淺談高中物理中能量守恒教學(xué)法

黃小珍

摘 要 在整個(gè)高中階段的物理學(xué)習(xí)中，能量守恒定律是十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。另外，在高考的試卷中也總會(huì)有與能量守恒定律相關(guān)的命題。 本文針對(duì)當(dāng)前能量守恒定律的高考題型，從不同角度進(jìn)行分類與解析，發(fā)現(xiàn)其特點(diǎn)與規(guī)律，總結(jié)了高中物理能量守恒教學(xué)中需要注意的問題和相關(guān)高考題型的分析，以達(dá)到對(duì)高中物理教學(xué)進(jìn)行指導(dǎo)的目的。

關(guān)鍵詞 高中物理力學(xué) 機(jī)械能 能量守恒 教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

在整個(gè)高中階段物理學(xué)科包含的所有知識(shí)中，能量守恒定律是極其關(guān)鍵的部分。我們這里指的能量通常就是機(jī)械能，能夠?qū)崿F(xiàn)能量守恒的對(duì)象一定要符合僅有重力做功的條件，這種情況下能量的轉(zhuǎn)化僅僅是動(dòng)能和勢能的互轉(zhuǎn)，整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)總機(jī)械能保持不變。不過，受限于高中生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和認(rèn)知能力，想讓他們徹底領(lǐng)會(huì)和理解，并熟練運(yùn)用能量守恒定律是非常困難的。基于這種情況，高中物理教師在進(jìn)行能量守恒定律的教學(xué)時(shí)選擇的方法就值得推敲和研究了。教師應(yīng)該結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)，幫助學(xué)生們完全領(lǐng)會(huì)和掌握能量守恒定律。本文結(jié)合近年各地高考中相關(guān)考查題型，對(duì)能量守恒的所有題型從不同角度進(jìn)行分類解析，發(fā)現(xiàn)其中的特點(diǎn)與規(guī)律，并就每一類題型要如何高效進(jìn)行教學(xué)作簡要分析。

1高中物理能量守恒的教學(xué)

1.1指導(dǎo)學(xué)生通過功能關(guān)系理解能量含義

高中教材中關(guān)于能量的內(nèi)容有以下幾個(gè)方面：力學(xué)中的機(jī)械能（包括動(dòng)能和勢能）；分子運(yùn)動(dòng)理論中物體的內(nèi)能（包括分子動(dòng)能和分子勢能）；電場中的電勢能；電路中的電能及電磁振蕩中的電場能和磁場能，等等。這些知識(shí)學(xué)生很容易說出來，但讓他們講出每一種能量的含義來，就很困難了。對(duì)此可從兩個(gè)方面引導(dǎo)學(xué)生理解能量：（1）對(duì)能量我們只研究某一狀態(tài)的能量值和某一過程的能量變化，對(duì)于能量值的確定有的有計(jì)算公式，比如動(dòng)能、勢能等。（2）教材中沒有計(jì)算公式的有關(guān)能量，比如：內(nèi)能、磁場能等。對(duì)于這些能量，有很多教師采取講解的方法，可通過討論讓學(xué)生想出來可以進(jìn)行轉(zhuǎn)化的能量，然后可組織學(xué)生討論歸納出各種形式的能量發(fā)生變化時(shí)對(duì)應(yīng)的力做功的情況，通過比較、歸納就可以接受這樣一個(gè)原理：功是能轉(zhuǎn)化的量度。抓住這一線索理解能量含義、處理能量問題是很方便的。對(duì)有些能量值的求解，可以通過做功實(shí)現(xiàn)，而對(duì)于一些變力做功，也可以通過能量轉(zhuǎn)化進(jìn)行解答。教師要讓學(xué)生清楚，做功和能量變化是密不可分的，應(yīng)該讓學(xué)生牢牢記住功能關(guān)系，熟練掌握功能原理。

