整合亮点 力求出彩

【摘 要】结合对苏科版初中《物理》“动能、势能、机械能”第一课时6节同课异构课的观察，通过自身的教学实践加以整合和再构，呈现更为顺畅、精彩的教学。

【关键词】能量转化;初中物理;机械能

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】1005-6009（2015）18-0043-04

【作者简介】张正太，江苏省泰州市高港实验学校（江苏泰州，225323）教师，江苏省特级教师。

2014年9月，靖江市第三中学举办了“泰州市优质课比赛”活动。来自泰州大市的12名选手分成两组，以“同课异构”的形式，对苏科版“动能、势能、机械能”第一课时进行教学。笔者随其一组观摩了六堂课，感受颇多。

一、教学目标及学情分析

【知识与技能】

1.教学目标。

（1）了解能量的初步概念;（2）知道动能概念和动能大小与物体的质量、运动速度的定性关系，能解释相关的物理现象;（3）知道弹性势能、重力势能的概念和决定因素，能解释简单的物理现象。

【过程与方法】

（1）结合实例，让学生知道做功的过程就是能量转化或转移的过程;（2）运用转换法、控制变量法设计探究性实验;运用比较归纳法进行科学探究;（3）通过实例分析，提高学生应用物理规律解决实际问题的能力，进一步增强创新意识。

【情感态度与价值观】

营造智慧课堂，激发探究意识;发扬团队精神，学会合作与交流;体验探究过程，享受成功的快乐;理论联系实际，增强实践能力。

【教学重点、难点】

（1）教学重点：探究影响动能、重力势能大小的因素及简单现象的解释。（2）教学难点：能量的初步概念;探究性实验的设计。

2.学情分析。

由于动能、重力势能、弹性势能的概念在八年级的教学中已经出现，关于它们的一些现象学生并不陌生，这为学习机械能打下了基础;用做功来衡量物体动能、势能大小，这一转换法，以及设计探究实验所采用的控制变量法，学生已多次接触。这为学生“自主探究、合作交流”铺平了道路。教师只需从生活中的动能势能做功的实例入手，引导学生分析它们对外是否施加了力，做了功。在找出它们共同特点的基础上，认真贯彻好编者的意图，让学生经历科学探究，建构物理知识;让学生运用研究成果回归日常生活，解释简单现象。上述“三维目标”定能达成。

二、教学流程的整合

1.创设情境，引入新课，初步建构“能量”概念。

方法1 播放“愤怒的小鸟”游戏，引入新课

请学生到讲台上完成游戏，游戏的场景是：被拉长的弹弓，发生形变后的橡皮筋将小鸟弹出;飞行中的小鸟撞塌了小屋;高处坠落的屋顶将地面压陷一坑。

（游戏场景，一下子就吸引了所有学生的眼球，活跃了课堂气氛。）

接下来，引导学生抓住上述场景中的三个环节，进行施力与做功分析，找出它们的共同特点。具体分析：被拉长的橡皮筋释放后对小鸟做功;飞行的小鸟撞击小屋，鸟对屋做功;高处坠落的屋顶落至地面，屋顶将地面压陷，屋顶对地面做功。发现它们的共同特点是都能对外做功。再回味以前所学习的动能、势能，学生能自然感悟出能量的初步概念：（1）物体能够对外做功，该物体就具有能量;（2）物体对外做功越多，物体具有的能量就越多;（3）有能量不一定就对外做功（例：运动着的物体没有撞击到物块，举高的物体、发生弹性形变的物体没有释放，它们仍有能量储存在物体中，一旦释放出来就能做功）。其中的第（1）（2）两点正是本节课辨别物体是否有能量及能量大小的依据。

（让学生学会了辨别物体是否有能量——是否做功，判断能量大小——转换法。这为学生自主探究奠定了基础，同时这里还包含着势能转化为动能的过程，这亦为下一课时的机械能相互转化埋下伏笔。）

