《动能和势能(1)》教学设计

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1教材分析

在前两节内容能量的转化及量度的学习和认识简单机械的基础上，学生对能量转化的普遍意义及使用机械过程中的能量转化问题和转化效率有了一个初步的了解.本单元（教科书第4-8节）旨在对几种典型的能量及其转化作进一步的探讨，逐步揭示能量转化和转移中量的关系和方向性，为最后一节“能的转化和守恒”的学习做好全面的铺垫.

教材通过对生活实例的分析，分别导出动能和势能的概念，并安排实验让学生探究决定动能和势能大小的因素，使学生主动地获取知识，并能有效地激发学生的学习兴趣.

2教学目标

知识与技能

（1）知道动能、势能的概念；

（2）通过探究，理解动能、重力势能、弹性势能的大小的决定因素，并能解释简单的现象；

（3）理解动能和势能的相互转化；

（4）能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能之间能量相互转化的现象.

过程与方法

（1）通过类比的方法来启发学生研究动能的大小与什么因素有关；

（2）通过对重力势能的大小与什么因素有关的分组探究，体现以学生为主体的活动、实验、探究的过程，通过对实验现象的观察、分析归纳、推理，让学生体验研究的过程及科学的方法.

情感、态度与价值观

（1）体会科学实验是人们获取知识、认识客观世界的重要途径；

（2）感受探究活动的乐趣和成功的喜悦；

（3）提高学生的语言表达能力和交流能力；

（4）培养学生合作的意识和实事求是的科学态度.

科学、技术与社会

通过生活中有关能量的转化的例子，感受科学技术与社会的相关性，让学生从课堂走进科学，从科学走向社会.

3教学重点和难点

重点：动能与势能的概念及影响因素.

难点：（1）利用多种探究方法探究重力势能与哪些因素有关；（2）解释各种各样的能量转化的实例.

（四）教学设计思想在本节课中通过各种情境为学生提供丰富的感性知识，引导学生对其进行分析得出“运动的物体”、“举高的物体”、“发生弹性形变的物体”能做功，从而让学生主动建构动能、重力势能、弹性势能的概念.以问题情境为切入点，引导学生通过探究活动来了解影响动能、势能大小的因素.通过主动实验，结合生活体验，让学生认识到各种现象中能量的转化.以“过山车”作为探究机械能转化和守恒知识的切入点，激发学生思考.通过实验加推理的方法来得出“动能和势能是可以相互转化的”.4教学流程

5教学资源与器材准备

（1）导入新课：溜溜球、滚摆；

（2）探究影响动能大小的因素：斜面、不同质量的小球、木块；

（3）探究影响重力势能大小的因素：①小木凳、不同质量的钩码、水槽、刻度尺；②空矿泉水瓶、烧杯、水、水槽、沙子、刻度尺；③动能和势能演示器、钩码、 细绳、滑轮.

（4）探究影响弹性势能大小的因素：音乐盒、橡皮筋、纸团.

6教学过程设计

引入新课：一、动能

【创设情境】取出2个溜溜球，让学生上台表演滚摆实验.

两位学生上台展示才艺，其他同学观看.学生给予掌声鼓励.【提问】溜溜球和滚摆在上升下降过程中有什么能量在相互转化？

【齐答】重力势能和动能在相互转化.【讲述】对了，非常好，今天我们就一起来学习有关“动能和势能的知识”.

【板书课题】3.4 动能和势能（1）

【讲述】 物体由于运动而具有的能叫动能.

【举例】图片展示具有动能的物体：正在行驶的汽车、火箭升空、抛出的足球都有动能.

【提问】那风有没动能呢？

【齐答】有.【提出问题】狂风能撼动大树，而微风只能摇动树叶，说明动能有大有小，你能猜想一下动能的大小可能与什么因素有关？

通过一定的事实依据进行猜测则可能有.

【思考讨论（教师可以引导）】

【学生1】（1）和质量有关，人如果被掷出的铅球砸到比投出的篮球砸到，受到的伤害要大得多.

（2）和速度有关，轻轻投出的篮球，人即使被砸到也不很疼，但被急速传来的篮球砸一下，可能就要受伤了.

设计意图以学生曾玩过的游戏为知识的切入点，提高学生学习的兴趣，体现玩中学，做中学的思想.同时让学生上台演示，展示才华，有利于调动课堂气氛，同时对学生有肯定、激励的作用.

【探究影响动能大小的因素】

【引导学生设计实验】现在利用桌面上的斜面、小球、小木块来探究动能的大小是否与物体的质量、运动的速度有关.实验前，我们思考以下问题：

（1）通过观察什么现象知道物体动能的大小不同？

（2）如何控制质量相同的小球撞击物体时的速度不同？

（3）如何控制质量不同的小球撞击物体时的速度相同？

学生阅读课本P90.

