(1. 湖北省廣水市武元中學(xué)，湖北　廣水　432721；2. 湖北省廣水市廣水辦事處中心中學(xué)，湖北　廣水　432721)

“機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化”是學(xué)生學(xué)習(xí)完能量概念后，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系，蘇科版教材編排的結(jié)構(gòu)順序?yàn)闄C(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再到內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，進(jìn)而出示內(nèi)燃機(jī)概念。筆者在準(zhǔn)備本節(jié)課教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，在網(wǎng)上觀(guān)摩了江蘇幾位教師的課堂實(shí)錄，發(fā)現(xiàn)幾位教師的引入、設(shè)計(jì)都是遵循教材設(shè)計(jì)，先做彎折鐵絲實(shí)驗(yàn)，再做壓縮空氣引火儀實(shí)驗(yàn)、點(diǎn)火爆炸實(shí)驗(yàn)，最后由點(diǎn)火爆炸實(shí)驗(yàn)涉及的原理引出內(nèi)燃機(jī)概念。筆者運(yùn)用歸納法和建模思想設(shè)計(jì)本節(jié)課教學(xué)，呈現(xiàn)了不同的教學(xué)思路。

1　引入

教師在PPT中展示一句話(huà)：請(qǐng)同學(xué)們幫我完成一個(gè)任務(wù)，將手中的鐵絲溫度升高。桌上提供的器材有鐵絲一根，學(xué)生進(jìn)行小組活動(dòng)探究，匯報(bào)實(shí)驗(yàn)方法，教師點(diǎn)評(píng)改變鐵絲內(nèi)能的方法，引出本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容——機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化。

評(píng)析：活動(dòng)的設(shè)置鍛煉了學(xué)生動(dòng)手能力，同時(shí)去除教師冗雜的講解，簡(jiǎn)潔明了、開(kāi)門(mén)見(jiàn)山。

2　運(yùn)用歸納法，進(jìn)入新課教學(xué)

師：通過(guò)彎折鐵絲，我們發(fā)現(xiàn)對(duì)鐵絲做功，機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，鐵絲是固體，你還能舉出其他的對(duì)固體做功、使內(nèi)能增加的例子嗎？

生1：用鋼絲球刷鍋，發(fā)現(xiàn)鍋的溫度升高。

生2：玩滑滑梯，滑下來(lái)之后小孩發(fā)現(xiàn)自己的臀部很燙。

生3：摔、砸鐵絲同樣可以使鐵絲溫度升高，內(nèi)能增大。

師：剛才大家列舉了這么多對(duì)固體做功的實(shí)例，如果對(duì)液體做功，是否可以使液體的內(nèi)能增大？

生：可以用筷子快速地?cái)嚢杷?，用溫度?jì)測(cè)量攪拌后水的溫度變化情況，看是否升高。

師：好，老師這里也有一燒杯，裝入了適量水，請(qǐng)你來(lái)試試。

學(xué)生快速攪拌水，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：盡管攪拌快速，但水溫變化并不明顯，再加上玻璃燒杯的散熱效果很好，幾乎看不出水溫的變化情況，教師提示學(xué)生有沒(méi)有更好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。

此時(shí)，教師展示榨汁機(jī)，提醒學(xué)生榨汁機(jī)攪拌有力、攪拌速度更快，將溫度計(jì)改為溫度傳感器，將探頭從榨汁機(jī)蓋子中間的孔放入，快速攪拌，可以發(fā)現(xiàn)在1分鐘內(nèi)傳感器示數(shù)變化了1-2攝氏度，效果明顯。

師：此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明了什么？

生：攪拌頭對(duì)水做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能。

師：看來(lái)對(duì)液體做功，我們也有了實(shí)例，那么對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能是否會(huì)增加？請(qǐng)看實(shí)驗(yàn)裝置。

