“动能势能机械能”教学实录

曹建军

（本课选自江苏科学技术出版社教材《物理》九年级上册第十二章第一节，系“学科德育精品课程”征集活动精品案例）

为充分发挥课程德育功能，推动学科统筹，将社会主义核心价值观要求细化落实到各学科课程的德育目标之中，提升综合育人效果，教育部组织开展了全国中小学“学科德育精品课程”征集展示活动。本人有幸参加了这次活动，执教九年级物理“动能 势能 机械能”一节，现将教学实录整理如下：

[设计说明]

苏科版物理教材将能量知识采取分散难点的方式渗透于相关的知识板块中，如：学习声学时就介绍了声能，学习运动学知识时就介绍了动能，而学习弹力和重力时就介绍了弹性势能和重力势能，但在前置学习时只介绍了能量形式，学生只知其然而不知其所以然。因此，第十二章“机械能和内能”集中呈现能量知识。“动能 势能 机械能”一节是正式揭开能量内涵的起始篇章，将系统地探究有关能量知识的内在。本课设计以充分激趣、动手探究、挖掘德育要素为主线进行教学。

一、教学目标

1. 分析实例，回忆并识别动能、重力势能和弹性势能。通过实验探究，知道影响动能、重力势能和弹性势能大小的因素，并能解释简单的现象。

2.通过实验探究和小组合作学习，体会控制变量法和转换法等物理研究方法。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。

3. 深入挖掘与本课内容相关的阅兵式、最美司机、抗震救灾、高台跳水等视频，渗透社会主义核心价值观教育，培养学生爱国主义精神，增强民族自豪感，激发学生为国家强大而学习的动力。

二、重点难点

重点：知道影响动能、重力势能和弹性势能大小的因素，知道动能、重力势能、弹性势能之间的相互转化规律。

难点：动能、重力势能、弹性势能之间的相互转化。

三、教学流程图

[课堂实录]

视频引入：中国抗日战争胜利70周年大阅兵视频片段。

师：这次大阅兵有着满满的正能量。请谈谈你的感想。

生1：看到国家军事力量如此强大，我感到非常自豪。

生2：我们有如此先进的武器装备，不怕敌人的侵犯。

（设计意图：培养学生的爱国主义情感，让学生为祖国的强大而感到自豪，激发学生为国家强大而学习的动力。）

师：有了先进的武器装备，国家就有强大的能量。从物理的角度来看，这些武器装备具有什么能？要回答这些问题，我们先来学习第十二章第一节“动能 势能 机械能”。

活动一：能量概念的引入

讲台上有小车和小木块。

师：1.你能让小车对木块做功吗？2.你能让小车对木块做更多的功吗？

学生代表到讲台上演示——观察演示实验。

1.推动小车撞击小木块，使小木块运动一段距离。说明小车对木块做功。

2.用更大的力推动小车，小木块运动的距离更大。说明小车能做更多的功。

师：物体能够对另外一个物体做功，物体具有做功的本领，我们说物体就具有能。做的功越多，物体能越多。能的单位也是焦耳。

（设计意图：让学生参与课堂，通过实验使抽象的概念具体化，为学生的进一步探究创设具有启发性的情境。）

活动二：研究动能

师：物体由于运动而具有的能叫动能。那么影响动能大小的因素有哪些？（小组讨论。）

（设计意图：培养学生的思考能力，鼓励学生提出合理猜想。）

生：质量、速度。

师：小组合作设计实验方案，关注以下问题：

A. 怎么改变小车到达水平面的速度？

B. 怎样使质量不等的小车到达水平面时的速度相等？

C. 怎样判断小车动能大小？

D. 实验的步骤。

（小组讨论2分钟后全班交流）

生1：通过把小车在斜面的不同高度释放，可以改变小车到达平面的速度。

生2：把质量不等的小车从斜面的同一高度释放，可以让小车到达平面的速度相等。

【学生示范：把两个小车（其中一车中有砝码）在同一高度同时释放，两车同步前进。】

生3：比较小车推动木块滑行的距离大小。（教师追问这一研究方法是什么方法，答：转换法。）

生4：这一实验可以分两步，第一步：保持小车质量不变，改变速度，研究动能和速度的关系；第二步：保持小车速度不变，改变质量，研究动能和质量的关系。（教师追问：这样的研究步骤体现的又是什么方法，答：控制变量法。）

师：好！理清了实验过程的注意事项，下面请小组合作进行实验，把实验的结论记录在实验的表格中，并归纳实验的结论。

【分组实验：利用所提供器材完成实验探究（斜面、小车、200g钩码、小木块、平板等，实验时间约3分钟）。

设计意图：通过探究活动，让全体学生经历基本的科学探究过程，掌握初步的科学探究方法，形成科学探究的品质。

交流展示：请一个实验小组展示探究过程，一个学生讲解、一个学生进行实验，其他学生可适时补充，分享实验结论。

设计意图：培养学生勇于展示、乐于展示、善于展示的能力，培养学生相互合作的能力。学生通过合作实验可轻松得出：物体的动能大小与物体的质量和速度有关，质量越大，动能越大；速度越大，动能越大。

