初中物理复习教学中情境创设的思考与实践-以“机械能及其转化”一课为例

1一、分析教材与学情，明确复习课的内容“机械能及其转化”是“功与机械能”板块的一项重要内容，以功、功率等的基础概念为依托，是能量转化的进一步深入。它不仅是动能、势能等基础知识的整合，还是学生学习内能、电磁能等知识的基础。人教版物理教材的“想想做做”栏目用实验的方式进行引入，帮助学生直观感受动能与势能之间的相互转化；再通过分析与论证，让学生掌握机械能守恒应该满足哪些条件。在最后，以撑竿跳和人造卫星等生活案例讲述了机械能转化在现实生活中的具体应用。教材的编排符合初中生的认知、身心发展规律，能够让学生在经历“观察一探究一总结一应用”的学习中对本课知识有整体的把握。经过学习，学生已经掌握了动能、势能的概念及关联因素，对功与功率的理解也颇深。但经过前期的课堂学习、测验发现：大部分学生对机械能之间的转化关系的理解还较为浅显，而且在做题中容易混淆能量转化的方向与条件。八年级学生的分析力、观察力有所提升，但抽象思维能力发展较弱，所以在理解机械能守恒原理、影响机械能因素方面存在一些难度。八年级学生喜欢探究，对生活中的物理现象表现出浓厚的兴趣，但在运用物理语言将感性认知上升到理性认知方面的能力还比较欠缺。通过新知学习后的测验，教师了解到大部分学生有如下困惑：无法判断现实情境中的能量转化路径；对机械能守恒条件的认识较为浅显；难以运用E=EK+EP等公示对现实问题进行定量分析。在明确教材与学情的基础上，教师明确本课的重点复习内容如下。1.概念梳理。采用对比法对物体的能量状态进行分析，理解机械能的组成；运用图表总结影响动能、重力与弹性势能的影响因素，并以案例方式对影响能量大小的因素展开分析。2.以实验为切入点，指导学生分析动能与势能的转化过程；选取跳高、水力发电等生活场景，引导学生分析能量转化的具体路径。3.指导学生对比理想与现实情境，帮助学生理解机械能总量不变与部分机械能损失的具体情况；采用对比实验，帮助学生理解机械能在现实情境下的损耗，提高学生对机械能守恒条件的认识。4.选取中考常见题型对学生展开专项训练，培养学生的建模能力和解决实际问题的能力。2二、优化教学过程，提升复习效率(一)运用趣味情境，做好复习导入以往的物理复习课以做题为主，以至于未能引起学生的重视。为了让学生主动参与到复习课堂中，激发学生的兴趣是首要任务。教师应抓住初中生探究欲望强的特点，运用趣味情境进行复习导入，不仅能提升学生的课堂参与度，还能让学生处于积极的状态。因此在“机械能及其转化”的复习课上，教师设计如下。教师(利用多媒体给学生展示过山车的视频):在刚才的视频中，过山车有时快速上升，有时快速下降，这一过程中过山车的能量是否有变化学生1:过山车从高处向低处下降的过程中，其高度是降低的。根据影响重力势能的因素，可以分析出：质量唯一的前提下，物体所处的高度变小，物体的重力势能也会减小。学生2:过山车从低处上升到高处的时候，其速度减慢所以对应的动能也会减小，而此时过山车的高度是不断上升的，所以重力势能在不断变教师：大家分析得非常准确，但是没有明确指出过山车下降和上升过程中能量之间是如何转化的。大家仔细想一想，能量是如何转化的呢?所以它的动能也在增大，故此过程是重力势能转化为动能。过山车在上升时，因为高度在增加，所以重力势能也会增加，此过程就是动能转化为重力势能。教师：过山车能穿梭于轨道之上完成惊险动作的原因是什么?(考虑到这个问题有一定的难度，教师将学生分为若干小组并留出5分钟的时间让其思考并作答。)小组1:过山车的轨道有弯曲也有翻转，甚至一些地方还安装了弹簧装置。当过山车经过装有弹簧装置的区域时，弹簧就会因为被挤压发生形变，在过山车离开这片区域之后，被挤压的弹簧又恢复到原来的状态。在此过程中，过山车会经历动能转化为弹性势能一弹性势能转化为动能，从而推动过山车继续前行。