动能 势能 机械能

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第十二章 机械能和内能
一． 动能 势能 机械能
一．教学设计思路：
能是物理学中最基本、最重要的概念，也是一个抽象的概念。它贯穿在整个初中物理教学中。
本章导言围绕汽车的发动机，提出了一些可能在有的学生头脑中存在很久的问题，旨在激发学生的学习兴趣，通过本章的学习，这些问题将得到解决。本章导图是一辆在沙漠中疾驶的赛车，由于路面不平，正在上下颠簸，既能显示动能与势能之间的相互转化，同时也说明了汽车有强劲的发动机。在导图的背景中隐含着一个钟表，旨在使学生由汽车发动机联想到其他机械装置同样也具有“发动机”。实际上，任何一个机械装置的“发动机”，其工作过程都是为了实现能量的转移或转化。
本章共四节内容，由于动能、重力势能、弹性势能的概念在8年级的教学中已经出现，有关它们的一些现象，学生并不陌生。因此，第一节在原有知识的基础上进一步定性地研究影响动能、势能大小的因素和动能势能间的相互转化；第二节结合分子动理论的知识，采用类比的方法介绍内能的概念、内能与温度的关系以及物体间内能转移的方式——热传递和热量的概念；第三节引导学生探究物质的比热容这一重要的物理属性，并在此基础上进行物体吸热、放热的简单计算和应用比热容的知识解释有关现象；第四节说明了内能与机械能之间的相互转化以及它的应用—热机，介绍了燃料热值的概念和由于燃料燃烧造成的环境问题。
本节从学生前面没有接触过的“公路限速”和“滑板下滑”两个实例提出问题，既能激发学生的学习兴趣，同时又揭示了本节要研究的内容——动能、势能及其相互转化。本节安排了三个探究活动，并结合实例分析来进行说明。第一个探究活动中穿插了一条“信息快递”,目的是要纠正学生可能存在的错误观念，便于顺利得出结论。在三个活动中都用到了“控制变量法”，且活动过程的设计也逐步放开，能很好的培养学生的实验能力。接着，教材安排了“观察摆球的动能和势能的转化”活动，目的是要学生通过观察和思考，发现能量之间的相互转化，同时渗透机械能转化与守恒的思想。“生活·物理·社会”安排了一段关于“大海中蕴藏的机械能”的短文，目的是拓宽学生的知识面，激发学习兴趣。
本设计重视科学方法的教育，注重培养学生观察、动手、实验、分析、概括、总结能力，尽量使课堂更好地适应学生的个性发展和自身需要，并使之得到充分的发展和展现。
二．教学流程图：
　
三．教学目标
1．知识与技能
　　(1)知道什么是机械能，知道动能、势能与哪些因素有关。
(2) 知道动能和势能可以相互转化。　　
2．过程与方法
（1）组织学生通过实验和对比的方法探究动能和势能与哪些因素有关。
（2）组织学生通过观察实验、分析推理的方法认识动能和势能转化过程的实际应用价值。
3．情感态度和价值观
　（1）通过演示实验、实例分析激发学生对科学的求知欲，提高学习物理的兴趣，增强学科学、用科学的意识。
（2）引导学生分析、讨论在实验的过程中出现的新问题，培养学生实事求是，敢于质疑的科学素养和合作交流的人文素养。
四．教学重点
动能、重力势能、弹性势能、机械能的基本概念；决定动能、重力势能、弹性势能大小的因素。
五．难点
对能的概念的理解及解释动能和势能相互转化的现象。
六．教学资源
长木板（2条）、小车、砝码、大小木块四块、刻度尺、卡片、
橡皮筋、沙盘、带钉的小木桌、单摆球
七．教学过程（两课时）
步骤 教师活动 学生活动 活动目的
