淺談高中物理《機械能守恒定律》教學

葉麗婧

摘要：在教學設計中采用實驗操作與理論推導相結合的手段，用直觀展示出來的實驗現象幫助學生思考和分析，用理論推導的形式幫助學生理解和領悟。

關鍵詞：機械能守恒定律;課堂教學設計

一、教學設計

（一）機械能的引入

筆者采取圓筒魔術引入，激發(fā)學生的好奇心，調動課堂氛圍，讓學生回答出圓筒運動過程中參與轉化的能量種類，從而引出機械能的定義：機械能E=Ek+Ep+Ep彈。這樣能更自然地過渡到下一部分。

（二）用實驗和理論來探究機械能轉化過程中的守恒條件

整個實驗探究以及理論探究的過程是為了幫助學生思考，分析，推理和領悟。讓學生親身體驗，在體驗過程中讓學生逐漸形成一些科學探究素養(yǎng)。

1.實驗探究

通過實驗教學的形象性，并讓學生參與教學展示，從而讓學生對機械能的轉化有個更直觀的感受。筆者采用的教學器材為氣墊導軌，其中滑塊運動中就涉及機械能中的三種能量。

接下來老師從學生的思想結論下入手，提出守恒是一個過程，要求過程中每時每刻機械能都該相等并板書機械能守恒的概念。由于動能不方便測量，這時引導學生，研究方法除了實驗外，還可利用理論探究的方法。從而進入下一個階段。

2.理論探究

理論探究階段，以實驗為基礎，建立物理模型和物理情境，讓學生完成推倒部分。教師在學案部分給予部分提示，引導學生，培養(yǎng)學生的演繹推理能力和分析歸納能力。

首先進行定量理論探究。

其中定量理論探究采用斜面模型，建立物理情境由易到難分為三種情況分別為：“無阻力下滑”，“有阻力下滑”及“有外力上滑”。無阻力下滑模型及公式見圖1。有阻力下滑模型及公式見圖2。有外力上滑模型及公式見圖3。

第一種模說明只有重力做功任意位置機械能相等，即機械能守恒。第二種說明阻力和重力做功任意位置機械能不等，即機械能不守恒。第三種說明外力和重力做功任意位置機械能不等，即機械能不守恒。

整個過程讓學生用動能定理表示運動過程。分層次設置問題，啟發(fā)學生思考。并設計引導性的語句有意識地讓學生在推理演算過程中，掌握探究規(guī)律的方法。從而能讓學生自行歸納得到機械能守恒定律的其中一個條件：只有重力做功。

3.定性理論探究并結合理想實驗法

有彈性勢能參與轉化的運動過程，采取定性理論探究。因為高中不要求學生定量計算彈簧做功的過程量。結合課前魔術直觀地來進行探究。

讓學生修正結論：當只有重力或彈力做功的系統(tǒng)中，動能和勢能和彈性勢能相互轉化，機械能總量不變，則機械能守恒。

這部分教學過程讓學會有意識的學會研究物理問題的一種科學方法：提出問題→實驗探究→合理外推→理論探究→總結規(guī)律。

（三）機械能守恒定律的理解

在學習了新知識以后，學生的對定律的理解還不太明確，所以可以通過設置對定律理解的正誤判斷題和對機械能是否守恒的運動判斷，讓學生更扎實的理解機械能守恒定律。

二、教學反思

對于成績拔尖的班級，在探究彈性勢能的過程中還可設計理論推導。更深入地培養(yǎng)了學生的演繹推理能力和分析歸納能力。其中教學設計如下。

選取滑塊和彈簧作為研究系統(tǒng)，光滑水平面，任取位置1到2，以桌面為0勢能面。受力分析，忽略阻力。分析過程見圖4。

由此可知，當只有重力和彈力做功時，系統(tǒng)機械能守恒。

可以更深入，提問是否有其他力做功，系統(tǒng)機械能就不守恒呢？讓學生對公式進行推導探究得知當WF+Wf=0時即只有重力、彈力以外其他力做功為0時機械能守恒。

三、結語

學生通過對這節(jié)課的學習，讓學生從物理視角形成基本認識，學會分析綜合、推理論證的方法來提出對客觀事物創(chuàng)造性的見解。合理的運用科學探究的工具和方法，堅持嚴謹認真、實事求是的科學態(tài)度，從而體現物理課堂的育人功能。

參考文獻：

[1]趙靜靜.新課標下5E教學模式在高中物理教學實踐中的研究[D].哈爾濱師范大學，2021.