【学生2】（1）观察木块被推动距离的远近.

【学生3】（2）取同一个小球从斜面的不同高度滚下.

（3）使它们分别从斜面的同一高度滚下.

设计意图为下面的实验进行铺垫，学生要研究影响动能大小的因素，首先要会比较动能的大小.

【探究问题】（1）探究动能与速度的关系.

方案：把两个相同质量的钢球放到两个不同高度的斜面上令其滚下，到达平面上打击同一个小木块，推动木块做功，根据木块被推动的距离远近来判断钢球具有的动能的大小.

【教师演示实验】边操作边提问.

学生认真观察实验，并记录实验现象.

设计意图培养学生良好的实验习惯，感受实验设计的精髓.

【提问】（1）小车运动到水平面上时的速度是相同吗？为什么？（2）木块被撞后移动的距离是否相同？（3）从高处滚下的小球做功多还是低处滚下的做功多？

【齐答】（1）不同.因为小球在斜面上高度越大滚到水平面时的速度越大；（2）不同；（3）从高处滚下的小球做功多.

设计意图教师演示加深学生的理解.渗透物理学的学科思想：实验研究，建立情景.

【讲述】我们前面学过“一个物体能够做功”，我们就说它具有能.一个物体能够做的功越多，它具有的能量就越大.那么速度大的小球使木块移动距离远，对木块做功多，小球具有的动能大.

【学生总结】

【学生4】质量相同时，速度大的物体能做的功多，表明它具有的动能大.

设计意图总是以学生为主让学生思考回答，体现了学生的主体地位.

（2）探究动能与质量的关系.

方案：将两个不同质量的钢球，从同一位置由静止开始滚下，到达平面上推动木块做功，再观察木块被推动的距离.

【教师演示实验】

学生认真观察实验，并记录实验现象.

【结论】学生回答.

【学生5】速度相同时，质量大的物体能做的功多，这表明它具有的动能大.

【师生总结】物体的动能与质量和速度有关.物体的质量越大，速度越大，所具有的动能也就越大.

【交流结论】物体的动能与质量和速度有关.物体的质量越大，速度越大，所具有的动能也就越大.

【生活中的物理知识】为什么对机动车的行驶限速？

【学生6】汽车的速度越大，动能越大，越不容易刹车，所以要对车辆加以限速.

设计意图将生活中的物理知识联系到课堂教学中，增加学生的学习兴趣，使学生懂得如何解决生活中遇到的问题.

二、重力势能

【过渡】运动的物体具有动能，静止的物体是不是没有能量呢？有的话可能有什么能？

【齐答】有，重力势能或弹性势能.

【引导思考】举高的铅球，落下后砸到脚你会觉得很痛甚至会受伤.说明物体被举高后也具有能量.

【得出概念】物体由于被举高而具有的能叫重力势能.

设计意图用实际生活中的实例引入，更加明白易懂.

【思考】当我们从建筑工地附近走过时，会看到一些安全警示牌，同时你也会特别地小心.请问：（1）这些安全警示牌表示什么意思？

（2）为什么要在建筑工地上设立安全警示牌？

【学生8】（2）这是因为高处的物体具有重力势能，下落时会对人造成伤害.

【举例】同学们都知道被铅球砸到脚会比纸团砸到脚痛得多甚至会受伤，说明重力势能也是有大小的.

设计意图引导学生根据生活经验来比较物体的势能的大小.

【提问】那么重力势能的大小与哪些因素有关呢？

【学生9】猜测1：重力势能可能与物体的质量有关.

猜测2：重力势能与物体所处位置的高度有关.

【提问】影响重力势能大小的因素有两个或两个以上，所以在实验过程中我们应采用什么实验方法？

【齐答】控制变量法.

设计意图引导学生根据生活经验进行猜测.

出示实验器材：

第1组：动能势能演示器、钩码、滑轮、细绳；

第2、4组：②小木凳、钩码、水槽、沙子；

第3、5、6组：③空矿泉水瓶、烧杯、水、水槽、沙子.

【提问】如何利用所提供的器材验证猜测？

【小组讨论】怎样用所给的器材验证你的猜想？

设计意图《深圳市中考说明》的指导思想强调突出对科学探究的考查.列出多组器材，对开发学生的实验探究能力非常有利.

【设计实验】挑选器材，设计方案，交流、完善方案.

选择合适的方案进行实验验证.

【动手探究】指导学生进行实验.

【表达与交流】大家一定有不少新发现吧，现在我们一起来分享大家的成果！

设计意图让每位同学都能够参与活动、乐于实践、收获成功.在活动中体验成功的快乐.

【小组演示并总结】

【总结】物体的重力势能与物体的质量和被举高度有关，质量越大，位置越高，物体具有的重力势能就越大.

第2组、第6组、第1组派代表上台演示，边演示边讲述操作步骤，最后回答出结论.