方法2 播放视频，呈现地震海啸

汹涌的海水冲走了车辆、房屋;撑杆跳高，变形的撑杆能将运动员弹向空中;汶川大地震，山上的石块滚落，砸死砸伤了人群，阻塞了路道、河道，形成的堰塞湖提高了水位，严重威胁下游群众的生命安全。接下来，引导学生分析流动的海水、变形的撑杆、高山上滚落的石块，都能对外做功。建构初步的能量概念。

（播放的视频更具真实性，且体现“从生活走进物理”。由流动的海水冲走车辆，为设计探究动能大小实验时采用转换法服务;堰塞湖水位上涨对下游构成的威胁，就能让学生体会“物体有能量，就有做功的本领，但不一定就做功”;视频中的实例，也包含着机械能的转化问题，为下一课时埋下伏笔。）

2.探究影响动能大小的因素。

（1）紧扣运动的物体有做功本领，先定义动能。

教师演示：在水平桌面上运动着的小车撞向木块，使被撞的木块移动了一段距离;再让小车静止，且紧贴着木块，木块不能移动。

学生：物体运动而所具有的能量叫作动能。

教师：请同学们再列举利用动能做功的实例。

（2）影响动能大小因素的探究。

①通过猜想：引出影响动能的因素。

师：播放因车速过快而引发的追尾、撞车而酿成的车祸，并针对高速公路上为减少恶性交通事故发生，严控车辆的动能而挂出的“限速标志牌”，提出为什么要限速？不同车辆为何限速不一？你能猜想出影响物体动能大小的因素可能有哪些？

学生猜想：动能的大小可能与物体速度、质量的大小有关。

②采用“问题链”导学，放手让学生猜想影响物体动能大小的因素，探究获得相关结论。

师：在探究影响物体动能大小的因素时，应采用▲法。

a.在探究动能大小与其速度的关系时，应控制什么不变？▲;怎样使小车获得不同的速度？  ▲;木块被撞移动不同的距离，说明了什么？  ▲，这种研究方法叫做▲。在回答使小车获得不同速度，学生通常会说出两种：一是徒手推动小车获得明显不同的速度;二是根据日常经验，将小车由斜面上不同高处释放。教师不要急于站队，应充分肯定学生的想法。

b.在探究动能大小与其质量的关系时，应控制什么不变？▲;怎样使小车获得相同的速度？▲。

这时学生会感悟出再用徒手推动质量不同的小车，获得相同的速度显然是行不通的，自然会从斜面上入手，提出或由教科书“信息快递”上获得：让质量不等的小车从同一高度由静止释放，刚到达水平面上时，可获得相同的速度。教师再选用两个质量不等的小球从同一高度同时释放，让学生观察到两球同时滚至坡底，来验证所设计的方案是正确的。这时学生在设计改变或控制小车速度的方法时，会主动搭建斜面（如图1），完成实验探究，总结归纳出结论：（1）物体质量一定，运动速度越大，动能越大;（2）物体的速度一定，质量越大，动能就越大（这一实验结论更为重要）。

总结：物体的动能大小与物体质量、运动速度两个因素有关。物体的质量越大，速度越大，动能就越大。

需要指出的是，在学生实验前，要强调保持木块被碰撞前的位置相同，即将木块放在小车全部到达水平面时，正好能与木块相撞的位置。这就能以被撞木块所移动的距离来表示做功的多少。

3.探究影响弹性势能大小的因素。

（1）通过实验探究能量，定义弹性势能。

演示：将玩具弹力小车直接放于桌上，小车不能启动;若用手按住它往后拉一下，松手后它就能往前跑。这是什么原因？

紧接着教师介绍玩具车内部有一类似于“弹簧”的装置，直接置于桌面上，弹簧没有发生形变;而向后拉的过程使该装置发生了弹性形变。揭示了物体形变前不能做功，形变后能做功，从而建立弹性势能概念。

