“機械能守恒定律”教學設計及分析

李婷

摘 要：機械能守恒定律是對功和能知識的進一步認識。本文對“機械能守恒定律”進行設計和分析，充分體現以學生為主體的教學理念。

關鍵詞：規律；機械能；實驗

筆者以高職校教材為對象，聯系動能、動能定理和勢能的知識，從理論推導過程中，引導學生對動能定理的進一步理解，強化課標中指出的“重視物理概念和規律的講授，加強培養學生能力”的觀點。

一、學情分析

授課對象：電氣自動化技術專業一年級學生。

學生特點：思維活躍，動手能力強，對電子儀器頗感興趣。

知識能力：掌握動能、勢能、動能定理的學習，是學生由“形象思維和感性思維”向“抽象思維和理性思維”過渡的時期。

二、教學目標

1.目標

知識目標：要知道機械能概念，理解動能、勢能轉化；掌握機械能守恒條件、內容；能靈活應用守恒定律。

能力目標：初步掌握探究物理規律的研究方法。

情感目標：通過機械能守恒，感悟自然界的守恒思想，體會自然的對稱美、和諧美。

2.重難點及對應策略

教學重點：（1）推導、建立機械能守恒定律，并能夠理解定律內容；（2）在具體問題中會判斷機械能守恒，能建立守恒關系的數學式。

教學難點：（1）理解機械能守恒條件；（2）會判定機械能是否守恒并分析系統具體機械能。對應策略：采用“游戲定性分析、實驗定量探究、理論演繹推導”三個活動來分散并突出重點；對比分析兩個類似游戲來突破難點。

三、教法學法

1.教法

教師應在教學中為學生創造良好的學習情境，提供多樣化信息的來源，根據STS的教學模式，注重探究型、主導型、交互性、社會性的教學。本節教學設計依據教學理論及建構主義學習理論進行設計：對機械能守恒定律的得出過程，采用碰鼻游戲來創設情境，發現守恒現象；利用氣墊導軌進行實驗演示，探究守恒原理；通過自由落體運動的理論進行演繹推導；對守恒條件的得出和掌握，通過實驗和對比分析，整個教學過程中設計一些列問題進行啟發。

2.學法

結合教法，讓學生在具體的物理情境及教師的引導下進行探究式學習，體現由物講理的基本方法；讓學生在實驗中學會觀察、思考與分析，用已掌握的知識進行探究式的演繹推理，最后歸納總結新的物理規律。

四、教學過程

環節一：創設情境

第一，圖片展示。出示生活中動能、勢能轉化圖片，讓學生對動能、勢能轉化進行探討并引出機械能概念。

第二，實驗演示。學生演示過山車實驗，直觀體驗動能和勢能的轉變，并提出問題：小鋼球為什么能穿過圓環？每一狀態的動能和勢能如何變化？由此引出課題。

環節二：探究守恒等式

第一，碰鼻游戲，定性分析。利用單擺裝置，請學生中“勇敢者”上來進行碰鼻游戲的演示。游戲過程中，參與者有明顯的退讓動作，再仔細觀察發現小鋼球到鼻子位置戛然而止。在輕松的氛圍中，教師提出問題：擺動過程中有一個量是不變的，是什么？小球受到哪些力的作用？哪些力對小球做功？為探究守恒條件做好鋪墊。

第二，氣墊導軌實驗，定量探究。實驗演示開始前，提出問題：分析滑塊的受力情況，并思考哪些力對滑塊做功，為環節三探究守恒條件做準備。在實驗數據的記錄、計算、比較的過程中，突出本節的重點：建立守恒定律。

第三，自由落體運動，驗證規律。探究物理規律應該是由簡單到復雜，逐步深入，同時簡單的自由落體來進行理論推理也符合最近發展區觀點。

環節三：探究守恒條件

將小鋼球換成乒乓球，進行“碰鼻游戲2”。引導學生從現象、受力、做功等幾個方面對兩次碰鼻游戲進行對比分析。在上述兩個環節基礎之上，總結歸納出機械能守恒定律內容、條件以及表達式。

環節四：鞏固知識，拓展應用

以搶答的方式分析四種運動狀態中的物體是否滿足機械能守恒；鞏固學生建立機械能守恒恒等式。

環節五：課后延伸，布置作業

布置作業：（基礎模塊）根據課后練習完成對機械能守恒定律的鞏固，完成書后練習1；（拓展模塊）書后練習2，請再次用牛頓第二定律和運動學公式來處理這兩個問題，比較異同；（實踐模塊）尋找“生活中的機械能守恒”，以文字說明或圖片、視頻形式提交教學空間。

五、教學反思

從教學空間點擊量以及學生回復情況可以看出，這節課的效果較好；空間的應用促進了師生之間交流，但學生養成將物理與生活相聯系的習慣，教師要借助圖片、視頻、科普知識等形式推廣生活中的物理，潛移默化地把物理帶進學生的生活。