阅读材料，根据要求完成教学设计任务。材料：初中物理某教材“热机”一节中“能量转换”的演示实验如下.任务：(1)试举出3个

(1)教材中“改变刚尺长度”实质上是改变钢尺振动频率，设计意图是探索物体振动频率与音调的关系。
(2)活动：全班同学齐唱歌星韩红的《青藏高原》，到最后一句学生声音再大也唱不上去。师：大家为什么唱不上去了呢 (因为声音太高了)
师：声音的高低是声音的一个特性，物理上我们叫音调。大家感觉一下高低不同的声音。
播放不同音调的声音(事先录好的不同音调的声音，声源的频率分别为100 Hz、500 Hz、2000 Hz等)师：大家对不同音调的声音用生活语言来描述一下。
(低沉、刺耳、声音尖等)
师：那么声音的音调的高低与什么有关呢 大家看下面这个实验。
演示：把钢尺一端紧压在桌边，保持用相同大小的力拨动钢尺，改变钢尺伸出桌面的长度，比较钢尺振动情况和所听到的声音。
学生听到声音的高低不同，观察钢尺的振动快慢。学生可以分组自己完成此实验，把实验结果填入表格中。




通过观察可以得出：钢尺伸出桌面越短，钢尺振动越快，听到声音的音调越高。
师：振动快慢是一个很重要的物理量，它决定着音调的高低。物理学中用每秒内振动的次数一频率来表示物体振动的快慢。介绍频率的概念、单位。
结论：声音的音调与声源振动的频率有关。发声器振动的频率越高，音调越高。阅读课本中的“小资料”，了解人和一些动物的发声和昕觉的频率范围。

(1)实验设计意图：通过电流表指针的偏转验证电容器与线圈组成了一个振荡电路，电路中产生了振荡电流。
(2)教学方案如下：
板书1．振荡电路——IC回路
(如下图所示)并介绍各组成部分．指出哪部分电路叫IC回路。



板书2．电磁振荡的产生
介绍与对应的IC回路实验装置、实验的做法。
先让学生猜可能看到什么现象，然后教师再演示(可以多做几次)，让学生说出看到了什么现象 说明了什么 (电流表的指针左右摆动；摆动幅度越来越小，最后停止。说明了电路中的电流是大小、方向都在变化的，最后变为零。)
师：如果忽能量损耗，IC回路中的能量大小就不会变化，也就是说回路中的电流的大小和方向做周期性的变化，我们把这种电流叫振荡电流。
板书3．振荡电路中产生的大小和方向做周期性的变化的电流叫振荡电流。
师：这种电流其实就是交变电流，如果用示波器观察会发现，它的波形也是正弦形状，但是由于频率很高，可以达到KHz或MHz，因此把它叫做振荡电流。
师：从演示实验中我们可以看出振荡电流的变化经过几个过程后就开始重复，从电容器刚开始放电，电流的大小、方向经历了几个过程后就完成一个周期呢 可以把演示实验中看到的现象与黑板上的电路图结合起来考虑。
生讨论得：逆时针增大；逆时针减小；顺时针增大；顺时针减小。
师：大家知道机械振动过程中发生周期性变化的物理量有多个，那么在电磁振荡过程中发生周期性变化的物理量只有电流吗，还有什么物理量
生讨论得：极板上的电荷量、板间电场强度、电场能和线圈中的电流、磁感应强度、磁场能。

(1)“观察保险丝的作用”是为了直观地让学生了解保险丝在家庭电路中是如何做到保护电路安全的，可以加深学生的印象，使学生易于理解，同时对于学习本节课的知识也能起到铺垫作用。 (2)教学片段：
师：同学们，我们知道在生活中安全用电是很重要的，而安全用电的前提是要防止电路中电流过大。具体我们可以怎么做呢?
生：(摇头)不知道。
师：那同学们在生活中是否听说过保险丝?
生：听说过，但是不知道具体是用来做什么的。
师：(介绍保险丝的材质特点、作用、连接方式等)在电流较大时，与导线相比，相同时间内保险丝上必须产生更多的热量。根据焦耳定律Q=FRt，保险丝与导线串联，电流相同，所以保险丝的电阻应远大于导线的电阻。
师：那么我们该如何选择保险丝的材料呢?
生：应采用电阻率大、熔点低的材料做保险丝。
师：那么连接方式呢?
生：保险丝与用电器必须串联才能起到保护电路的作用。
师：很好，同学们能够做到活学活用。值得表扬!

