探究初中階段關(guān)于能量知識(shí)的教學(xué)

修建敏

【摘 ? ?要】物理學(xué)中物質(zhì)具有各種形式的能量，各種形式能量之間能夠相互轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化，這個(gè)過(guò)程中物質(zhì)就對(duì)外做功，由此產(chǎn)生了很多物理現(xiàn)象。學(xué)習(xí)各種形式的特點(diǎn)，應(yīng)用轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的過(guò)程，能有效解決關(guān)于物理方面的很多問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】初中物理 ?能量 ?形式 ?特點(diǎn) ?過(guò)程

中圖分類號(hào)：G4 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2015.10.125

宇宙中找不到一個(gè)絕對(duì)靜止的物體，所有的物體普遍在做各式各樣的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。例如：物體由于位置較高而具有中立勢(shì)能，因發(fā)生彈性形變而具有彈性勢(shì)能，而且物質(zhì)的分子之間存在引力和斥力，因此物質(zhì)的分子之間還具有勢(shì)能，以及物體內(nèi)所有分子由于熱運(yùn)動(dòng)具有的動(dòng)能，以及分子間勢(shì)能的總和叫做物體的內(nèi)能。還有即使在原子中都存在巨大的能量——核能等等，這些方面我們都可以看出來(lái)能量在日常生活和生產(chǎn)學(xué)習(xí)中的重要性。而初中的物理課程可以聯(lián)系生活中的常見(jiàn)現(xiàn)象帶領(lǐng)我們認(rèn)識(shí)能量存在的形式，研究能量轉(zhuǎn)移的作用、能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程和特點(diǎn)，以及如何更合理的利用各種形式的能量。我將具體從以下幾個(gè)方面展開(kāi)能量教學(xué)中所思所感。

一、物體的機(jī)械能

機(jī)械運(yùn)動(dòng)是宇宙中最普遍的現(xiàn)象，這就是運(yùn)動(dòng)的普遍性。運(yùn)動(dòng)的物體有對(duì)其他物體做功的能力，影響動(dòng)能的因素包括質(zhì)量和速度，因此在教材中設(shè)置先從物體的質(zhì)量和速度說(shuō)起。對(duì)于質(zhì)量和速度同學(xué)們?cè)谏钪杏斜容^普遍的認(rèn)識(shí)，所以教學(xué)的重點(diǎn)是教學(xué)生如何正確的描述這些物理量。運(yùn)動(dòng)的描述首先要選擇一個(gè)作為標(biāo)準(zhǔn)的物體作為描述物體運(yùn)動(dòng)的參照物，以不同的物體作為參照物，物體的運(yùn)動(dòng)情況是不同的。由于學(xué)生在生活中認(rèn)識(shí)速度都是以地面為參照物，形成了固化的認(rèn)識(shí)，因此教師糾正學(xué)生這一片面的認(rèn)識(shí)，使學(xué)生正確理解物體的運(yùn)動(dòng)情況和參照物之間的相對(duì)關(guān)系是教學(xué)工作中的重點(diǎn)。

在日常生產(chǎn)工作中，人類很早就懂得筑壩，用高處的水去沖擊水輪碾米、磨面，反復(fù)地舉起重物來(lái)夯實(shí)地基，應(yīng)用的就是位于高處的物體也具有做功的本領(lǐng)，這種形式的能量就是重力勢(shì)能。將這樣的重力勢(shì)能知識(shí)應(yīng)用于具體的教學(xué)過(guò)程中，聯(lián)系生活中的常見(jiàn)現(xiàn)象來(lái)分析重力勢(shì)能與質(zhì)量和高度的關(guān)系。當(dāng)然同樣的道理，應(yīng)用于動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能間，讓學(xué)生體會(huì)相互轉(zhuǎn)化是生活中的普遍現(xiàn)象，也有廣泛的應(yīng)用，就可以在教學(xué)中使學(xué)生更加直觀的認(rèn)識(shí)加強(qiáng)動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能三者綜合之間的轉(zhuǎn)化過(guò)程，也更容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，對(duì)以后的學(xué)習(xí)進(jìn)程是有極大好處的。

教師通過(guò)一些小的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)來(lái)開(kāi)啟學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的大門也是不錯(cuò)的方法。例如：將一個(gè)小球放在彈簧上，用力向下壓小球，彈簧受到壓力后發(fā)生彈性形變，因而具有了彈性勢(shì)能，撤去力后，彈簧恢復(fù)到原來(lái)的形狀，與此同時(shí)彈力對(duì)小球做功，將小球彈起，彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球的重力勢(shì)能和動(dòng)能。小球向上飛的過(guò)程中，在重力的作用下，速度逐漸降低，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，小球到達(dá)最高點(diǎn)后，在下落的過(guò)程中重力勢(shì)能又轉(zhuǎn)化動(dòng)能，接觸彈簧后，動(dòng)能再轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能。結(jié)合這一系列知識(shí)點(diǎn)于具體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，做出能量轉(zhuǎn)化的圖示能夠有效促進(jìn)學(xué)生對(duì)機(jī)械能之間轉(zhuǎn)化過(guò)程的理解和認(rèn)識(shí)。

