步理解功率的概念。对教材的呈现次序作适当的调整，学生通过具体的计算及思考后，更有利于对讲述内容的理解。
七、教学反思
　　良好的课堂教学情境能有效地促进师生之间进行知识、情感的交流，使学生能够利用原有的知识和体验去积极思考，认识新的知识，获取新的体验。在本节课中，通过运动员举重与教师举粉笔盒的对比情境，使学生一方面回顾旧知，人的化学能转化为物体的势能，另一方面引发了学生的思考，转化为物体的势能哪个多？如何比较？如何度量？通过饶有趣味的比多少，学生不由自主的建构了功的概念。在功率的教学中异曲同工，通过学生家长人工翻地和拖拉机翻地快慢的比较，学生主动地建构功率的概念。同时学生家长辛勤翻地的图片震撼着每一位学生的心灵，养育之情，何以回报！
八、教学资料链接
1.公式Ｐ＝Ｆv的推导及其实际意义
由功率的定义式可知Ｐ＝Ｗ/t，而Ｗ＝Ｆｓ，故Ｐ＝Ｗ/t=Fs/t,而“s/t”表示单位时间内通过的距离，即速度，故公式Ｐ＝Ｆv的完整推导过程为：
公式Ｐ＝Ｆv表示功率的大小和牵引力的大小Ｆ与物体运动的速度有关，在实际的应用中，对于一般机器来说，机器的最大输出功率是一定不变的（从机器的铭牌可知）。如一辆小汽车的发动机的功率为80千瓦，由公式Ｐ＝Ｆv可知，当Ｐ一定时，Ｆ与v成反比，如果想增大机器的牵引力，则不得不减速；如果想提高汽车的速度，则不得不减小牵引力。这就是汽车在上坡时不得不挂低档降低速度，在平滑公路上行驶比一般粗糙路面行驶速度大的原因。
＝Ｆｖ
t
s
＝
F
t
Ｆｓ
t
＝
Ｗ
Ｐ＝
创设情境，引入新课
深化概念
理解概念，明确意义
通过比较快慢，建立功率的概念
初步应用，变式训练
主动建构
功的概念