(1)感应电流产生的条件：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。
(2)教学设计如下：
一、教学目标
(一)知识与技能
1.通过探究活动，知道电磁感应现象，知道产生感应电流的条件。
2.通过实验探究.知道感应电流的方向与磁场方向、切割磁感线的运动方向有关。
3.了解发电机的原理，知道发电机工作过程中的能量转化。
(二)过程与方法
经历什么情况下磁能生电的学习，掌握从多种因素中找出与研究目的有关的信息，得出电磁感应的条件。
(三)情感态度与价值观
了解电磁感应在生产、生活中的应用。通过电生磁以及磁能生电的对比，认识自然现象之间是相互联系的。
二、教学方法
讲授法、实验法、讨论法、合作法相互结合的方式。
三、教学过程
1.提出问题.引入新课
师：由以前学过的奥斯特实验说明电可以生磁，那么反过来磁能不能生电呢 不少科学家进行了这方面的探索，英国科学家法拉第，坚信电与磁有密切的联系。经过l0年坚持不懈的努力，终于在1831年取得了重大的突破.发现磁可以产生电。但需要一定的奈件。什么条件能让磁才能生电呢 今天我们就研究这个问题。
2.进入新课.科学探究
(1)什么情况下磁可以生电 本实验应选择哪些实验器材 还需要补充实验器材吗
学生讨论总结，根据研究的对象，需要有磁体和导线；检验电路中是否有电流需要有电流表；控制电路必须有开关。
(2)思考：如何获得磁场 电路中有电流的条件 如何显示电路中有无电流
学生思考后回答：①磁体周围有磁场，利用磁体可以获得磁场。②电路中有电流，电路要闭合，还需要电源。③利用电流表来检测电路中有没有电流。
3.尝试的角度
(1)让直导线在蹄形磁体的磁场中静止，换用不同强度的磁体。
学生观察现象.发现电流表的示数不变，说明导线在磁场中静止，电路中不会产生电流。
(2)改进实验方案，固定磁体不变，使导线在磁场中沿着不同方向运动，观察电流表的反应。
学生在实验中观察到"-3导体沿着磁场方向运动时，电路中没有电流。当导线在磁场中水平运动、斜运动都会产生电流。
学生根据实验现象总结：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流。师：由于导体在磁场中运动而产生电流的现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流。
(3)思考：导线固定不动，移动磁铁，在电路中会产生感应电流吗 为什么
学生思考得出结论：也会产生感应电流，因为当磁体运动时，线圈相对于磁场也是运动的，并且在做切割磁感线.所以会产生感应电流。
(4)导线在磁场中向左和向右运动，观察电流表的指针偏转情况。固定导线不变，把把磁体向左和向右运动。观察电流表的指针偏转情况。若把磁场方向和导体切割磁感线的运动方向同时改变，观察电流表指针偏转情况。
学生观察实验，当导线的运动方向不同的，电流表指针偏转方向不同，说明感应电流方向与切割磁感线的运动方向有关。电流表指针偏转情况也不同，说明感应电流方向与磁场方向有关。而同时改变磁场和导线运动方向.电流表指针偏转方向不变。
(5)小结：感应电流方向与磁场方向和切割磁感线的运动方向有关，磁场方向或导线运动方向相反，则感应电流的方向会变化.而同时改变磁场和导线运动方向，则感应电流方向不变。
4.发电机
(1)老师出示发电机模型。
把一台手摇发电机跟小灯泡连接起来，当摇动手柄使线圈在磁场中快速转动，观察到什么 用电流表换下小灯泡，缓慢摇动大轮，观察电流表的指针发生了怎样的变化。
[现象]电流表指针左右摆动。
(2)为什么会是这样的呢 ①发电机的构造
看书后回答：发电机是由哪几部分组成的
它是由磁体、线圈、滑环、电刷组成。与电动机相似，但没有电动机的换向器。②工作原理
当线圈在外力的带动下在磁场中转动时，线圈的两个边分别切割磁感线，且切割的方向不同，所以它们主生的感应电流方向也不同，这正好使线圈沿着某一个方向向外流出电流。
当线圈两边切割磁感线的方向变成了倾斜的方向，使得切割磁感线的条数减少，故产生的感应电流也减小.所以出现一大一小的指针摆动现象。
当线圈转过了l80度以后，线圈的每条边的运动方向正好相反，故它们产生感应电流的方向也会相反，所以还会出现电流表指针方向一会儿向左偏一会儿向右偏的现象。
5.交流电
(1)概念：线圈转动一周，电流方向变化两次，所从发电机发出的电流方向是周期性变化的，我们把周期性改变方向的电流叫交电流，简称交流。
(2)频率：在交流电流中，电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率；频率的单位是赫兹，简称赫，符号为Hz.线圈转动一周所用的时间叫周期。