1.2善于類比，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)概念的理解

在學(xué)習(xí)分子勢能變化和電勢能變化的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，因?yàn)閷W(xué)生對(duì)兩種能量只是有表面的、粗淺的了解，教材中也沒有給出計(jì)算變化量的公式，所以對(duì)這兩種能量難以理解和掌握。對(duì)此，可采用類比的方法，將分子勢能變化和分子力做功的關(guān)系、電勢能的變化和電場力做功的關(guān)系類比成重力勢能變化和重力做功的關(guān)系：重力做多少正功，重力勢能就減少多少，重力做多少負(fù)功，重力勢能就增加多少，即△EP=-WG。而分子力做功同樣能引起分子勢能的變化，電場力做功也引起電勢能的變化，二者量值相等，從而也能充分體現(xiàn)出功能關(guān)系。另外對(duì)機(jī)械能的變化，可指導(dǎo)學(xué)生從機(jī)械能守恒條件為突破口進(jìn)行思考：如果一個(gè)系統(tǒng)除重力外有其他力做功，那么機(jī)械能會(huì)如何變化？學(xué)生就可以通過類比、推理得出機(jī)械能不守恒的結(jié)論，而且其他力做多少正功，機(jī)械能就增加多少；做多少負(fù)功，機(jī)械能就減少多少，也體現(xiàn)了功能關(guān)系。在物理概念、規(guī)律的理解上，類比方法是常見的，教學(xué)中教師指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用這種方法，往往能達(dá)到較好的理解效果。

1.3能量守恒定律不能忽視

能量守恒定律是自然界最普遍的規(guī)律之一，它對(duì)各種能量的轉(zhuǎn)化和守恒都是適用的。但學(xué)生解題時(shí)，這條具有普遍適用意義的重要定律卻往往容易被忽視。主要表現(xiàn)為兩個(gè)方面，一是想不起運(yùn)用能量守恒定律，二是誤用。學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)有些能量的損失分析不出，比如物體碰撞過程中，機(jī)械能的損失、電磁振蕩現(xiàn)象中的電磁輻射能的損失，等等。有些學(xué)生經(jīng)常把光滑無摩擦、無電阻熱損耗作為能量的守恒條件，將電磁問題當(dāng)做能量守恒來處理。

其實(shí)這與教師在教學(xué)中的引導(dǎo)有直接關(guān)系。在電磁振蕩的教學(xué)中，重點(diǎn)分析的是振蕩過程中的能量的轉(zhuǎn)化，卻忽視了電磁輻射的能量損失，即出現(xiàn)了“重感應(yīng)，輕輻射”的教學(xué)弊端，這是應(yīng)該引以為戒的。教師在教學(xué)中應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生從特殊情況中跳出來，重視教材的連貫性和知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在聯(lián)系，用聯(lián)系、開放的觀點(diǎn)分析問題，全方位理解各物理現(xiàn)象中的能量問題。

2高考中能量守恒問題分類分析

機(jī)械能守恒試題可以分為單體研究問題和多體問題，其中單個(gè)物體的機(jī)械能守恒過于簡單和單一，高考題中基本不會(huì)出現(xiàn)，而以考查多個(gè)物體組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒問題為主。當(dāng)研究一個(gè)問題涉及的不是一個(gè)物體而是兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體時(shí)，應(yīng)具有整體意識(shí)，將不同的物體組成系統(tǒng)，這樣往往會(huì)化繁為簡，化難為易。機(jī)械能守恒律適用于系統(tǒng)：當(dāng)組成系統(tǒng)的各個(gè)物體之間只有動(dòng)能和勢能之間的轉(zhuǎn)化，沒有機(jī)械能與其他形式的能量之間的轉(zhuǎn)化時(shí)，則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。

3結(jié)論

從上述論述我們可以看出，高中物理關(guān)于機(jī)械能守恒與動(dòng)量守恒的問題是有規(guī)律可循的：機(jī)械能守恒問題可以按模型進(jìn)行分類，在機(jī)械能守恒的教學(xué)時(shí)，應(yīng)向?qū)W生灌輸模型概念，每種模型問題均有對(duì)應(yīng)的解題方法方法和技巧，如滑槽模型問題中只要認(rèn)清物體的運(yùn)動(dòng)過程，挖掘出物體運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)或最低點(diǎn)時(shí)速度相同的隱含條件就可輕松解題；關(guān)于動(dòng)量守恒的教學(xué)雖然依然可以分模型進(jìn)行討論，如典型的碰撞模型，滑塊模型等，但各模型問題間無本質(zhì)區(qū)別，只要向?qū)W生闡述明白動(dòng)量守恒的條件及守恒的物理過程就可。教學(xué)時(shí)應(yīng)注意啟動(dòng)學(xué)生的思維，首先要使學(xué)生對(duì)問題所表述的物理情境有一個(gè)完整的清晰的認(rèn)識(shí)，接著將問題表述的總物理過程分解成若干個(gè)子過程，每個(gè)過程是否遵循動(dòng)量守恒定律，最后分清已知量和待求量。這樣，學(xué)生的思維得到了有效啟發(fā)，動(dòng)量守恒問題的教學(xué)也達(dá)到了水到渠成的效果。

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