【教学设计】第六节-合理利用机械能

1第六节合理利用机械能课标要求：⑴通过本章内容的教学，让学生初步理解动能、势能、机械能的概念。⑵采用实验探究的方法让学生知道决定动能、势能大小的相关因素。⑶能用实例说明动能、势能及它们的转化。⑷通过查阅资料让学生认识到能量是与人们正常生活、生产息息相关的，以增强合理选用能源的意识。教材分析：本节编写思路是：首先通过学生在日常生活中常听到关于“能”方面的俗语，如风能、水能、电能、太阳能、能源等，引入“能”这个概念，同时通过图8—32不同形式的能与功的联系的图示，进而抽取出能的基本含义，即物体具有做功的性能或本领。与此同时，介绍做功与能量的转化关系，以及能量的单位。最后重点落在机械能（动能和势能）的探究上，教材先后安排了两个实验探究活动：一是探究动能的大小跟哪些因素有关；二是势能的大小与哪些因素有关。在第一个实验探究之前安排了一个“加油站”，目的是帮助学生在实验探究中，能应用“加油站”补充的知识去获得实验探究的结论。在两个实验探究之后，教材还安排了滚摆和单摆两个演示和介绍玩具蹦蹦杆，目的是让学生通过观察与思考，发现动能与势能的相互转化，以渗透机械能转化与守恒的思想观点。信息窗中关于风能与水能利用的介绍，目的是上学生认识风能和水能这些可持续发展的能源的价值和意义，同时也让学生知道人类利用自然的历史源远流长，进而悟出人与自然和谐发展的道理。措施与建议：⑴能是物理学中最重要的概念之一，由于它比较抽象，所以在引入能量概念前应尽量多举实例（课本因篇幅限制，仅以图示的方式在固体、液体和气体中各举一例），如流动的水、风、张开的弓都能够对其它物体施力，并能够使其在力和方向上移动一段距离，即都能对其他物体做功。接着指出，如果一个物体能够做功，就说它具有能。针对实例中共同存在着的“有做功的能力这一因素，进而推出动能、势能和机械能的概念。在引入能量的单位时，适度介绍功与能之间的关系，让学生初步认识到“功是能量转化的量度”。这里教学尺度把握很重要，不宜深入介绍。⑵实验探究1和2是本节内容和重要环节。教学中要注意营造科学探究的气氛，引导学生积极参与，让他们自己得出决定动能、势能大小的相关因素，以增强学生的成功感。⑶实验探究1是研究动能大小与哪些因素有关的活动，是在“加油站”中所提供的两点结论的基础上之上完成的。其中第一点“小球到达底端的速度只与高度有关”要结合学生的感知来认识；第二点要结合功能关系做必要的推论：被撞击2的木块在平面上运动的距离越长，说明木块克服摩擦做的功越多，表明木块被小球传递给木块的动能越大。经“越长—越多—越大”这一过程的分析，将木块移动的距离与运动到底端时的小球的动能联系起来了。注意：这里的观察对象是木块，研究对象是滑到斜面底端的小球。在此基础上设计两组实验。第一组是观察同质量的钢球从不同高度沿斜面滑下的情况，得到质量相同时，速度越大，物体的动能越大的结论。第二组实验是观察不同质量的小球从同一高度滑下的情况，得到速度相同时，质量越大物体的动能越大的结论。综合分析两组对比实验的结果得到：物体的动能与物体的速度、质量有关。⑷实验探究2是研究势能大小与哪些因素有关的活动。为达到探究的目的，课本中设计了两组对比实验，分四步完成。第一组实验分别让同质量的重物从不同高度自由下落撞击放置在沙箱中沙表面上的小方桌，比较小方桌用铁钉做的四条腿下陷的越深，则说明重物撞击小方桌，对小方桌做得功越多，从而可以比较重物开始下落时势能的大小，得出在质量一定时，物体高度越大，其重力势能越大的结论。第二组实验分别让不同质量的重物，从同一高度自由下落撞击小方桌，下陷和越深，重物对小方桌做的功越大，重物在下落时的势能也越大，进而推出在高度一定时，质量越大的物体重力势能越大结论。综合分析得出：物体被举得越高，质量越大，其重力势能就越大。⑸在动能和势能相互转化的教学中，可以先竖直上抛一个乒乓球，针对乒乓球上升、下落这一事实来分析乒乓球动能、势能的转化。