学以致用：判断以下事例中物体动能的变化？

1. 播放视频：“中国百米飞人苏炳添”的比赛过程，问：苏炳添起跑阶段动能怎样变化，为什么？

2. 播放视频：洒水车工作过程，问：匀速前进洒水时，动能怎样变化？

设计意图：通过具体的事例，巩固学生所学知识。结合中国飞人的顽强拼搏，启迪学生的爱国情怀；通过洒水车渗透环保意识、人类和环境和谐发展的理念。】

活动三：研究重力势能

师：我们知道物体由于被举高而具有的能叫重力势能，那么影响重力势能大小的因素有哪些？

小组讨论你们的猜想并设计实验方案。

生1：我们的猜想是重力势能与质量和高度有关。

生2：我们的实验方案是利用重物击打一个小桌，观察小桌在沙盆中陷入的深度。

【分组实验：利用所提供器材完成实验探究（沙盆、小桌、直尺、大小钩码等，实验时间约2分钟）。

交流展示：一组学生合作展示探究过程，概括实验结论。

结论：物体的重力势能与质量和高度有关，质量越大、高度越高，物体的重力势能越大。】

拓展1：观看世界冠军陈若琳跳台跳水夺冠的视频，问：陈若琳在跳起到入水的过程中，她的重力势能是怎样变化的？

生：先变大后变小，因为她相对水面的高度是先变大后变小。

【设计意图：世界冠军陈若琳是南通人的骄傲，通过本事例，巩固所学知识，激发学生热爱家乡的豪情，鼓励学生奋力拼搏，为国争光。）

拓展2：观看汶川地震解放军空投救灾物资的画面，问：直升飞机在悬停时的重力势能是怎样变化的？

生：直升飞机在悬停时因投放救灾物资，其总质量不断变小，因此重力势能变小。

师：同学们应向人民解放军学习，在灾难面前要挺身而出，勇于担当，充分利用所学知识去解决实际问题。

活动四：探究弹性势能

师：发生弹性形变的物体具有做功的本领吗？

演示：拉弓射箭。弓对箭做功，形变越大，弓形变越大，箭射得越远，说明能量越大。

师：物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能。你认为影响弹性势能大小的因素有哪些？请利用尺和橡皮验证猜想。

学生活动：用尺弹起橡皮，体验影响弹性势能大小的因素。

教师归纳：动能和势能统称为机械能。

师：判断阅兵式中出现的武器装备具有什么能？

1. 飞机，2. 坦克，3. 汽车。

师：武器装备还有涉及许多其他物理知识，有待我们以后进一步学习，为国家建设作出贡献。

（学以致用：1. 神舟5号飞船返航，航天英雄杨利伟的重力势能、动能、机械能是怎样变化的？

2. 东风21D弹道导弹进入大气层的速度为10马赫，具有极强对敌打击能力，请分析原因。

拓展提升：物体具有能可以对外做功，但事物总是有正反两面，有的有益，有的有害。）

活动五：请根据今天所学知识，为公共安全设计一句警示语

生1：进入工地要戴安全帽，防止高空坠物。

生2：乘车时不能向车外抛物。

生3：汽车不能超载、超速。

（设计意图：培养学生社会公德意识、公共安全意识、遵守交通法规意识，增强社会责任感。）

活动六：探究发条小汽车的原理

玩一玩：让小车动起来，比比谁能让小车跑得更远。

猜一猜：拉动车上的线，小车具有什么能？

想一想：能量发生了怎样的变化？小车还可以进行怎样的改进？

学生通过玩小车、折小车，观察内部结构，讨论改进方案。

师：用你今天所学知识解释发条小汽车中的道理。

生1：增加车轮的粗糙度可提高小车的抓地力。

生2：增大发条的弹性可使小车跑得更远。

生3：小车发条上紧后有弹性势能，释放后会变成小车的动能。

生4：小车爬坡时重力势能增大，说明弹性势能、动能和重力势能是可以转化的

（设计意图：进一步激发学生的学习兴趣，培养学生提出问题的能力，培养学生创新意识，从身边事例出发，体会从生活走向物理，从物理走向社会。引出新问题，走出课堂。

课堂小结：今天你的收获是什么？你学到了什么知识？学到了什么方法？有了什么体会？）

生1：动能、势能和机械能。

生2：我知道三种能量的影响因素。

生3：我们每个人都应该忠于职守，增强公德心和责任意识。

生4：我要努力学习，长大以后为我国武器的研发做贡献。

生5：看了阅兵式，自豪感油然而生，我要努力学习、报效祖国。

师：同学们说得都很好。老师希望你们努力学习，将来报效祖国。

（设计意图：培养学生归纳总结的能力，进一步激发学生的爱国情感，在课堂主阵地有效渗透社会主义核心价值观教育。）