突破“機械能守恒”教學難點的策略

鄧夏敏

【摘 要】機械能守恒是高中物理教學的重點與難點內容，如何采用有效的教學策略深化學生的理解與記憶，從而使同學們更加熟練地運用機械能守恒定律是教師共同關心的問題。本文就此闡述了有效突破機械能守恒這一難點的教學策略。

【關鍵詞】高中物理 機械能守恒 有效教學

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2016）09B-0075-02

建構主義理論認為，學習是個體主動建構自己知識的過程，在這一過程中，教師處于主導地位，是意義構建的幫助者、促進者，而學生是教學的主體，在教師的引導下完成知識的建構。在建構主義理論的指導下，對機械能守恒這部分物理知識進行教學時，通過采取全面解析、尊重差異、縱橫對比、生活視角等策略能夠有效地提高課堂的質量，使同學們主動建構知識，攻克機械能守恒知識難點。

一、全面解析，整體認知

對于機械能守恒定律，其應用的條件有著嚴格的限制，因此教師在教學時，應當對機械能守恒定律的守恒條件和應用方法進行全面解析，使同學們形成整體的認知，能夠深刻地理解機械能守恒定律，從而進行熟練準確地應用。

比如，為了讓同學們掌握“在只有重力做功的情形下，物體的機械能守恒”這一知識點，筆者通過讓同學們探究例題，以深化理解。

〖例〗一個物體沿著光滑的曲面滑下，如圖1所示，在A點時動能為Ek1，重力勢能為Ep1，在B點時動能為Ek2，重力勢能為Ep2，請找出各物理量間的關系。

在探究過程中，有些同學不掌握具體的解題思路，不知從何下手。這時候筆者提醒同學們可以通過觀察小球在A點和B點的機械能變化，來尋求等量關系，從而得解。同學們通過計算小球在A點的機械能，在B點的機械能。根據動能定理，，移項可得，E1=E2。

然后筆者問同學們：“這說明什么問題呢？”有同學進行總結說：“這說明小球只在重力做功的情況下，機械能是守恒的?！比缓蠊P者進行點評道：“沒有錯，運用機械能守恒定理是有嚴格條件的，當物體只有重力做功的情形下，機械能是守恒的，下面我們來探究一下在其他力做功下機械能是否守恒呢？”接下來筆者引導同學們探究例題得出物體只在彈力做功下機械能守恒，從而總結出“物體只受重力和彈力做功時機械能守恒”的結論，一旦物體受其他力例如摩擦力作用時，機械能不再守恒。

在上述教學中，筆者通過用探究性的例題引導同學們歸納總結出了運用機械能守恒定律的條件，并讓同學們通過自己的計算發現物體在受除了重力和彈力做功還受其他力做功的情形下，機械能是不守恒的。教師通過對機械能守恒定律的條件進行全面解析，同學們掌握這一知識，并清晰地記住這一知識，為后續的學習打好基礎。

二、尊重差異，全面發展

不同層次的學生對知識的接受速度不同，掌握能力也不同，教師應當尊重學生的個體差異，在上課時要根據每個層次學生的能力來進行授課，盡量做好鋪墊與銜接工作，促進學生全面發展。

比如，探究機械能守恒定律的本質，筆者對探究的問題進行設置時，注意銜接性，使其更緊密，以防止低層次的學生理解不透知識點進而影響對整堂課的內容的消化吸收。

〖例〗質量為2kg的小球從高度為7m的地方做自由落體運動，如圖2所示，請求出小球在A點時的速度、動能和重力勢能，小球在B點的速度、動能和重力勢能，并計算小球從A點落到B點時的動能改變量與重力勢能改變量。

