動能定理應(yīng)用的五類錯因釋疑和備考建議

本文以幾種情境為例，對學(xué)生在應(yīng)用動能定理解決問題中常出現(xiàn)的五類錯誤進行釋疑，深化對動能定理的理解，培養(yǎng)其形成科學(xué)、完備的物理觀念．

１.５ 能量轉(zhuǎn)化中會出現(xiàn)能量不守恒情況

情境５ 質(zhì)量為１kg的物塊放在傾角為３７°、動摩擦因數(shù)為０．５的斜面上，以初速度v０＝１m·s－１沿斜面下滑２m，分析在此過程中涉及的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系．

分析 某學(xué)生的答題結(jié)果如表１所示，重力做功１２J，對應(yīng)重力勢能減少１２J;摩擦力做功－８J，對應(yīng)內(nèi)能增加８J．該學(xué)生產(chǎn)生疑慮：考慮了所有力做功，為何減少的重力勢能不等于增加的內(nèi)能？ 還有４J的能量跑哪去了？ 是能量不守恒嗎？

學(xué)生能依據(jù)功能關(guān)系把不同性質(zhì)力與不同形式能量的對應(yīng)關(guān)系與數(shù)量關(guān)系進行關(guān)聯(lián)，但沒有考慮“合力做功與動能變化”這一功能關(guān)系，其中合力做功為４J，對應(yīng)動能變化ΔEk＝４J．此過程中，減少的１２J重力勢能轉(zhuǎn)化為４J的動能與８J的內(nèi)能，與能量守恒定律吻合．學(xué)生容易忽視“合力做功與動能變化”這一關(guān)系，會出現(xiàn)遺漏動能，得到上述錯誤結(jié)論的情況．

受到力的合成與分解中等效替代思想的影響，學(xué)生誤以為考慮合力后，就不需要考慮分力，因此在分析功能關(guān)系時，只考慮各個力做功，而漏掉合力做功．

２ 備考建議

２.１ 加強新授課—習(xí)題課—備考課的銜接，重視學(xué)生認知的漸變發(fā)展

學(xué)生理解與應(yīng)用動能定理不是一蹴而就的，而是一個螺旋上升的認知發(fā)展過程，教師要在不同學(xué)段設(shè)計符合學(xué)生認知邏輯與知識邏輯的學(xué)習(xí)任務(wù)，逐步強化其認知發(fā)展，對動能定理形成科學(xué)、完備的理解．

在新授課中，要引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)“動能”的概念，為理解“合力做功與動能變化”這一功能關(guān)系奠定基礎(chǔ);要把教材中“通過勻變速直線運動得到動能定理”的特殊結(jié)論，通過邏輯推理推廣到平拋運動等普適性結(jié)論，而非通過簡單的文字說明就強行推廣，并提供摩擦力做功的實例，滲透摩擦力做功與路徑有關(guān)的思想;最后建立“功是能量變化量度”的能量觀，讓學(xué)生經(jīng)歷動能定理建立過程，從知識學(xué)習(xí)向思維提升轉(zhuǎn)變．

在習(xí)題課中，要設(shè)計好預(yù)期目的并預(yù)判會出現(xiàn)的問題以及解決方案，選好或編好例題直接關(guān)系到學(xué)生應(yīng)用知識的質(zhì)量．選題應(yīng)滿足三個特征：一要有針對性，與動能定理的知識、方法密切關(guān)聯(lián)，能幫助學(xué)生深化對知識的理解;二要有引導(dǎo)性，抓住學(xué)生常犯的幾類錯誤，幫助學(xué)生辨析似是而非的概念;三要有邏輯性，符合學(xué)生的認知發(fā)展，遵循從簡單到復(fù)雜、由淺及深的規(guī)律，并關(guān)注題與題間的升華，如從單力做功到一對內(nèi)力做功、從重力做功到摩擦力做功等．

在備考課中，要以“動能定理”為核心建構(gòu)知識體系開展教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生從規(guī)律的細節(jié)（規(guī)范表述、做功特點）、規(guī)律的關(guān)聯(lián)（功、功能關(guān)系）、規(guī)律的應(yīng)用拓深（單程、往復(fù)運動）等方面建構(gòu)知識體系，達成從新授課中“學(xué)生學(xué)了”到備考課中“學(xué)生學(xué)會了”的轉(zhuǎn)變．

２.２ 強調(diào)知識的邏輯因果關(guān)系，突破迷思知識引起的思維定式

教學(xué)中要幫助學(xué)生了解知識的來龍去脈與前因后果，既要讓學(xué)生體驗知識生成的過程，還要讓學(xué)生知道新知識源于何處，能用在何處．隨著學(xué)習(xí)的深入，學(xué)生會因很多似是而非的迷思概念而產(chǎn)生思維定式，形成錯誤或片面的認知，教師要幫助學(xué)生做好相關(guān)知識的辨析，充分了解知識的適用條件．在“動能定理”教學(xué)中，從牛頓第二定律出發(fā)，推出動能定理表達式，并推廣到曲線運動中，體現(xiàn)了知識的來龍去脈，但是學(xué)生缺失“功是因、能是果”的邏輯因果認知;此外，還要從標矢性、內(nèi)外力效果、適用范圍等來區(qū)分動能定理與牛頓第二定律，避免學(xué)生出現(xiàn)思維與表述錯誤．

２.３ 嘗試學(xué)生說題等創(chuàng)新模式，充分暴露學(xué)生思維障礙與認知盲區(qū)

在習(xí)題教學(xué)中，一般以教師講解、學(xué)生模仿或講練結(jié)合為主，這能快速提升學(xué)生的解題能力，但會掩蓋學(xué)生的思維障礙與認知盲區(qū)，影響學(xué)生理解知識的本質(zhì)．筆者通過學(xué)生說題的模式，發(fā)現(xiàn)能讓學(xué)生在說審題、說破題、說答題、說反思時顯化其思維過程，充分暴露其思維方式與認知結(jié)構(gòu)，及時捕捉即時生成的教學(xué)資源，讓課堂教學(xué)更具針對性，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力．

本文系中山市教育科研２０２３年度三名工程專項課題“深度學(xué)習(xí)視域下初高中銜接課程的開發(fā)與實踐研究”（編號：Z２０２３０２３）階段性成果．