小组2:过山车之所以能在复杂的轨道上完成很多惊险刺激的动作，与两个因素有关。第一个因素是工作人员的助力为过山车增加动力。第二个因素是轨道设计的巧妙。轨道的形状决定着过山车的轨迹，能够让过山车在运动中完成能量的转化，进而支持它完成惊险的动作。教师：大家所讨论的动能与势能之间的转化存在于理想状态之下，忽略了空气的阻力、轨道与车轮之间的摩擦力。那么在现实情况中，因为这些阻力的存在，会使得部分机械能转化为其他形式的能量，所以动能与势能之间不是完全转化的。3课堂知识回顾是复习课的一个重要环节，能够帮助学生回顾所学的重要概念，进而加深学生的记忆。教师运用课件给学生展示物体运动的图片，如拉弓箭射木桩、在高速公路上行驶的汽车等，然后提出问题：大家能否透过图片说一说什么是机械能?教师：举例说明影响动能、重力势能和弹性势能的因素有哪些。(教师为学生留出3分钟的时间思考并作答。)学生3:质量和速度会对动能产生影响。比如，一辆汽车和一辆电动车，它们以相同的速度行驶，汽车的质量大，所以它的动能要比电动车大，在刹车的时候更难停下来。一名体育运动员跑步，提速之后其速度就会变大，所以动能也会增加，在到达终点时就难以停下来。学生4:重力势能会受质量和高度两个因素的影响。在桌面上放置一个篮球、一个乒乓球，篮球的质量大，所以重力势能要大，如果它们同时从桌面掉到地上，篮球对地面的损害要更大。同一个物体将其放在20楼层的高度要比放在地面的重力势能大，所以从高处坠落的物体会产生更大的冲击力。学生5:弹性形变是影响重力势能的重要因素。以弹簧为例，分别将一个1N和一个5N的物体放在一个弹簧上，拿掉物体之后，我们能够观察到放置5N物体的弹簧其弹性势能更大。生活情境能够帮助学生回忆课堂知识，深化学生对相关物理概念的理解，同时帮助学生探寻影响机械能的关键因素。(三)再现实验情境，深化学生对机械能转化和守恒的理解实验是物理教学的一部分，是学生深刻理解课堂知识的重要手段之一。另外，实验教学能够激发学生的学习热情，培养学生的观察能力、分析能力和探究能力。为了深化学生对机械能转化与守恒的理解，教师精心设计了如下实验情境。教师先给学生介绍PhET仿真实验平台的截面与操作的具体方法，然后在实验平台内设置简易弧形轨道并释放滑板，并让学生认真观察实验过程，以及记录下能量栏中动能、重力势能与总机械能的数值变化情况。学生认真观察并记录，如动能变大，重力势能变小，总机械能不变。教师：根据数值的变化情况来看，如何能够判定出能量是增加的?学生1:滑板在下滑的过程中高度在降低，所以它的重力势能减小，相应地，其速度在增大，所以动能也在增大，而总机械能并没有发生能量损耗的情况，所以不变。4教师：现在请同学们以小组为单位，运用在线教学平台自我设定实验条件来分析其能量的变化情况。(教师为学生留出5分钟的操作与分析时间，之后邀请各小组代表上台发言并展示。)小组1:轨道坡度不变，将滑板质量设定为20kg、30kg、50kg三种情况。进入平台之后按照要求设置参数并记录下滑板在高处、中间、低处的动能数值，通过对实验现象的分析可以得出：在最高处，滑板质量逐步增加后其重力势能的数值变化更为明显，所以“质量越大，机械能的总量越大”。小组2:滑板质量不变，将轨道坡度调整为15°、30°、45°三种情况。进入平台之后按照要求设置参数并记录下滑板在高处、中间、低处的数值变化，从而对不同坡度情况下滑板速度与高度变化对能量的影响展开分析，如表1所示。小组3:固定质量与坡度，添加0.1、0.3、0.5的摩擦系数，依然按照上述的实验步骤进行操作，能够清晰地看到机械能因摩擦损耗呈现出减少的趋势，而且摩擦系数越大，机械能减少的情况越多。教师：同学们都非常认真地进行了探究。在理想情况下，总的机械能是不变的，也就是说重力势能减少的量与动能增加的量是相同的。