對人教版普通高中《物理》必修2中“動能”教學的探討

現行的普通高中課程標準實驗教科書物理必修2中，在第七章第6節安排實驗“探究功和速度變化的關系”，通過實驗探究，得到“對靜止物體的功和物體速度二次方成正比”的關系，從而推知物體的動能可能包含“速度平方”這個因子，而沒有得到動能與質量和速度的定量關系。在教學實踐中，筆者認為教材中的實驗探究內容值得進一步探討，在這里提出來供同行們參考。

一、明確探究性教學的基本要求 

第一，通過演示或實例，讓學生了解物體的動能跟物體的質量和速度都有關系。第二，依據功能關系對動能跟質量和速度的關系進行理論探究和實驗探究。第三，在設計實驗進行探究的過程中，引導學生明確探究目標，設計實驗裝置和實驗步驟，記錄和分析實驗數據，盡可能地得到動能跟質量和速度的定量關系。第四，實驗探究和理論探究相結合，充分體現物理學的嚴謹性和科學性，培養學生的科學探究精神和方法，提高學生的科學素養。

二、對教材中這部分教學內容的商榷

教材中第6節課題為“探究功與速度變化的關系”，而不是探究動能與質量和速度的關系，給出的兩個參考案例的探究結果只能推知動能可能包含“速度二次方”這個因子，這樣就不能從本質上揭示動能與質量和速度的定量關系。另外，參考案例一由于認為繩對小車的拉力等于小車的重量，會帶來一定的系統誤差；參考案例二中很難做到每個橡皮條做的功都相同，也會給探究實驗的數據分析帶來一定的困難。如果從功能關系出發，利用課本上的兩個參考案例的實驗裝置，根據力對靜止物體的功等于物體獲得的動能探究計算，可以直接探究動能跟質量和速度的關系。

三、對課本上兩個參考案例探究目標的改進

首先，單位制上探究動能與質量和速度的關系，根據功能關系，功和能的單位都為焦耳，即“1J=1N#8226;m=1kg#8226;m/s2#8226;ｍ＝1kg#8226;(m/s)２”，從而推知動能中可能包括質量和速度平方的因子，然后再由實驗進行探究。

對參考案例一，平衡小車所受的摩擦力，將小車和重物作為一個運動系統，探究重物下落過程中對系統做的功跟系統質量和速度的定量關系。實驗時，測出小車的質量Ｍ和重物的質量ｍ，打下的紙帶上的一系列計數點對應下落高度和速度（如表1），算出重力的功ｍgh，分析(M+m)和ｖ２滿足怎樣的關系才能表示系統的動能（如表2）。

對參考案例二，實驗是通過改變橡皮條根數，對小車的功依次為W、2W、3W……，探索功和速度的關系，從而得出“功和速度的二次方成正比”的結論。在實驗中，由于很難做到每根橡皮條的功都相同，給實驗帶來較大的系統誤差，增大了探究過程的難度。為定量探究動能跟質量和速度的關系，實驗中只使用一根橡皮條，每次實驗使橡皮的伸長量都相同，在拉力做功的條件下，改變小車的質量，分別探究小車質量m和速度v滿足怎樣的關系，才能使m、v組成的關系式的值都相等。在探究中發現，改變小車的質量m，對小車做的功相同時，總有m和v的二次方的乘積相等。進而得到動能的表達式中包含質量和速度的二次方的因子。

四、在理論探究中提高學生的知識運用和邏輯推理能力

新課程教學理念要求我們把學習的過程和方法放在非常重要的地位，將知識的學習寓探究和發現的過程之中。除實驗探究外，運用已有的知識，通過縝密的推導，得到新的知識或理論也是常用的學習和研究的方法。在探究動能跟質量和速度的關系以及動能定理的教學過程中，以“功能關系”為主線，對靜止在水平面上的物體用水平拉力做功，結合牛頓第二定律和速度位移公式，導出力對物體的功等于物體獲得的動能，建立“動能等于物體的質量和速度二次方乘積的一半”的概念，這樣的推導過程，思路清晰，邏輯嚴密，易于學生理解，有較好的教學效果。如果在教學內容安排上，先進行動能概念的理論探究，再設計合理的實驗驗證，就避免了復雜的實驗探究過程，降低了教學難度。

根據多年的教學實踐經驗，筆者認為教學內容的安排，應根據學生的基礎靈活設計，發揮教師駕馭教材的能力，用科學的教學方法，引導學生在探究過程中去發現問題，處理問題，解決問題，從而激發學生的學習興趣，培養學生的科學情感，提高學生的創新能力。

(責任編輯 黃春香）