淺談新課程改革下機械能守恒定律的教學

戴艷明

綜合運用，試題情境復雜。隨著新課程標準的實施，必會適度滲入考查物理學科核心素養和物理思想的因素，這就要求在機械能守恒定律這一章的教學中必須把核心素養作為物理教學的重要目標。

【關鍵詞】 功和能；核心素養

【中圖分類號】 G63.24 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 2095-3089（2017）14-0-01

用能量觀念解題是解決動力學問題的三大途徑之一。教師在平時要注重功和能等基本概念的教學，創設清晰的物理情境，加強實驗教學中學生科學探究能力和科學態度的培養，靈活運用牛頓定律、動能定理、及能量轉化的方法才能提高學生解決實際問題的能力。

一、講清功和能的概念有利于學生能量觀念的不斷發展

物理能量觀念的形成和發展需要學生通過功和能的概念、動能定理、機械能守恒定律等內容的學習才能逐步形成。通過系統反思和遷移應用，可促進學生的物質觀念、能量觀念的不斷發展。涉及到功和能的概念的基本問題，往往會從如下幾個方面提出。

（一）功

1、做功與否的判斷：物體受到力的作用，并在力的方向上通過一段位移。由此看來，做功與否的判斷，關鍵看功的兩個必要因素，第一是力，第二是力的方向上的位移。

2、做功多少的計算問題：做功多少的計算可直接應用功的公式。

W=FScosα

3、做功意義的理解問題：做功意味著能量的轉移與轉化，做多少功，相應就有多少能量發生轉移或轉化。

（二）能

1、動能：物體由于運動而具有的能叫動能，其達式為：

2、動能定理：合外力所做的總功等物體動能的變化量

其表達式：

式中是指合外力對物體所做的功的代數和，也可以是合外力做的功。

3、重力勢能：物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能，其表達式為：

其中h為物體所在處相對于所選取的零勢能面的豎直高度

4、彈性勢能：物體由于發生彈性形變而具有的能，其表達式為：

5、機械能：動能和勢能的總和稱機械能。

6、機械能守恒守律：只有重力、彈力做功時，動能和勢能間相互轉換，但機械能的總量保持不變，機械能守恒定律的表達形式

用（1）時，需要規定重力勢能的參考平面。用（2）時則不必規定重力勢能的參考平面。一旦物體系所受的其他力對物體系做功，其他力做功的數值等于機械能的變化。即：除了重力和彈力外，其他力對物體系做功與物體系機械能變化數值相等。這一規律也叫功能原理

二、在教學設計中重視情境的創設和分析有利于學生科學思維的發展

創設情境進行教學，對培養學生的物理核心素養具有關鍵作用。物理概念、規律的建立，需要創設情境。在諸多客觀情境中概括事物的共同屬性，抽象事物的本質特征，完成從日常概念向物理概念的轉變。在這個過程中，教師要引導學生體會科學思維和日常思維的差異，促進學生科學思維的發展。

例1、如圖物塊和斜面都是光滑的，物塊從靜止沿斜面下滑過程中，物塊機械能是否守恒？系統機械能是否守恒？

解析：有些同學一看本題說的是光滑斜面，容易錯認為物塊本身機械能就守恒。這里要提醒兩條：（1）由于斜面本身要向左滑動，所以斜面對物塊的彈力N和物塊的實際位移s的方向已經不再垂直，彈力要對物塊做負功，對物塊來說已經不再滿足“只有重力做功”的條件。（2）由于水平方向系統動量守恒，斜面一定會向左運動，其動能也只能是由物塊的機械能轉移而來，所以物塊的機械能必然減少。

學生在處理以上信息的過程中，經歷了“比較—概括—抽象”的過程，發展了科學思維。

三、通過實驗教學注重提升探究能力，培養科學態度和科學精神

物理實驗是高中物理教學的重要內容。物理實驗在培養學生的科學思維、探究能力、科學態度和科學精神方面具有特殊的地位。

例2：探究“動能定理”的實驗，在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置，另外還有打點計時器所用的學生電源、導線、復寫紙、紙帶、小木塊、細沙.當滑塊連接上紙帶，用細線通過滑輪掛上空的小沙桶時，釋放小桶，滑塊處于靜止狀態.要完成該項實驗，則：

（1）你認為還需要的實驗器材

有__________________.

（2）實驗時為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質量應滿足的實驗條件是__________________，實驗時首先要做的步驟是__________________.

（3）在（2）的基礎上，某同學用天平稱量滑塊的質量M.往沙桶中裝入適量的細沙，用天平稱出此時沙和沙桶的總質量m.讓沙桶帶動滑塊加速運動，用打點計時器記錄其運動情況，在打點計時器打出的紙帶上取兩點，測出這兩點的間距L和這兩點的速度大小v1與v2（v1

（用題中的字母表示實驗中測量得到的物理量）.

答案：（1）天平，刻度尺

（2）沙和沙桶的總質量遠小于滑塊的質量，平衡摩擦力

（3）

通過實驗使學生學會從原理、器材、信息收集處理方法等各方面來構思探究計劃，通過科學探究讓學生體會科學研究中相互合作的必要性，實現各小組之間的實驗數據共享，增強學生的合作意識。教師應培養學生嚴肅認真對待實驗數據的科學態度和科學精神。尊重實驗結果與事實，杜絕編造和修改實驗數據。

能的概念、功和能的關系以及各種不同形式的能的相互轉化和守恒的規律是自然界中最重要、最普遍、最基本的客觀規律，它貫穿于整個物理學中。在平時的教學中只有將復雜的物理過程分解成若干個子過程，分析每一個過程的始末狀態及物理過程中力、加速度、速度、能量和動量的變化，才能將“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”等物理學科核心素養的培養落實于教學實踐中。