(1)动量守恒定律中的反冲现象。 (2)教学片段：
师：物体闻的相互作用除碰撞以外还有另一种方式也比较常见，我们先观察几个实验，看一看它们是否不同于碰撞但属于相互作用。
演示实验：释放充了气的气球，气球喷气的同时向前“窜”。
师：刚才这个实验是什么原理气球是怎么窜出去的
生：喷出的气体与气球的相互作用。
师：这种相互作用与碰撞有什么不同
学生讨论、交流后得出：碰撞中两个物体先是分开的，相互作用后可能合为一体，也可能再次分开，而这种相互作用中两个物体本来是一体的，通过相互作用才分开。
师：我们把这种相互作用称为反冲运动。为什么静止的物体喷出一部分物体后，另一部分物体会获得速度后退呢
生：因为气体和气球同时受到对方的作用力，所以运动方向相反。
另一部分生：因为气球和气体动量守恒，所以它们的速度是相反的。
师：非常好，同学们从不同角度解释了这个现象。其实这是反冲现象，一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反方向运动。大家思考一下，刚才咱们的演示实验，是否满足以上条件
生：气球原来是静止的。松手的瞬间，喷出的气体与气球的相互作用，属于内力，气球窜出去，气体则沿反方向喷出。满足动量守恒定律，利用了反冲的原理。
师生总结：反冲运动满足动量守恒定律的条件：①系统不受外力；②系统某一方向不受外力；③系统内力远大于外力。

(1)该实验是关于“磁场方向”的教学。把小磁针放入磁场中，磁针受力后会发生转动。小磁针静止后，它的指向也就确定了，显示出这一点的磁场对小磁针N极和S极的作用力的方向。物理学中把磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称磁场的方向。 (2)师：同学们，谁能告诉老师我国四大发明之一的指南针是用来干什么的
生：定向的工具。
师：它为什么能定方向
生：根据地磁场定方向。
师：我们站在不同的位置，指针偏转情况不同，这说明磁场有方向，接下来我们通过实验来探究磁场的方向。
师：现在老师在这里放上一个条形磁铁，周围摆上一组小磁针，大家注意观察每个小磁针的指向是一样的吗
生：不一样。
师：既然小磁针在磁铁周围的不同位置指向不同，说明小磁针受力方向不同，磁场方向不同。我们都知道，电场和磁场都是客观存在的。那么大家想一想，电场强度的方向是如何规定的
生：规定正电荷所受电场力的方向为该点的电场强度的方向。
师：磁场的方向可以从小磁针受力的角度规定。在物理学当中，我们规定在磁场中的任意一点。小磁针北极受力的方向，即为小磁针静止时北极所指的方向，就是该点磁感应强度的方向，即磁场的方向。

(1)光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率，用符号n表示。 (2)教学设计如下：
测定玻璃的折射率
一、教学目标
1．知识与技能：验证光的折射定律：掌握插针法测折射率的方法。
2．过程与方法：通过设计实验步骤及实验操作，提高问题解决能力和数据处理能力。
3．情感态度与价值观：培养对物理实验及物理理论学习的兴趣以及团体协作和共同面对困难的精神。
二、教学重难点
教学重点：测定两面平行的玻璃砖的折射率。
教学难点：测定玻璃折射率的方法的掌握与能力的培养。
三、教学准备
实验仪器：玻璃砖、量角器、白纸、铅笔、直尺一把或三角板一个、计算器、木板、图钉、大头针。
四、教学过程
(一)复习导入
师：我们已经知道了当光以一定的入射角射入一块两面平行的玻璃砖后，出射光线的方向会发生平移，你能画出示意图吗
生：画出示意图，回忆光的折射的知识。
【设计意图】通过做出光的示意图让学生回顾光的折射基本定律，同时也为接下来在实验中画出实验原理图作铺垫。同时，学生画出示意图的过程中，能迅速进入到课堂状态。
(二)新课内容
1．实验方案设计
现在给定大家器材：两面平行的玻璃砖一块，大头针四枚，白纸一张，直尺一把或三角板一个，量角器一个。
请你设计一个实验方案，根据这个方案，画出光以一定入射角穿过玻璃砖时的传播路径。
老师引导：想一想，为了测出玻璃的折射率，应该测出哪些物理量