生：物体由于发生弹性形变后而具有的能量叫作弹性势能。

（2）影响物体弹性势能大小的因素。

学生活动：每人用一根橡皮筋弹射“子弹”，改变形变的程度，比较“子弹”的射程（友情提醒：弹射时，不得对准人）。

生：在弹性限度内，物体的形变越大，它具有的弹性势能就越大。

4.探究影响重力势能大小的因素。

器材：体积一样质量不等的两只重球，一块花泥（两人一组）。

（1）创设问题情境，引入重力势能概念。

教师将一铅球放在某学生头顶上方，问该学生是否紧张，为什么会有紧张感。

生：紧张，怕铅球落下，砸在头上。

师：若将这只重球放在地面上，你还紧张吗？

接下来教师演示铅球举高后释放，球坠落在花泥上，砸出一深坑。以此来让学生了解并建构“重力势能”的概念。

生：物体被举高后所具有的能叫做重力势能。

师：若在该同学头顶上方放置一只足球，他还会那么紧张吗？请同学们猜想一下：影响物体重力势能大小的因素可能有哪些？

生：重力势能的大小可能与物体的质量、被举高度有关。

（2）学生自主探究。

①将同一质量的重球，置于不同高度释放，坠落在花泥上，比较所砸出的坑的深度;②将质量不等的两只重球从同一高度处同时释放，坠落在花泥上，比较所砸出的坑的深度。

得出结论：物体重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，它具有的重力势能就越大。

5.社会、生活与物理的关系。

讨论与交流1：限速标志牌

（1）为什么要规定汽车在公路上行驶的最大速度？（2）小汽车与大卡车的最高限速为什么不同？

学生通过讨论交流后归纳出：

（1）①汽车行驶的速度越大，汽车具有的动能就越大，能够对外做的功就越多，增大了事故后果的严重性。②汽车速度增大，刹车时的反应距离和制动距离增大，增加了纵向追尾的可能性。

（2）大卡车质量大，如果最高限速和小轿车一样，则其动能将大于小轿车，于是车祸后果将更严重，所以大卡车的最高时速要小一些。

（围绕“限速标志牌”这一线索，从问题的引入到实验探究影响动能的因素得到结论，再回归这一问题加以解释，前后呼应。体现“从生活走进物理，从物理走向社会”的课程理念。）

讨论与交流2：动能实验

学生甲通过实验探究出物体的动能大小与物体的速度和质量两个因素有关后，为了进一步研究其中的哪一因素对动能的影响大，继续就运动物体撞击水平桌面上的物块做了多次实验，记录如下。

请你帮助分析：（1）判断运动物体动能的大小是依据表格中▲的大小;（2）你认为运动物体的  ▲对动能的影响较大;（3）你能发现物体的动能与这两个因素分别有什么样的关系吗;（4）在空中高速飞行的飞机，遭遇迎面飞来的鸟儿撞击，酿成空难。你能解释其中的道理吗？▲

教师在处理这道题时，第（1）（2）问让生稍加思考后，直接提问解决;第（3）问可留到课后，让学有余力的学生解决（答案：速度一定，动能大小与运动物体质量成正比;质量一定，动能大小与物体速度的平方成正比）。第（4）问由小组讨论后，集体交流解决。

6.课堂小结及随堂检测。

（1）下列说法正确的是（ ）。

A.物体具有的能越多，它做的功越多

B.物体有了能就一定正在做功

C.正在做功的物体一定具有能

D.物体做功的多少与它具有的能无关

（2）下列物体具有什么形式的机械能？

①在水平公路上行驶的汽车;②被拉弯的弓;③玩具中被卷紧的发条;④正在升空的“长征二号”火箭;⑤三峡大坝上游的水。

（3）甲、乙两个物体处在同一个水平面，甲的动能比乙的动能大，下列说法正确的是（ ）。

A.甲的质量一定比乙大

B.甲的速度一定比乙大

C.甲做功的本领一定比乙大

D.以上说法都不对

（4）在同一水平路面上以同一速度行驶的小轿车和货车，如果两辆车的车轮与路面接触时的粗糙程度亦相同。急刹时，测出两车的制动距离又一样远。根据这一情况，你能以做功本领的强弱来得到货车的动能大于小轿车的动能吗？请阐明其理由。