教師帶領(lǐng)學(xué)生做壓縮空氣引火實(shí)驗(yàn)，在講解過(guò)程中可以先壓活塞，問(wèn)學(xué)生：有機(jī)玻璃管中的空氣溫度會(huì)不會(huì)升高，你有什么解決方法？學(xué)生會(huì)聯(lián)想到將溫度傳感器的探頭放入管中監(jiān)測(cè)溫度，也有的學(xué)生想到里面放上酒精(提示酒精著火點(diǎn)較高，教師可以做一次實(shí)驗(yàn)給學(xué)生看)，還有的學(xué)生認(rèn)為可以放火柴頭、紅磷、棉花等燃點(diǎn)較低的可燃物，教師給予相應(yīng)的點(diǎn)評(píng)和表?yè)P(yáng)。

評(píng)析：通過(guò)歸納法將看似零散的實(shí)驗(yàn)巧妙結(jié)合在一起，體現(xiàn)知識(shí)主線(xiàn)的同時(shí)，也能有效拓展學(xué)生的思維。

3　解釋現(xiàn)象和實(shí)際應(yīng)用

任何規(guī)律的獲得都伴隨諸多現(xiàn)象的解釋和在實(shí)際生活中的應(yīng)用，通過(guò)歸納法得出結(jié)論的同時(shí)，積極引導(dǎo)學(xué)生解釋現(xiàn)象，可鍛煉學(xué)生的口頭表達(dá)能力。教師利用PPT展示相關(guān)圖片，如玩滑滑梯臀部發(fā)燙、寒冷的冬天搓手取暖、劃火柴、鉆木取火等。

師：鉆木取火歷史久遠(yuǎn)，我們無(wú)法感受古人取得火種瞬間的愉悅感，老師今天也要把它搬進(jìn)課堂，請(qǐng)同學(xué)們看好了。

教師拿出電鉆，利用鉆頭對(duì)著木板快速打孔，經(jīng)過(guò)快速旋轉(zhuǎn)、摩擦，鉆頭溫度很高，將一根火柴頭貼近高溫鉆頭，火柴燃燒起來(lái)了，現(xiàn)場(chǎng)學(xué)生情緒高漲，課堂氣氛活躍。

評(píng)析：教學(xué)的目的不是一味地進(jìn)行知識(shí)的灌輸，而是要讓學(xué)生真正去認(rèn)識(shí)知識(shí)的價(jià)值，應(yīng)用知識(shí)解釋、解決生活中遇到的問(wèn)題，可提升學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。

4　內(nèi)燃機(jī)建模

師：做功能使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，那么內(nèi)能能否轉(zhuǎn)化為機(jī)械能？

教師讓學(xué)生用手快速旋轉(zhuǎn)空礦泉水瓶，輕輕旋動(dòng)瓶蓋，學(xué)生發(fā)現(xiàn)礦泉水瓶蓋飛了出去，同時(shí)發(fā)現(xiàn)瓶?jī)?nèi)有白霧產(chǎn)生。

師：如果想使瓶蓋飛出去更遠(yuǎn)，你還可以怎樣改進(jìn)？

生：在瓶中加酒精或者其他可燃?xì)怏w，點(diǎn)燃?xì)怏w。

教師演示如圖1所示的點(diǎn)火爆炸實(shí)驗(yàn)。

圖1

師：能否讓燃?xì)膺B續(xù)對(duì)瓶蓋做功？這時(shí)為了讓瓶蓋不至于飛出去，我們想辦法把它變成活塞。

圖2

教師出示裝置(如圖2)，在空?qǐng)A柱體塑料透明桶中間放一個(gè)活塞，兩端封閉，活塞可以在中間自由拉動(dòng)。

師：對(duì)于這個(gè)裝置，怎樣才能讓氣體進(jìn)入？

生：可以在裝置上方開(kāi)一個(gè)孔，讓氣體吸入。

師：吸入空氣好，還是吸入可燃?xì)怏w好？

生：可燃?xì)怏w。

師：很好，我們?cè)谘b置上加一個(gè)吸氣門(mén)(教師添加一個(gè)導(dǎo)管模擬吸氣門(mén))，利用活塞怎樣吸氣？

生：將活塞桿向下拉。

師：活塞向下運(yùn)動(dòng)，從氣缸頂端到底端就是吸氣沖程，在這個(gè)沖程中有沒(méi)有能量的轉(zhuǎn)化？接下來(lái)為了獲得更多的機(jī)械能，大家想想向下拉完活塞又可以通過(guò)何種方式使氣體獲得機(jī)械能？