教师引导学生完成基本的实验方案设计：
第一步：在白纸上画出一条直线aa’，代表两种介质的分界面，再画出一直线段A0代表入射光线；然后画出分界面上0点处的法线N0。


第六步：量出入射角和折射角。用折射定律计算玻璃的折射率。
第七步：改变入射角。重复第二至第七步，多测几组。
【设计意图】在老师引导和学生学习的过程中，完成实验方案的设计，同时通过老师层层深入的引导和总结，让学生深刻理解插针法的基本原理和操作方法。
2．实验操作环节
学生台上演示实验。
在演示者演示的过程中，其他学生发现问题并记录。
【设计意图】这个环节是本节课的重点，分组实验和演示实验，一是可以发现学生操作过程中的问题及共性的盲点。让学生真正进行实际操作，领会实验操作的严谨性及实验数据的合理性。
老师引导实验注意事项：
(1)入射角问题的确定：入射角太小，折射角将更小，测量误差更大；若入射角i过大，则由大头针P1、P2射入玻璃中的光线量减少，即反射光增强，折射光减弱，且色散较严重，由玻璃砖对面看大头针的虚像将暗淡，模糊并且变粗，不利于瞄准插大头针P3、P4。因此画入射光线A0时要使入射角i适中，入射角i应在15°～75°范围内取值。
(2)P1与P2间距太小：不容易确定光路。
掌握了基本实验步骤及操作注意事项后，学生分组实验，记录实验数据。
实验数据的处理见下表：

3．数据操作环节
老师引导学生，在之前有过数据处理的经验上，利用图像，删去无效数值，得到较为准确的折射率数据。

4．交流讨论
老师引导：本实验要求求出入射角和折射角的正弦值，那么我们手头并没有量角器又如何来求正弦值呢
现在请大家思考有没有不用量角器就能达到实验目的的方法。
学生思考后演示．利用数学三角函数可以求出。

老师引导注意事项：强调圆要适当地画大一点以减小误差，并告诉大家一定注意，要计算的是入射角的正弦值和折射角的正弦值，所以，要注意找准圆与入射光线和折射光线的交点，切忌不要找成出射光线与圆的焦点。
【设计意图】这个环节有针对性，对本节课有巩固作用，另外让学生知道插针法适用于多样性的玻璃体结构的光学仪器，并不仅限于课本中的玻璃砖，让学生开阔视野。同时，改进实验方案，让学生具有设计实验、解决问题的能力。
(三)小结作业
总结回顾分享：学生分享实验过程及成果。
教师总结：现代的科学研究是众多人共同完成的工作。大家一起分析问题、制定考案、分工研究，最后汇集成果，共享成果。没有分工合作，是难以在短时间内完成大的研究任务的。
【设计意图】通过最后的总结回顾，让学生体会分工合作的乐趣，培养团体协作和共同面对困难的精神，激发学生对物理实验及物理理论学习的兴趣。
作业：大家可以进一步思考有无其他方式测定玻璃的折射率。
四、板书设计

(1)给自行车打完气后打气筒会发热;从滑梯上滑下屁股会发热;钻木取火。
(2)师：同学们，现如今我们的生活离不开各种各样的能量，比如大家出门坐汽车，汽车跑起来需要什么能量?
生：机械能。
师：那这种机械能从哪里来的呢?
生：通过发动机烧油给的。
师：没错，汽车要想跑得快，必须要有一个好的发动机，那大家知不知道发动机烧油产生了什么能量?
生：内能。
师：但是汽车确实要机械能.但是我们产生了内能。
生：内能转化为机械能。
师：内能真的可以转化为机械能吗?我们不妨用一个实验验证一下。下面老师将试管装满水，然后用木塞塞住，最后用酒精灯加热试管，大家仔细观察。
生：木塞被弹开了。
师：木塞被弹开说明了什么，谁能从能量角度解释一下。
生：给水加热，使试管内的内能增加，木塞被弹开时内能转换为机械能。
师：很好，这位同学总结得非常到位，就是说内能可以转化为机械能，那大家仔细回想一下，在生活中还有没有这种内能转化为机械能的例子。
生：烧水的时候水烧开了会顶开壶盖。
师：没错，这个实验是不是就是这样的模型。那回到刚刚的问题，发动机到底是不是将内能转化为了机械能呢，我们一起来研究一下。

