淺談高中物理中能量守恒教學法

黃小珍

摘 要 在整個高中階段的物理學習中，能量守恒定律是十分關鍵的環節。另外，在高考的試卷中也總會有與能量守恒定律相關的命題。 本文針對當前能量守恒定律的高考題型，從不同角度進行分類與解析，發現其特點與規律，總結了高中物理能量守恒教學中需要注意的問題和相關高考題型的分析，以達到對高中物理教學進行指導的目的。

關鍵詞 高中物理力學 機械能 能量守恒 教學方法

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A

在整個高中階段物理學科包含的所有知識中，能量守恒定律是極其關鍵的部分。我們這里指的能量通常就是機械能，能夠實現能量守恒的對象一定要符合僅有重力做功的條件，這種情況下能量的轉化僅僅是動能和勢能的互轉，整個系統內總機械能保持不變。不過，受限于高中生的知識結構和認知能力，想讓他們徹底領會和理解，并熟練運用能量守恒定律是非常困難的。基于這種情況，高中物理教師在進行能量守恒定律的教學時選擇的方法就值得推敲和研究了。教師應該結合自身的經驗，幫助學生們完全領會和掌握能量守恒定律。本文結合近年各地高考中相關考查題型，對能量守恒的所有題型從不同角度進行分類解析，發現其中的特點與規律，并就每一類題型要如何高效進行教學作簡要分析。

1高中物理能量守恒的教學

1.1指導學生通過功能關系理解能量含義

高中教材中關于能量的內容有以下幾個方面：力學中的機械能（包括動能和勢能）；分子運動理論中物體的內能（包括分子動能和分子勢能）；電場中的電勢能；電路中的電能及電磁振蕩中的電場能和磁場能，等等。這些知識學生很容易說出來，但讓他們講出每一種能量的含義來，就很困難了。對此可從兩個方面引導學生理解能量：（1）對能量我們只研究某一狀態的能量值和某一過程的能量變化，對于能量值的確定有的有計算公式，比如動能、勢能等。（2）教材中沒有計算公式的有關能量，比如：內能、磁場能等。對于這些能量，有很多教師采取講解的方法，可通過討論讓學生想出來可以進行轉化的能量，然后可組織學生討論歸納出各種形式的能量發生變化時對應的力做功的情況，通過比較、歸納就可以接受這樣一個原理：功是能轉化的量度。抓住這一線索理解能量含義、處理能量問題是很方便的。對有些能量值的求解，可以通過做功實現，而對于一些變力做功，也可以通過能量轉化進行解答。教師要讓學生清楚，做功和能量變化是密不可分的，應該讓學生牢牢記住功能關系，熟練掌握功能原理。

1.2善于類比，加強學生對概念的理解

在學習分子勢能變化和電勢能變化的知識點時，因為學生對兩種能量只是有表面的、粗淺的了解，教材中也沒有給出計算變化量的公式，所以對這兩種能量難以理解和掌握。對此，可采用類比的方法，將分子勢能變化和分子力做功的關系、電勢能的變化和電場力做功的關系類比成重力勢能變化和重力做功的關系：重力做多少正功，重力勢能就減少多少，重力做多少負功，重力勢能就增加多少，即△EP=-WG。而分子力做功同樣能引起分子勢能的變化，電場力做功也引起電勢能的變化，二者量值相等，從而也能充分體現出功能關系。另外對機械能的變化，可指導學生從機械能守恒條件為突破口進行思考：如果一個系統除重力外有其他力做功，那么機械能會如何變化？學生就可以通過類比、推理得出機械能不守恒的結論，而且其他力做多少正功，機械能就增加多少；做多少負功，機械能就減少多少，也體現了功能關系。在物理概念、規律的理解上，類比方法是常見的，教學中教師指導學生學會運用這種方法，往往能達到較好的理解效果。

1.3能量守恒定律不能忽視

能量守恒定律是自然界最普遍的規律之一，它對各種能量的轉化和守恒都是適用的。但學生解題時，這條具有普遍適用意義的重要定律卻往往容易被忽視。主要表現為兩個方面，一是想不起運用能量守恒定律，二是誤用。學生在實際應用中對有些能量的損失分析不出，比如物體碰撞過程中，機械能的損失、電磁振蕩現象中的電磁輻射能的損失，等等。有些學生經常把光滑無摩擦、無電阻熱損耗作為能量的守恒條件，將電磁問題當做能量守恒來處理。

其實這與教師在教學中的引導有直接關系。在電磁振蕩的教學中，重點分析的是振蕩過程中的能量的轉化，卻忽視了電磁輻射的能量損失，即出現了“重感應，輕輻射”的教學弊端，這是應該引以為戒的。教師在教學中應指導學生從特殊情況中跳出來，重視教材的連貫性和知識點的內在聯系，用聯系、開放的觀點分析問題，全方位理解各物理現象中的能量問題。

2高考中能量守恒問題分類分析

機械能守恒試題可以分為單體研究問題和多體問題，其中單個物體的機械能守恒過于簡單和單一，高考題中基本不會出現，而以考查多個物體組成的系統的機械能守恒問題為主。當研究一個問題涉及的不是一個物體而是兩個或兩個以上的物體時，應具有整體意識，將不同的物體組成系統，這樣往往會化繁為簡，化難為易。機械能守恒律適用于系統：當組成系統的各個物體之間只有動能和勢能之間的轉化，沒有機械能與其他形式的能量之間的轉化時，則系統的機械能守恒。

3結論

從上述論述我們可以看出，高中物理關于機械能守恒與動量守恒的問題是有規律可循的：機械能守恒問題可以按模型進行分類，在機械能守恒的教學時，應向學生灌輸模型概念，每種模型問題均有對應的解題方法方法和技巧，如滑槽模型問題中只要認清物體的運動過程，挖掘出物體運動到最高點或最低點時速度相同的隱含條件就可輕松解題；關于動量守恒的教學雖然依然可以分模型進行討論，如典型的碰撞模型，滑塊模型等，但各模型問題間無本質區別，只要向學生闡述明白動量守恒的條件及守恒的物理過程就可。教學時應注意啟動學生的思維，首先要使學生對問題所表述的物理情境有一個完整的清晰的認識，接著將問題表述的總物理過程分解成若干個子過程，每個過程是否遵循動量守恒定律，最后分清已知量和待求量。這樣，學生的思維得到了有效啟發，動量守恒問題的教學也達到了水到渠成的效果。

參考文獻

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