再做滚摆实验，启发学生来分析滚摆在运动过程中动能、势能的相互转化。至于滚摆上升高度逐渐降低的原因，可以向学生解释。这里要多举实例，除了课本中的单摆、蹦蹦杆外，要启发学生列举生活中的实例来说明物体的动能、势能，以及它们的转化。⑹教学中还应注意，位于高处的物体能够做功，实际是通过位于高处的物体在下落过程中，它的势能转化为动能来实现做功的，这与物体因运动而能够做功是不同的。⑺课本在“信息窗”中提供的阅读材料不但可以丰富学生的知识，同时也渗透了情感教育。通过阅读让学生感受到物理就在我们身边，它不仅生动有趣，而且具有实用价值。针对水能的利用，结合当前我国正在兴建的三峡水利工程的介绍，适时进行爱国主义教育。教学目标知识与技能⑴知道动能势能的概念。⑵在探究实验中理解影响动能势能的因素。⑶在用能量的初步知识理解分析简单的实际问题。过程与方法⑴通过观察认识动能势能的存在。⑵通过归纳概括得到动能势能的概念。3⑶在讨论探究实验中总结影响动能势能的因素。情感态度与价值观通过探究实验和合作学习，培养学生严谨的科学态度、敢于探索创新的科学精神及交流合作的团队意识。教学准备：课件、铁球等教学设计首先请同学们欣赏一段录像（有关能源的片断）.看罢录像，请同学谈感受。观察思考。谈感受。引入课题组织学生展示。引导学生竞争,尽力列举出所熟悉的能量形式。引领学生进一步了解常见的能量形式。展示有关“能源”的资料.小组讨论：举出学生所认识的能量。新课学习1、了解能量课件展示：流动的水冲断桥梁、转动的风车带动了发电机运转、运动的汽车撞翻了木箱、飞来的子弹穿过靶心。从能的角度归纳录像物体所具有共特征:物体都在运动中,都在对外做功。物体由于运动而具有的能叫动能。2、动能概念出示：城市街道上车辆的最高行驶速度表。提问：为什么要对机动车的行驶速度进行限制?引导学生理清实验顺序及注意事项。提问：让不同质量的铁块球在斜面上下滑时应注意什么?让相同质量的铁块球沿斜面下滑时应注意什么?相同质量的铁块球如何沿斜面下滑?为准确解释以上问题。组织学生合作探究动能的大小与什么因素有关,可参考书中14.1—2实验，也可自行设计研究。让小组汇报探究结果并解释车辆限速问题。追问：公路上行驶的大货车什么样的货车的动能大?强调科学的研究方法——控制变量法：利用背景材料,分析质量与速度谁对物体的动能影响大。指导学生读书,自主设计实验并总结,小组交流收获。教师阐明弹性形变的概念。设疑：静止高山顶的一块大石头是否具有重力势能？引导学生理解被举高的物体具有重力势能，但未对外做功表现出来。组织学生阅读课后习题,自选解答：引导学生谈收获,并找出对于本课的知识存在的疑问。看图表.学生猜想、讨论课文、讨论实验步骤。学生分析.答：不同质量的铁球在同一高度下滑,保持相同高度的实验前提。回答：相同质量的铁球从斜面的不同高度下滑,从而研究动能与速度的关系。分组实验、讨论、归纳：质量相同的物体,运动的速度越大,它的动能越大；运动速度相同的4物体,质量越大,动能越大。汇报研究结果。回答“汽车限速”问题。讨论回答。思考讨论：速度对动能的影响大。阅读课文小组探究,展示实验及讨论成果,归纳：物体由于被高举而具有的能量叫重力势能；物体由于弹性形变而具有的能量叫弹性势能。影响重力势能的因有物体的质量和高度；影响弹性势能的因素有物体的弹性形变。能量的单位都是焦(J)。学生思考。解答课后习题。总结回答。3.影响动能大小的因素4.势能的概念及影响势能大小的因素。能量转化内容的学习是建立在对决定动能和势能大小因素的理解的基础上的。用知识结构的形式板书动能和势能，势能和弹性势能。教师举起一个小球以此提误问学生，被举高的小球是否具有能量？提出疑问激发学生的学习兴趣，培养他们思考问题的学习习惯。教师释放手中的小球，学生观察过程中小球的运动情况，尤其是小球在上升和下落过程高度和速度的变化情况。学生观察演示实验，并进一步思考刚才提出的问题。请个别学生进行分析。从最常见最简单的生活中的现象出发，既能体现出“生活中处处有物理”的理念，又能引起学生的学习兴趣。