淺談高中物理《機(jī)械能守恒定律》教學(xué)

葉麗婧

摘要：在教學(xué)設(shè)計(jì)中采用實(shí)驗(yàn)操作與理論推導(dǎo)相結(jié)合的手段，用直觀展示出來(lái)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象幫助學(xué)生思考和分析，用理論推導(dǎo)的形式幫助學(xué)生理解和領(lǐng)悟。

關(guān)鍵詞：機(jī)械能守恒定律;課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

一、教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）機(jī)械能的引入

筆者采取圓筒魔術(shù)引入，激發(fā)學(xué)生的好奇心，調(diào)動(dòng)課堂氛圍，讓學(xué)生回答出圓筒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中參與轉(zhuǎn)化的能量種類，從而引出機(jī)械能的定義：機(jī)械能E=Ek+Ep+Ep彈。這樣能更自然地過(guò)渡到下一部分。

（二）用實(shí)驗(yàn)和理論來(lái)探究機(jī)械能轉(zhuǎn)化過(guò)程中的守恒條件

整個(gè)實(shí)驗(yàn)探究以及理論探究的過(guò)程是為了幫助學(xué)生思考，分析，推理和領(lǐng)悟。讓學(xué)生親身體驗(yàn)，在體驗(yàn)過(guò)程中讓學(xué)生逐漸形成一些科學(xué)探究素養(yǎng)。

1.實(shí)驗(yàn)探究

通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的形象性，并讓學(xué)生參與教學(xué)展示，從而讓學(xué)生對(duì)機(jī)械能的轉(zhuǎn)化有個(gè)更直觀的感受。筆者采用的教學(xué)器材為氣墊導(dǎo)軌，其中滑塊運(yùn)動(dòng)中就涉及機(jī)械能中的三種能量。

接下來(lái)老師從學(xué)生的思想結(jié)論下入手，提出守恒是一個(gè)過(guò)程，要求過(guò)程中每時(shí)每刻機(jī)械能都該相等并板書機(jī)械能守恒的概念。由于動(dòng)能不方便測(cè)量，這時(shí)引導(dǎo)學(xué)生，研究方法除了實(shí)驗(yàn)外，還可利用理論探究的方法。從而進(jìn)入下一個(gè)階段。

2.理論探究

理論探究階段，以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，建立物理模型和物理情境，讓學(xué)生完成推倒部分。教師在學(xué)案部分給予部分提示，引導(dǎo)學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的演繹推理能力和分析歸納能力。

首先進(jìn)行定量理論探究。

其中定量理論探究采用斜面模型，建立物理情境由易到難分為三種情況分別為：“無(wú)阻力下滑”，“有阻力下滑”及“有外力上滑”。無(wú)阻力下滑模型及公式見(jiàn)圖1。有阻力下滑模型及公式見(jiàn)圖2。有外力上滑模型及公式見(jiàn)圖3。

第一種模說(shuō)明只有重力做功任意位置機(jī)械能相等，即機(jī)械能守恒。第二種說(shuō)明阻力和重力做功任意位置機(jī)械能不等，即機(jī)械能不守恒。第三種說(shuō)明外力和重力做功任意位置機(jī)械能不等，即機(jī)械能不守恒。

整個(gè)過(guò)程讓學(xué)生用動(dòng)能定理表示運(yùn)動(dòng)過(guò)程。分層次設(shè)置問(wèn)題，啟發(fā)學(xué)生思考。并設(shè)計(jì)引導(dǎo)性的語(yǔ)句有意識(shí)地讓學(xué)生在推理演算過(guò)程中，掌握探究規(guī)律的方法。從而能讓學(xué)生自行歸納得到機(jī)械能守恒定律的其中一個(gè)條件：只有重力做功。

3.定性理論探究并結(jié)合理想實(shí)驗(yàn)法

有彈性勢(shì)能參與轉(zhuǎn)化的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，采取定性理論探究。因?yàn)楦咧胁灰髮W(xué)生定量計(jì)算彈簧做功的過(guò)程量。結(jié)合課前魔術(shù)直觀地來(lái)進(jìn)行探究。

讓學(xué)生修正結(jié)論：當(dāng)只有重力或彈力做功的系統(tǒng)中，動(dòng)能和勢(shì)能和彈性勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能總量不變，則機(jī)械能守恒。

這部分教學(xué)過(guò)程讓學(xué)會(huì)有意識(shí)的學(xué)會(huì)研究物理問(wèn)題的一種科學(xué)方法：提出問(wèn)題→實(shí)驗(yàn)探究→合理外推→理論探究→總結(jié)規(guī)律。

（三）機(jī)械能守恒定律的理解

在學(xué)習(xí)了新知識(shí)以后，學(xué)生的對(duì)定律的理解還不太明確，所以可以通過(guò)設(shè)置對(duì)定律理解的正誤判斷題和對(duì)機(jī)械能是否守恒的運(yùn)動(dòng)判斷，讓學(xué)生更扎實(shí)的理解機(jī)械能守恒定律。

二、教學(xué)反思

對(duì)于成績(jī)拔尖的班級(jí)，在探究彈性勢(shì)能的過(guò)程中還可設(shè)計(jì)理論推導(dǎo)。更深入地培養(yǎng)了學(xué)生的演繹推理能力和分析歸納能力。其中教學(xué)設(shè)計(jì)如下。

選取滑塊和彈簧作為研究系統(tǒng)，光滑水平面，任取位置1到2，以桌面為0勢(shì)能面。受力分析，忽略阻力。分析過(guò)程見(jiàn)圖4。

由此可知，當(dāng)只有重力和彈力做功時(shí)，系統(tǒng)機(jī)械能守恒。

可以更深入，提問(wèn)是否有其他力做功，系統(tǒng)機(jī)械能就不守恒呢？讓學(xué)生對(duì)公式進(jìn)行推導(dǎo)探究得知當(dāng)WF+Wf=0時(shí)即只有重力、彈力以外其他力做功為0時(shí)機(jī)械能守恒。

三、結(jié)語(yǔ)

學(xué)生通過(guò)對(duì)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生從物理視角形成基本認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)分析綜合、推理論證的方法來(lái)提出對(duì)客觀事物創(chuàng)造性的見(jiàn)解。合理的運(yùn)用科學(xué)探究的工具和方法，堅(jiān)持嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，從而體現(xiàn)物理課堂的育人功能。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙靜靜.新課標(biāo)下5E教學(xué)模式在高中物理教學(xué)實(shí)踐中的研究[D].哈爾濱師范大學(xué)，2021.