“機械能守恒定律”教學實錄與反思

【關鍵詞】機械能守恒；探究質量；思想方法；教學反思

【中圖分類號】G633.7 【文獻標志碼】A 【文章編號】1005-6009（2016）38-0077-02

【作者簡介】王俊鵬，江蘇省泰州中學（江蘇泰州，225300）副校長，正高級教師，江蘇省特級教師。

一、教學實錄

1.創設情境。

（上課前先播放壺口瀑布壯麗景象的視頻）

師：（定格視頻）請大家注意觀察，本來平緩的水流何以能夠飛流直下，洶涌澎湃？

生：水流從高處落下，重力做功，根據前面學過的動能定理，知道其動能增大。

（說明：這里要求學生進行觀察，用物理知識和語言表述自然界的現象，在情境中復習了以往所學的知識。）

2.引入模型，提出猜想。

如圖1，把擺球拉起一個高度后釋放。

師：在擺動過程中，有什么現象？

生：小球向下擺動時，高度（重力勢能）減小，速度（動能）增大。向上擺動時，則相反。

在鐵架臺上水平擱置一根直尺，讓小球從直尺同高度處釋放。

師：小球來回擺動，看到什么現象？

生：好像小球還能回到原來的釋放高度。

師：小球勢能減小時，動能增大；勢能增大時，動能減小。似乎應該有什么關系……

生：可能其和不變。

師：如果要來探究你的假設正確與否，我們需要做些什么？

生：做實驗。選擇兩個不同的狀態來測定小球的勢能和動能。

師：選擇哪兩個狀態有要求嗎？怎么測定勢能和動能？

生：理論上講沒有要求，擺動過程中任意兩個狀態都可以比較。但為了簡便起見，可以選擇擺球釋放點和擺動的最低點兩個特殊位置。通過測高度可以計算出勢能。要計算動能，可以測定小球的速度……

師：小球速度怎么測量？以前學習過的哪些知識能夠解決這一問題的？

生：用打點計時器和紙帶。（搖頭，似乎不行！）

（也有人提出用光電門來做）

師：無論是打點計時器還是光電門來測定小球的速度，我們是直接測量速度這一狀態量的嗎？

生：不是。都是測出距離和時間而間接測量的。

師：對！采用了轉換的思想方法。是用過程量（距離、時間）來表達狀態量（速度）的。而且在光電門實驗中，還用微小時間內的平均速度來近似表示其瞬時速度。如果沒有光電門，有沒有簡便的辦法？如果到達最低點時，繩子正好斷了，會怎么啦？

生：以最低點的水平速度作為初速度平拋運動。測出其平拋的高度h和水平距離s就能測出速度v。

引導學生設計出在鐵架臺上小球擺動的最低點安放小刀片，當擺球擺到最低點時把繩子割斷，小球平拋出去，落在桌面上的復寫紙上。

（說明：這里采用的模型是經過簡化的，在學生探究這個模型時，教師可逐步引導學生采用遷移、類比的思想方法來得出測量方式。在這一過程中，學生相互探討、互動合作，體現了合作交流的人文精神。）

3.實驗探究。

引導學生設計實驗并小組合作完成各項實驗步驟，記錄數據表格時，可改變小球釋放的高度，多做幾次。教師做好引導、釋疑和點撥。

4.理論分析。

師：同學們，我們要注意，上面完成了實驗，但僅有實驗的結果是不夠完備的，還應該從理論上進行嚴密的推導分析。

如圖2，質量為m的物體平拋后在高度h1時速度大小為v1，到達高度h2速度大小為v2，請利用學過的知識來推導其物理量的關系。

學生用動能定理分析，驗證了實驗的結果（機械能守恒）。

師：從本例中，可以分析出守恒的條件是什么？

生：只受到重力作用。

師：前面做實驗的擺球也是符合這個條件嗎？

生：不是。小球除了受到重力，還受到繩子的拉力。但是拉力不做功。

師：那守恒條件修正為——只有重力做功。

接著，可以觀看撐竿跳高的視頻，分析其中機械能的變化（動能、重力勢能、彈性勢能之間的轉化），引導學生進一步修正機械能守恒的條件為：只有重力和彈力做功。寫出機械能守恒的表達形式。

（說明：理論與實驗是物理學的兩大基石，在有實驗結果的基礎上，也一定要用數學工具進行理論推導分析，這樣一來可以強化學生思維的嚴密性，二來可以在推導的過程中強化學生對物理公式的運用。）

5.應用與總結。

學生分析解決給出的例題（具體過程略），教師講析步驟、方法和注意點。

強調本節課的知識重點：機械能守恒定律的內容、適用條件、表達形式。

物理思想：守恒的思想，轉換的思想。

研究方法：情境—問題—猜想—實驗—理論分析—完善；間接測量的方法（用過程量來替代狀態量）。

二、教學反思

這是我的一節常態課，整節課中，學生的實驗探究質量和整個教與學過程是有效且高效的。上課開始時播放的視頻，氣勢宏大，給學生以震撼，達到了激發學生的學習積極性，啟動心智的作用和目的。在學生對新課的學習形成了一種急切的期盼、關注的心理之后，我緊扣本節課的教學目標，設計并提煉了符合學生水平的一連串問題，最終讓教學水到渠成得出規律。除了以上幾點外，我還注意課堂中教師準確的角色定位，時刻關注學生的主體地位，絕不越俎代庖，在教學中也合理利用了現代教育技術等等。

另外，本節課通過問題串的呈現，把科學方法巧妙地融入其中，讓學生感受到無論是物理現象的觀察、物理數據的測量、物理模型的抽象、物理概念的形成、物理規律的獲得、物理理論的建立，還是提出問題、分析問題、解決問題，都離不開邏輯思維方法，而且在講授過程中，我注意引導學生分析或者明確告知我們采用的思維方法，注意有意識地、明明白白地訓練學生的思維方法，培養思維能力。

最后本節課的探究活動是在教師組織和引導下的小團隊合作活動，團隊精神、民主作風、合作意識和百家爭鳴都是科學活動中人文精神的組成部分。實驗活動中時刻提醒學生進行實事求是的數據記錄，這種態度就是要教會學生追求科學的“真”。陶行知說：“真教育是心心相印的活動。”所以師生互動在本質上就是在教育情境中師生之間人格的相遇、精神的交往、心靈的理解。在“機械能守恒定律”的教學過程中，我通過各種手段，把學生推到主動學習的位置，讓學生由生疑、質疑，再到思疑、解疑，通過自我發展主動建構起知識的體系，全過程自始至終都注意人文精神的滲透與教育培養。

正因為教學過程中有意識地強化探究質量、體悟思想方法、滲透人文精神，學生不僅僅知道了“機械能守恒”這個知識，更主要的是收獲了重要的物理思想方法，同時懂得了合作，但是在應用這一知識解決題目方面教學時稍顯倉促，需要學生課后繼續消化。