现实情况却是存在摩擦的，所以总机械能会减少，但其速度、高度、能量之间的变化趋势还是存在的。(四)巧用生活案例，提升学生学以致用的能力教师：经过回顾上面的知识，相信大家对本课的要点有了一定的掌握。我们今天复习的内容在现实生活中有何应用呢?大家能够运用所学知识解释生活中的现象吗?教师利用多媒体给学生展示过山车运行的整个视频，并将过山车分为爬坡、俯冲、翻转三个阶段，指导学生分析各阶段其能量的转化情况。各小组派代表分析，其他小组做补充。小组1:以爬坡阶段为例。过山车在这一过程中其速度是减小的，因为物体质量与速度是影响动能的两个重要因素，所以速度减小其动能在这一阶段也会减小。同时过山车的高度在增加，因为物体质量与高度这两个因素会影响物体的重力势能，所以高度增加其重力势能也会增大。小组2:以俯冲阶段为例。在此阶段，过山车从高处向低处下降，按照重力势能与高度之间的关系可以推断出高度下降其重力势能在减小，而过山车在俯冲阶段速度是增加的，所以动能也会增加。小组3:翻转阶段。过山车上升到一个高度其速度在减小，高度增加所以重力势能在增加。当过山车到达最高点开始向下降的时候，高度下降其速度增加，重力势能会转化为动能。5对于各小组的展示成果，教师给予肯定和鼓励并提出相应的问题。教师：在俯冲阶段，是否发生了其他能量损失的情况?在翻转过程中，轨道的形状与过山车的速度和位置之间是怎样的关系?还有什么能参加能量转化?总机械能是否发生改变?(教师给学生留出5分钟的探究时间，分析上述的几种情况并作答。)学生1:在俯冲阶段，过山车与车轮之间会产生摩擦，所以会将部分机械能转化为热能。学生2:轨道的弯曲形状能够改变过山车的运动方向和高度，依据机械能守恒的原理其重力势能增加，动能就会减小。学生3:轨道的材质具有一定的弹性，当过山车经过此区域的时候，轨道会产生细微的形变并将弹性势能转化为过山车的动能。学生4:因为空气阻力、车轮与轨道摩擦力等因素的存在，所以过山车在运行过程中的总机械能是减小的。三、做好课堂总结，帮助学生建立系统化的知识体系课堂总结是课堂教学的最后一环，不仅能帮助学生梳理本节内容的关键知识，还能提升学生的分析和学习能力，并促使学生建立起系统的知识体系。因此，教师一定要重视课堂总结。教师：经过复习上面的内容，相信大家都有了新的感悟。请同学们以思维导图或PPT的方式对本课学习的内容进行总结。学生设计思维导图：将机械能及其转化作为核心关键词，下设动能、势能两个分支。动能下面分为定义、决定因素；势能下面分为重力势能、弹性势能两个分支，并分别在重力势能与弹性势能下支设立定义、决定因素等。完成整体框架之后，学生将相关知识点填入其中，形成一个系统的知识架构。四、反思复习过程，完善教学闭环教师运用生活案例导入复习课，激发了学生的学习热情，拉近了物理与生活的联系并顺势引出本课的复习主题，进一步唤醒了学生的记忆。在复习“机械能及其转化”这一知识点时，教师采用教师演示、小组实验的方式展开，帮助学生清晰地把握动能与势能之间的相互转化，突破了抽象概念的学习难点。本节复习课还有很多需要完善的地方，如课堂讨论环节中教师未能给予学生充足的时间，导致学生的理解不够深入。关于“机械能守恒条件”的复习，教师只是引导学生做了简单的分析，没有结合具体的案例展开讨论，导致学生在这部分知识上仍存在薄弱点。同时，对于本课的复习，时间安排不是很充分，主要表现为：在复习课教学开展之前，教师未能指导学生在课前重新温习；在课堂教学中，教师讲解和学生自我思考的时间安排不合理，从而影响学生的复习效果。在接下来的复习教学中，教师应提前准备复习课并要求学生提前预习复习的内容，做到在课堂上有针对性的复6习。考虑到一节复习课时间紧、任务重的现实情况，教师可以分两节课展开复习，从而帮助学生真正吃透这部分知识。总之，复习是物理教学的重要部分，