引导学生说出在小球下落的过程中，小球的速度越来越快即动能越来越大，从而进一步提问：“增加的动能从何而来呢？”初步引入能量转化的概念。学生在教师的引导下，进行思考，初步形成“能量转化”的意识。进一步设疑，并进行引导，培养学生思考问题的能力，并养成通过观察实验现象，思考当中所包含的物理内涵的良好的习惯。三、想想做做①学生分组做滚摆实验，观察实验现象并思考其中的动能和势能是如何变化的。学生完成实验后，对个别学生进行提问。②播放课件：书本92面图14.2—2中三个动能和势能相互转化的例子，让学生通过小组讨论尝试回答。③让学生列举一些生活中常见的能量转化的过程（如机械钟表、单摆等）。演示乒乓球下落后弹起，教师一边演示一边引导学生分析各个过程中的能量转化情况。④教师用自制的弓箭演示射箭的情形，学生观察实验现象，思考当中的能量转化。学生自己动手做实验，并观察实验现象。个别学生分析滚摆在不同阶段的动能和势能的变化情况。学生通过对实验现象的观察，分小组进行分析讨论得出答案。通过学生自己列举生活当中的例子，进一步熟悉能量的转化的概念，加深学生对能量转化的理解。学生观察实验，思考教师提出的问题。引起学生的兴趣。培养学生的动手能力和与他人协作的精神。教师巡堂及时反馈学生实验中的问题。加深学生对能量转化的认识，进一步巩固动能和势能之间可以相互转化的观5点。让学生通过与同学讨论共同解决问题，培养与他人沟通、团结合作的能力。教师点评学生答案。广泛联系实际。通过生活中常见的例子加深学生的感性认识达到巩固认识的目的。教师充分调动学生的主观能动性，体现出学生才是学习的主人翁，激发学生的学生热情。四、机械能①总结动能和势能之间可以相互转化。②引导出机械能的定义。我们已经知道动能和势能之间能相互转化，我们把它们合起来给个名称——机械能，我们这节课学习的就是机械能以及它的能量转化，提出：机械能转化时有什么特点呢？学生通过总结以上的各种例子，得出：动能和重力势能之间可以相互转化。学生领会“机械能”的含义。利用自制的与生活更贴近的教具，引起学生强烈的关注，进一步强化学生效果，体现出“从生活走向物理”的教育理念。板书：能量的转化从能量的转化自然过度到机械能的含义，学生比较易于接受。五、机械能守恒的规律学生分组做课本92页想想做做，教师提出问题：为什么锁打不到鼻子上呢？也就是说锁到达不了原来的高度了。那是否说在能量的转换过程中势能减少了？如果是，为什么会出现这种情况？提示学生思考过程中是否还有其他能量的转化。鼓励学生假想如果没有摩擦力又会怎样？从而引导出能量守恒的规律。强调现实情况下摩擦总是存在的，但为研究问题的方便，当其影响小的时候我们可以忽略不计，认为能量是守恒的。先阅读书本，分组做实验，并思考和小组讨论书本中的问题。一部分学生在教师的引导下，能够说出系绳的地方有摩擦力。一部分学生能大胆猜想：只有动能和势能相互转化的时候，能量的总和应该不变的。学生对能量守恒的前提进行理解掌握。引入对“能量守恒的探究。教师给予适当的引导。培养学生严谨的思维，从实验现象分析出物理规律的科学态度。鼓励学生敢于进行猜想，从而顺利过渡到理解状态。板书：只有动能和势能转化的时候能量是守恒的。既培养学生实事求是的科学态度，又使他们懂得忽略一些问题影响极小的因素来处理问题的方法。《科学世界》人造地球卫星教师结合“婵娥一号”讲述我国航天事业的发展。放映人造地球卫星和“婵娥一号”的录相资料。让学生阅读课本的材料，和同学讨论后完成课后的练习。教师把一个学生的答案投影并评讲答案。学生观看录相，增加对航天科学的了解。学生阅读课本的材料，并独立完成材料后的问题。教育学生关心时事政治。增6加学生对航天科学的兴趣，培养他们热爱科学、热爱祖国的情操。评测与小结①课堂5min测评。②请学生小结本节内容。学生谈自己本节课的收获。培养学生的阅读能力和自学能力。布置作业课本“动手动脑学物理”1、3、4。教师讲评练习，巩固本节所学习的内容。