三、关于课堂生成问题的应对策略

教学中应注意生成教学，及时调节预案，这是教师应该具备的本领。笔者在观摩这几节课时，遇到了这样一些情况：

（1）在探究物体动能大小与速度的关系时，学生提出用徒手推动小车获得明显不同的速度时，有位教师立即持否定的态度。笔者以为，首先要肯定学生的方法是正确可行的，待教师提探究物体动能大小与质量的关系时，学生自会发现再用徒手推动质量不同的小车来获得相同的速度显然是行不通的，自然就会放弃徒手控制，而设计出由斜面来获得不同速度和相同速度。

（2）教师在由“限速标志牌”提出猜想动能大小与哪些因素有关时，有学生认为与物体重力的大小、速度的大小有关。有位教师知道学生的提法不对，但应对时，是由物重与质量的关系：G=mg，引出动能与质量m有关，这显然是不妥当的。教师应该明确说明，在太空中的飞行器处于失重状态下，它有动能。这时播放或引出我国载人飞船和空间飞行器“天宫一号”准确交会对接时的场景。对接前载人飞船的速度要大于“天宫一号”的飞行速度，准确对接的瞬间，飞船的速度要恰好减至与“天宫一号”同样的速度。如果速度小了，对接不上，如果速度大了，就相当于追尾，那将是灾难性的。

（3）在定性得到物体动能的大小与质量的关系后，有学生就“限速标志牌”的解释提出了物体的质量越大，惯性就越大，若以相同速度行驶，急刹时，制动距离就会更远些的结论。这一结论是错误的，可很多教师未能察觉。对于这一问题，笔者以为最好是不能让学生提出。这就要求教师要引导学生解释这一现象是为了控制车辆动能的大小，即做功本领上。就这一问题，笔者在“随堂检测”题中，还有意识编写了一道题（第4小题），就是想告诉学生：质量不等速度相同的车辆，急刹时，制动距离是一样远的。这当然可以由动能定理加以科学论证，教者应该心知肚明。而学生在解释时，只要抓住“质量大的车辆对水平地面的压力就大，受到的摩擦阻力就大，故而滑行相同的距离时，所做功就多”即可。

（4）在猜想物体重力势能的大小与哪些因素有关时，有学生猜想与物体重力的大小、被举的高度有关。笔者以为这一猜想更科学，教师理应充分肯定，切不可盲从于课本，更不能去纠错而改猜质量。

四、评价与反思

本节课教学流程的整合，使学生的主体意识得到充分的体现，教师的科学引导，极大调动了学生学习的积极性和参与活动的主动性。从问题的提出到猜想，从研究方法的确定到探究性实验步骤的制定，从实验结论的总结得出到回归问题的原点，无不体现出“从生活走进物理，从物理走向社会”的课程理念。运用“对比法”确认是何种机械能，“转换法”比较能量的多少，“控制变量法”探究影响相关能的大小的因素。本节课以“科学探究”的形式让学生全员参与了三个探究性实验活动，使得每一个结论都显得有理有据。由于“动能”知识的重要性，因此教学中侧重于动能的探究和现象的解释十分必要。当然课前预设固然重要，需要准确把握好学情，吃透教材，精心设计。但课上师生互动过程中所引发出的生成性思维问题，更要求教师具备较高的学科素养和宽泛的知识面以及驾驭课堂的应变能力。教师要切实加强师生互动，善于捕捉问题并加以引导，让课堂迸发出智慧的火花，师生共享成功的乐趣。