二、內(nèi)能

初中學(xué)習(xí)的內(nèi)能知識(shí)包括物體內(nèi)分子做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能和分子間相互作用而具有的勢(shì)能。溫度是組成物質(zhì)的分子運(yùn)動(dòng)的宏觀標(biāo)志，溫度越高，表明物體內(nèi)部的分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，分子運(yùn)動(dòng)的劇烈程度又影響分子間的距離，從而使物質(zhì)的物態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)化。

就九年級(jí)的物理教材而言，從教學(xué)的重點(diǎn)是溫度、內(nèi)能改變方式，例如：熱傳遞的實(shí)質(zhì)是內(nèi)能從高溫物體傳到低溫物體或者從同一物體的高溫部分傳向低溫的部分，即內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，在熱傳遞過(guò)程中，物體升高或降低的是溫度，傳遞的是熱量，改變的是內(nèi)能。內(nèi)能和機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)化，各種樣式的熱機(jī)燃料燃燒時(shí)釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，教材中主要學(xué)習(xí)內(nèi)燃機(jī)這種熱機(jī)，其工作原理主要包括做功沖程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，壓縮沖程機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，壓縮沖程的能量轉(zhuǎn)化這些考點(diǎn)、難點(diǎn)、重點(diǎn)。學(xué)生容易忽視且不容易形成自己的知識(shí)體系，教師要對(duì)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況做好調(diào)查，并要有切實(shí)周密的準(zhǔn)備，在課堂教學(xué)中要時(shí)刻注意學(xué)生的反應(yīng)，并不斷創(chuàng)新、改進(jìn)，提升課堂質(zhì)量和效率。

三、電磁能

電在生活中已經(jīng)越來(lái)越重要，留意一下周圍的電器就會(huì)發(fā)現(xiàn)：從20世紀(jì)初的電燈，到現(xiàn)在的電子計(jì)算機(jī)，電的應(yīng)用促進(jìn)了人類文明的快速發(fā)展。在家庭生活中，各種家用電器將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，根據(jù)它們的特性和用途可分為電能轉(zhuǎn)化為光能、內(nèi)能和動(dòng)能三種形式。研究教學(xué)大綱和課改要求，可以從以下幾點(diǎn)展開(kāi)討論：電源和電阻（各種電器）用導(dǎo)線接成通路形成電流，電流經(jīng)過(guò)電阻發(fā)生能量轉(zhuǎn)化，在這個(gè)轉(zhuǎn)化過(guò)程中涉及電壓、電阻、電流等物理量。如何正確地分析和計(jì)算這些物理量是教學(xué)工作的重點(diǎn)，而電路中的總電壓（流）和各部分電壓（流）的關(guān)系和電路中的總電阻和分電阻有很緊密的聯(lián)系。故此為了使學(xué)生能充分認(rèn)識(shí)每個(gè)物理量之間的關(guān)系，教材中設(shè)置了多個(gè)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，教師要引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)電壓、電阻、電流之間的關(guān)系，并結(jié)合教材內(nèi)容教會(huì)學(xué)生通過(guò)電路圖分析和解決電學(xué)問(wèn)題。

物理學(xué)家?jiàn)W斯特在研究中發(fā)現(xiàn)電流周圍會(huì)形成磁場(chǎng)，許多科學(xué)家對(duì)這發(fā)現(xiàn)進(jìn)行了逆向思考，法拉第發(fā)現(xiàn)了利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的規(guī)律和條件。例如以下幾點(diǎn)之間能量的轉(zhuǎn)化：發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能;電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。教師可以利用實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生更深入的認(rèn)識(shí)這兩類裝置的結(jié)構(gòu)和工作方式，并結(jié)合教材中圖示分析電流方向和運(yùn)動(dòng)方向在磁場(chǎng)中的變化過(guò)程。當(dāng)然結(jié)合生產(chǎn)生活這兩類裝置的廣泛應(yīng)用，發(fā)電機(jī)將自然界物質(zhì)的熱能和動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，為社會(huì)提供了豐富的能源，電動(dòng)機(jī)用于各種機(jī)械裝置，從這些方面來(lái)展開(kāi)教學(xué)，易于學(xué)生接受并深入探討。

四、能量守恒定律

現(xiàn)代化的生活就是以電為中心的能量轉(zhuǎn)化和利用過(guò)程，而各種裝置只是把一種形式的能量轉(zhuǎn)化為另一種形式，嚴(yán)格遵循能量守恒定律。能量的轉(zhuǎn)化是為了某種使用目的，正確認(rèn)識(shí)和分析能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，提高各種形式的能量之間的轉(zhuǎn)化利用的效率，也是學(xué)生理解的難點(diǎn)。教師應(yīng)結(jié)合生活中常見(jiàn)現(xiàn)象，由淺及深，使學(xué)生能夠正確理解能量守恒定律，并能利用能量守恒定律分析和解決一些簡(jiǎn)單的物理問(wèn)題。

綜上所述，我們就可以理清有關(guān)于初中能量學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。對(duì)此，教師在平時(shí)的教學(xué)的安排中要著重強(qiáng)調(diào)，結(jié)合實(shí)際教學(xué)中學(xué)生出現(xiàn)的問(wèn)題不斷改進(jìn)教學(xué)方法，就能量這一塊的初中物理物理知識(shí)應(yīng)該就能很好的掌握了。