筆者設計的問題難度坡度小，讓每個層次的學生都能在求解中有所收獲。簡單的問題有利于讓低層次的學生獲得成功的喜悅，激發他們學習的興趣與信心。筆者發現在同學們探究過程中，低層次的學生可能對某一個問題不會計算求解，通過請教高層次學生獲得思路后，便能迅速地投入到后續問題的計算中。最終，同學們計算得到，運動到A點時小球的速度為，動能為60 J，重力勢能為80 J。到B點時小球的速度為10 m/s，動能為100 J，重力勢能為40 J。因此可以得到動能的增加量為40 J，重力勢能的減少量為40 J。然后筆者對同學們提問：“我們可以發現動能的增加量和重力勢能的減少量是相等的，那么這一等量關系說明了什么問題呢？”讓同學們經過一定時間的思考后，筆者進行了總結與歸納。因為在這一過程中，物體僅受重力做功，因此機械能守恒，所以是40 J的重力勢能轉化為40 J的動能。我們從能量轉化角度揭示了機械能守恒定律的本質。

在上述教學活動中，我們要重視學生的個體差異，精心設計問題，使每個層次的學生都能各盡所能，各有所得，充分參與到教學活動中，提高課堂效率。

三、縱橫對比，深化思維

機械能守恒定律與動能定理有很多相似的地方，如果不加以區分，那么同學們就容易產生混淆。因此教師在教學過程中，應當進行橫縱向的對比，對機械能守恒定律與動能定理加以區分，深化理解。

比如，筆者在課堂上以提問的方式，一步一步地引導同學們區分兩者的不同，然后對其進行歸納總結。筆者對同學們提問道：“機械能守恒定律應用的條件是什么呢？”同學們很順利地答出機械能守恒定律只適用于只有重力和彈力做功的情形。筆者緊接著進行提問：“那么動能定理的使用條件是否與其相同呢？”同學們思考片刻后立即回答道：“不是，用動能定理解題時，允許重力、彈力和其他力做功?！蓖ㄟ^這一組提問，筆者引導同學們對兩者的適用條件加以區別。之后，筆者繼續問道：“在解題時，應用機械能守恒定律與應用動能定理有什么區別呢？兩者的分析思路有什么不同呢？”同學們聽完問題后開始比較做過的例題，思考解題過程中的不同之處。在筆者的引導下，同學們最終發現，應用機械能守恒定律時只需要確定物體運動過程始末狀態的機械能，然而應用動能定理時，可能還需要分析運動過程中的中間細節，確定出所有力對物體所做的功，進而對兩者的解題思路加以區別。

在上述教學過程中，筆者通過引導同學們來區別機械能守恒定律與動能定理，加深了同學們對這些物理知識的認識，防止同學們在解題時思路模糊，混淆概念，取得了很好的教學效果。

四、從生活視角，強化應用

著名教育家陶行知先生主張，生活即教育，教育不能脫離生活，生活也不能脫離教育。因此，教師在教學中應當學會從生活視角，來強化同學們對物理知識的理解與應用。

比如，為了強化同學們對機械能守恒定律的應用，筆者利用過山車模型進行講解，激發了學生的興趣與熱情。筆者首先給同學們播放了一段過山車的視頻，然后用幻燈片展示了如下圖3所示的過山車模型。

假設軌道是光滑的，讓同學們思考其中蘊含什么物理知識呢？同學們都能發現，由于過山車只有重力做功，因此機械能守恒。緊接著筆者提出一個問題讓同學們進行探討。由于過山車需要在半徑為 R 的圓形軌道內做圓周運動且不能脫離，因此它在圓形軌道的最高點是有速度限制的，要求最高點速度最小為，請同學們求出過山車下落時的高度需要滿足的條件。

這個問題，給同學們提供的最高點的速度條件能夠很好地為后續曲線運動的學習做好鋪墊。在學習圓周運動時，利用這個例子可以進行有效地導入。同學們計算出出發點的重力勢能為mgH，動能為0，圓形軌道最高點重力勢能為2mgR，動能為，通過利用機械能守恒定律，得出H的最小值為2.5R。

在上述教學中，筆者通過對生活中的實例進行教學，引導同學們學會利用物理知識解決實際問題，提高了同學們解決問題的能力，高效地完成了教學目標。

綜上所述，筆者通過采取有效的教學策略，突破了機械能守恒的適用條件、本質、解題思路和與動能定理的區別等難點、重點，取得了很好的教學效果?？傊?，教師在教學中發揮學生的主體性，引導他們主動建構知識，有利于開展物理課堂的高效教學。

（責編 盧建龍）