（一）课题引入（二）探究动能大小与哪些因素有关（三）探究决定弹性势能大小的因素（四）探究决定重力势能大小的因素（五）动能和势能的转化（六）小结（七）作业 第一课时1.安排一位同学出拳击墙2.播放一组动画：叉车将一重物举起；汽车在行驶过程中遇到限速牌；儿童游乐场中一小朋友从滑梯上加速滑下。问：由以上得到什么启示或有什么问题？3.教师总结：叉车、高速行驶的汽车、从滑梯上滑下的小朋友都能对其他物体做功，物理学中说他们具有能。4.组织学生观察图12—3和12—4，有什么共性？分析它们的共性，得出能量和动能的概念：一个物体如果能够对另一个物体做功，这个物体就具有能量。（强调是“能够”，而不是“正在”或“已经”）物体由于运动而具有的能叫动能。1.提出动能的大小与哪些因素有关？根据学生的猜想，删除不必要的因素，将其它因素进行优化组合，归结到速度与质量两个问题。2.设计实验前的思考：（强调控制变量的思想）问题一：同一小车或小球从不同高度由静止滑下，到达水平面时速度大小相同吗？问题二：质量不同的小车或小球从同一高度由静止滑下，到达水平面时速度大小相同吗？问题三：通过观察什么来判断物体动能的大小？（木块被撞后移动距离的远近）3.安装实验装置，进行实验。先用同一小车从不同高度由静止滑下；再在小车上放砝码，改变小车的质量，让小车从同一高度由静止滑下。4.总结实验结论： 运动物体动能的大小与物体的质量和速度有关，物体的质量越大，速度越大，它具有的动能就越大。请学生举出一些应用动能做功的实例。第二课时复习：1.回顾能的概念和决定动能大小的因素。（提问）2.回顾物体的势能分为弹性势能和重力势能3.由上好发条的玩具汽车松手后能自动前进，说明弹性势能也能做功。4．演示实验：套有橡皮筋的卡片在压平后松手能自动跳起来。不将卡片放平，观察放手后的情况又怎样？5．结论：物体由于发生弹性形变而具有弹性势能。 在一定限度内，形变越大，形变物体的弹性势能就越大。6．请学生举出一些应用弹性势能做功的实例。1．演示实验：将木块举高，让其自由落下，将小桌打入沙中。2．提出问题： ⑴这种做功的本领是由什么产生的？ ⑵通过观察什么可以知道其做功本领的大小？ ⑶想一想，要想将小桌打得深一些，可以采取哪些方法？3．结论：物体由于被举高而具有的能叫重力势能。 物体的质量越大，被举得越高，重力势能就越大。1．介绍实验装置单摆，告诉学生实验中观察什么？（下落和上升过程中，速度大小的变化与高度的关系）2．演示实验。3．提问观察到的现象，分析这一现象，说明了什么问题？4．概括得出结论：动能和重力势能之间可以互相转化。5．请同学运用类比的方法，举出一些弹性势能和动能转化的例子；举出一些重力势能与弹性势能相互转化的例子。生活·物理·社会大海中蕴藏的机械能1．指出动能与势能的统称为机械能2．知识结构：机械能动能质量越大，速度越大，动能越大势能重力势能质量越大，举得越高，重力势能越大弹性势能弹性形变越大，弹性势能越大3.动能和势能可以相互转化。 请一位同学出拳击墙，一次轻击，一次重击。重击时不敢与墙相碰。观察、思考、交流观察、思考、讨论请学生根据生活经验进行猜想。设计实验：请学生先总结，再进行概括。学生举例学生回答让学生分析跳起来的原因发生形变的橡皮筋对卡片做功。跳不起来或跳起高度小学生举例回答：拉长弹弓的橡皮筋将“子弹”射出；钟表发条上得越紧，走的时间越长等学生观察讨论后回答：将锤举得更高或用重一点的锤头可以将“桩”打得更深。学生观察后回答向下滚动时，速度越来越快，动能越来越大，重力势能越来越小；上升时，速度越来越慢，动能越来越小，重力势能越来越大。形成整节课的知识网络 利用实验调动学习兴趣引发学生提出有研究价值的问题激发课堂气氛，培养概括能力使学生产生疑问，激发学习的兴趣。通过实验的设计归纳培养学生归纳、推理能力，同时达到渗透物理学研究方法的目的。加强课本知识和生活实际的联系巩固所学知识学会归纳知识在学生对探究弹性势能大小的因素掌握后，再来探究决定重力势能大小的因素就会比较顺手，此探究放手让学生去做，以培养学生独立实验能力通过观察思考总结，培养学生逻辑概括能力开发和利用课程资源，将生活与物理相联系 学会归纳知识网络
八、教学反思
课题引入
小结与作业
动能概念
举例总结
活动三 观察摆球的动能和势能的转化
观察实验并讨论
结论
活动二 探究弹性势能、重力势能大小与哪些因素有关
分析与猜想
实验探究
结论
活动一 探究动能大小与哪些因素有关
分析与猜想
实验探究
结论
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