(1)这个实验说明了做功可以改变物体的内能。
(2)教学方案如下：
【导入新课】
在初中我们已经学过功和能的一些知识，对功和能有了简单的认识，并能定性地分析某些物理现象，前两节我们较深入地探讨了功的概念、功的计算，现在将进一步研究能的基本知识以及功和能的关系。
1．能的概念
(1)能的定义：一个物体能够对外做功则这个物体就具有能
由学生举出自然界中具有能量的物体的实例，如流动的河水，飞行的子弹，自由下落的重物，压缩的弹簧，燃烧的焰火．高压的气体……
(2)物质的不同运动形式对应着不同的能
演示：弹簧吊挂物体，一端固定在铁架上，用力下拉物体，使弹簧伸长后释放，物体将向上运动，弹簧对物体做功．说明形变的弹簧有能量．此能量叫弹性势能。演示：点燃走马灯的蜡烛后，灯的一部分旋转起来，这个现象中，有些什么能 能如何转化 首先是蜡烛的化学能经燃烧释放出来，加热空气，空气分子运动加剧，转化为空气分子的内能，热空气上升又带动走马灯旋转，空气的部分内能又转化为走马灯的机械能。由此看来．自然界的能多种多样，除上述的能以外，还有电能、光能、原子能、生物能……同时它们之间也可以互相转化。
(3)各种不同形式的能量可以相互转化，而且在转化过程中守恒
观看录像，分析展示的各种现象中，能量存在和转化情况。如早晨太阳出来，照耀树林，太阳能经植物的光合作用转化为生物能……傍晚，电灯亮了，电能转化为热能、光能等等。在能的转化中，能保持守恒。
在能的转化过程中，与之紧密相关的物理量是什么呢 是做功。
2．做功的过程
做功的过程是能量转化的过程。物体的能量发生变化，对外则表现为做了一定的功。
(1)做功使不同形式的能量发生转化。
人拉重物在光滑水平面上由静止而运动，人对物体做功的过程中，人的生物能转化为物体的动能。
在水力发电厂中，水流对水轮机冲击，带动水轮机转动，从而带动发电机转动而做功，水流的机械能转化为电能。
火车前进而做功，是先把燃料油和煤的化学能转化为热能，经内燃机或蒸汽机又把热能转化为火车的机械能……由此看来，能量互相转化要伴随着做功，但能量转化的多少如何来计算和确定呢
(2)功是能量转化的量度
运动员将质量为15kg的杠铃举高2米，他做了3×103J的功，则就有3×103J的生物能转化为杠铃的重力势能。
自然界中有各式各样的力，如电磁力、分子力、核力……它们做功的计算方式各不相同，但有一点是共同的．即做了多少功就有多少能量由一种形式转化为另一种形式。
功和能有着密切的联系，但它们之间有什么区剐呢
3．功和能
(1)能是由物体运动状态决定的物理量，即状态量；而功则是和物体运动状态变化过程有关的物理量，是过程量，两者有着本质的区别。
(2)做功可以使物体具有的能量发生变化，而且物体能量变化大小是用做功的多少来量度。但功和能不能相互转化。
4．总结、扩展
(1)运用功和能的观点，能量转化规律是分析解决物理问题的重要方法和途径之一，要充分理解、逐步深化。
(2)功是能量转化过程中的关键物理量，在今后的学习中要深刻领会各种力做功的特点，熟练掌握各种功的计算，明确各种不同的功所涉及的有关能量的转化。
(3)能的转化和守恒定律在力、热、电、光、原子等各个领域都有广泛应用，要注意掌握和运用。

(1)通过演示盐水选种实验并引导学生进行分析，能激发学生思考，引导学生应用浮沉条件解释生活现象，达到巩固提升的教学目标。联系生活实际应用，学生能感受到物理知识与生活生产的密切联系，增加对物理学科的学习兴趣和积极性。 (2)师：各位同学，请注意看老师做的实验(将一把种子逐渐放入装有盐水的烧杯中)，说说你看到什么现象。
生：大部分种子沉入盐水底部，少部分浮在盐水表面。
师：这就是农业生产中，常用的盐水选种的方法，我们可以发现，浮在盐水表面的都是干瘪的种子，思考一下．这个现象与我们学习的沉浮条件有什么关系呢?
生：由于干瘪的种子密度较小，小于盐水的密度，根据浮沉条件，会浮在盐水表面，而饱满的种子，密度大于盐水，会沉入盐水底部，从而达到选种的目的。
师：分析得非常完整，看来大家已经能够初步使用浮沉条件来解决问题了。接下来再思考一个问题，如果配制好盐水之后，发现干瘪的种子也沉底了，我该怎么办呢?
生：继续加盐，增大盐水密度，直到千瘪的种子能够上浮为止。
师：分析得很正确。