【三个小组代表总结】（1）物体被举的高度相同时，质量越大的物体具有的重力势能越大；（2）质量相同时，举得越高的物体具有的重力势能越大.

三、弹性势能

【过渡】接下来我们来学习另一种势能――弹性势能.

【讲述】定义：由于发生形变而具有的势能叫做弹性势能.

【图片展示】具有弹性势能的物体.如弹弓、拉长的弹簧、射箭、机械手表等.

【探究影响弹性势能大小的因素】

【提问】弹性势能的大小跟哪些因素有关？你能用这个橡皮筋和纸团给大家做个演示吗？

用橡皮筋发射纸子弹：1.橡皮筋拉开1厘米左右，观察子弹飞出的距离；2.橡皮筋拉开3厘米左右，观察子弹飞出的距离.

【学生11演示】用橡皮筋将纸团弹射出不同的距离.

设计意图以学生曾玩过的游戏，勾起学生的童年回忆，调动课堂气氛，提高学生学习的兴趣，体现玩中学，同时让学生上台演示，增强学生的自信心.

【学生上台演示并结论】弹性势能的大小跟物体的形变的大小有关.物体的形变越大，弹性势能就越大.

【提问】在上述过程中，纸团的动能是从哪里来的？说明了什么？

【学生12】纸团的动能是由橡皮筋的弹性势能转化而来的.

说明动能和弹性势能是可以相互转化的.

【思考】取出一个音乐盒，上好发条，使其发出动听的声音，同时也可看到人在不停地转动.

【提问】你能说出关于音乐盒的能量转化吗？

【回答】弹性势能转化为动能和声能.

设计意图创设情境，启发学生思考，充分调动学生的积极性，体现学生的主体地位.

四、动能和势能的转化

【过渡】刚才我们已经讲到了动能和弹性势能是可以相互转化的，那动能和重力势能呢？现在我们一起观看一个视频，你能得出什么结论？

【视频播放】过山车在上升和下落过程中，什么能量在相互转化？

学生观看视频.

【回答】动能和重力势能在相互转化.

设计意图容易激发学生的兴趣，也引发了自豪感，把教学内容转化为有潜在意义的问题，启发学生的思考.

【讲述】说明动能和重力势能也能相互转化.

【师生总结】1.动能和弹性势能可以相互转化；2.动能和重力势能可以相互转化.

【提问】为什么高空坠物会有如此大的威力？

面对这种情况我们在日常生活中应该注意什么？

【学生13】高处的物体具有重力势能，下落时转化为动能，会对人造成伤害.

设计意图将生活中的物理知识联系到课堂教学中，增加学生的学习兴趣.解决生活中遇到的问题.

通过练习巩固，使学生掌握的知识更牢固，印象更深刻.并且采用中考题，让学生从现在开始了解中考的出题模式，增强学习自信心.

小结

机械能动能：与物体的质量和速度有关

势能重力势能：与物体被举的高度

和质量有关

弹性势能：与物体的弹性形变

有关可以相互转化

作业

（1）为什么在同样的道路上，不同的车型的限制速度不一样？

（2）大飞机为什么“怕”小飞鸟？

（3）复习本节课的笔记并完成A本练习册P38-39.

7教学反思

本教学设计荣获得“全国中学高效课堂案例研修展示邀请赛”一等奖、“深圳市初中科学教师课堂教学优质课大赛”一等奖.

课堂教学的对象是活泼可爱的学生，因此课堂教学是一个复杂的动态的过程.新课程要求创设民主、和谐、平等的教学氛围，让学生的民主意识得到充分的发挥，这就需要我们有较强的应变能力，能及时地反思自己的教学作为，调整教学策略，顺应学生发展的需要.让教案跟着学生走：

1.从学生熟悉的游戏：“玩溜溜球”引入课题，使学生觉得有亲切感，尽量挖掘身边的事物，来提高学生的兴趣，让学生知道科学就在我们身边.

2.探究动能大小决定因素时，引发学生的争论，学生提出动能大小可能跟物体的质量、速度等有关.根据小球推木块，根据木块推远近来判断木块能够做功的多少，研究动能与速度的关系，排除质量因素，所以选同一木块，从不同位置（高度）处滑下，位置越高的小球滑到同一小平面时获得速度越大，将木块推得越远，说明这时小球对木块做的功越多，具有的动能大.研究动能与质量关系，让两个质量不同的小球从同一位置处滑下，看到质量大的木块将木块推得远.

3.探究重力势能大小决定因素时，通过准备不同的器材，让学生自行选择进行实验验证，更能开发学生的实验探究能力.

4.探究弹性势能大小决定因素时，利用学生儿时常玩的游戏“橡皮筋弹射纸飞机”，提高学生的学习兴趣.最后再利用“音乐盒”和“过山车”得出结论：动能和势能可以相互转化.