生：向上推活塞。

師：吸氣門(mén)要不要關(guān)閉？

生：要關(guān)閉。

師：剛才這個(gè)沖程我們把它稱(chēng)之為壓縮沖程，但當(dāng)活塞到氣缸的最頂端時(shí)，可燃?xì)怏w已經(jīng)獲得了較大的機(jī)械能，但是如何轉(zhuǎn)化為內(nèi)能呢？如何被點(diǎn)燃？

生：加裝一個(gè)點(diǎn)火裝置。

師：可加裝一個(gè)火花塞。(教師邊講邊在裝置上加裝一個(gè)模擬火花塞的導(dǎo)管示意)，點(diǎn)火之后，高溫高壓的燃?xì)馔苿?dòng)活塞做功，活塞向下運(yùn)動(dòng)，這個(gè)沖程叫做功沖程。

師：氣體燃燒完之后會(huì)產(chǎn)生廢氣，怎么處理？

生：再加裝一個(gè)排氣門(mén)。

師：我們離真正的內(nèi)燃機(jī)現(xiàn)在只差一步，剛才經(jīng)歷了吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程再到排氣沖程，好像只能進(jìn)行一次，那么能不能連續(xù)的循環(huán)往復(fù)了，請(qǐng)大家看動(dòng)畫(huà)。

教師出示汽油機(jī)動(dòng)畫(huà)，引導(dǎo)學(xué)生在活塞和連桿的基礎(chǔ)上加上飛輪，利用飛輪的慣性就可以使四個(gè)沖程循環(huán)往復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)。

評(píng)析：內(nèi)燃機(jī)的構(gòu)建是本節(jié)課的靈魂所在，教師在平常教學(xué)時(shí)都是通過(guò)先做點(diǎn)火爆炸實(shí)驗(yàn)直接一步到位引出內(nèi)燃機(jī)，這樣做無(wú)形中降低了思維含量，學(xué)生對(duì)內(nèi)燃機(jī)的理解也僅是一個(gè)模型而已，通過(guò)逐層建模，由擠壓礦泉水瓶，

瓶蓋飛出去的實(shí)驗(yàn)逐層深入、拓展與改進(jìn)，最終建立起內(nèi)燃機(jī)的完整模型，可以讓學(xué)生更加生動(dòng)、具體地了解內(nèi)燃機(jī)的構(gòu)造和工作原理。

通過(guò)上述案例，不難發(fā)現(xiàn)歸納法和建模思想在本節(jié)課的教學(xué)中起到了至關(guān)重要的作用，初中生學(xué)習(xí)物理更需要一種符合自身認(rèn)知特點(diǎn)的教學(xué)方法。俗話(huà)說(shuō)教無(wú)定法，善于運(yùn)用各種方法進(jìn)行教學(xué)，不僅能使教師在教學(xué)中如虎添翼，而且更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的強(qiáng)烈動(dòng)機(jī)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陸建華.新課程背景下如何運(yùn)用問(wèn)題啟發(fā)引導(dǎo)教學(xué)實(shí)現(xiàn)高效課堂—《機(jī)械能和內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化》教學(xué)設(shè)計(jì)[J].數(shù)理化解題研究，2012,(7):39-40.

[2] 趙家云.《機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化》教學(xué)設(shè)計(jì)[J].新課程(下旬)，2011,(9):146.