機械能及其守恒定律

1、第5章機械能及其守恒定律講座提綱浙江省義烏中學(xué) 王超良一、新、舊教材內(nèi)容比較（一）、追尋守恒量1、能量的概念是在人類追尋“運動中的守恒量是什么”的過程中發(fā)展起來的。能量概念之所以重要，就是因為這是一個守恒量。守恒關(guān)系是自然界中十分重要的關(guān)系，從中學(xué)開始加強學(xué)生對守恒關(guān)系的認識是有益的。因為它“是極為重要的研究方向”。根據(jù)這種認識，本書把守恒思想的提出放到了具體的概念之前，即從追尋守恒時出發(fā)引入能量概念，并把這種物理思想滲透在能量學(xué)習的全過程中，這既是學(xué)科教學(xué)的需要，跟新課程所倡導(dǎo)的教學(xué)理念也是吻合的。引入本節(jié)內(nèi)容的目的，在于幫助學(xué)生拓寬視野，樹立能源觀點，形成良好的公民意識，也為了使整章知識的

2、結(jié)構(gòu)更順暢。因此，本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)中，如果能幫助學(xué)生學(xué)會通過一般的文獻研究和調(diào)查研究的方法，開展小課題研究的形式中，達到開闊思路、錘煉能力的目的就可以了。因此，本節(jié)課采用結(jié)合實驗進行討論教學(xué)的方法比較合適，但要課前要進行精心的準備。（二）、功1、這節(jié)內(nèi)容光從知識的角度來看跟舊教材相比沒什么變化，只是跟生產(chǎn)和生活的聯(lián)系結(jié)合得緊密一些而已，生活化的插圖使課程生活化的味道更濃了。2、變力做功刪去了舊教材作為閱讀材料的“變力的功”。但作為能力培養(yǎng)的途徑，可以通過討論的方式幫助學(xué)生打開思維的通道，或給學(xué)生留一個思維的窗口，以達到開闊學(xué)生視野的目的。3、功和功率的內(nèi)容學(xué)生比較熟悉，要盡可能 “舊課新上”，適

3、當?shù)刭x以這塊內(nèi)容以研究性的味道。4、不要刻意進行做功問題的習題訓(xùn)練，功的概念、功的計算問題要通過后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習中逐步加深，是一個螺旋上升、循序漸進的過程。（三）、功率1、新教材提出了額定功率的概念。2、與生活中的汽車換檔等問題掛鉤，生活化的程度提高了，也可以提高學(xué)生的學(xué)習興趣。3、新教材刪去了汽車以恒定功率啟動的問題，這是由于這種情景是不符合實際情況的。千萬不要再去補充這樣的習題，以免人為地加重學(xué)生的負擔。4、教學(xué)中，要結(jié)合實際問題解決，理解公式的物理意義。例如，可以通過引入汽車通過換低檔獲得較大的牽引力，換高檔獲得較大的速度；測量人在某種運動或勞動中的功率等實例的分析，以提高學(xué)生理論聯(lián)系實際

4、的能力。（四）、重力勢能1、功是能量變化的量度貫穿于教材編排的整個主線中，但這種思路到這節(jié)內(nèi)容時才正式登臺亮相。2、重力的功比舊教材介紹得具體多了，重力勢能的引入鋪墊得足夠到位了。到這時，重力勢能也已呼之欲出了。3、功是能量轉(zhuǎn)化的量度滲透在其中，也是通過語言表達的形式以“心照不宣”的途徑作為一條暗線出現(xiàn)的。在初中科學(xué)教科書中，十分突出功和能的關(guān)系，人教社普通高中課程標準物理教科書中沒有明確給出“功是功是能量轉(zhuǎn)化的量度”，而是在探究重力做功、探究彈簧的拉力做功和探究與物體的速度變化關(guān)系的過程中，不斷地滲透和提升這一思想的。教學(xué)中，要緊緊抓住功能關(guān)系這條主線，突出功與能量變化的因果關(guān)系和數(shù)量關(guān)系。

5、采用這種方法來處理也符合學(xué)生的認知水平。從知識的生成方面來看，也是比較和諧的。（五）、探究彈性勢能的表達式1、科學(xué)探究的目的在于通過學(xué)生自主的探索行為，變求知為已知。其中是否采用實驗的方式，不是問題的本質(zhì)特征。教材中，關(guān)于彈性勢能表達式的探究過程中，盡管沒有采用實驗的方法，教材中探究性思路的設(shè)計卻體現(xiàn)得很好。2、彈性勢能在新教材中單立一節(jié)后，更強化了功是能量變化的量度的思想。使學(xué)生明確這既是一種教學(xué)思路，更是一種考慮問題的途徑，也是一種科學(xué)思想之路，因而對培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和研究方法是非常有益的。3、在教學(xué)中要展示清楚建立彈性勢能概念的思路。（六）、探究功與物體速度變化的關(guān)系1、增加這么一

6、節(jié)教材的主要目的，是為了貫徹新課程重在體驗與感受的教育理念。2、進一步強化功是能量變化的量度的教學(xué)思想。3、讓學(xué)生經(jīng)歷和體驗探究的過程，培養(yǎng)學(xué)生探究的能力。4、本節(jié)與“動能和動能定理”一起構(gòu)成了一個較為完整的研究課題，對學(xué)生探究能力的培養(yǎng)和發(fā)展會產(chǎn)生不可低估的作用。5、這節(jié)內(nèi)容，教材的處理中，只是為下一節(jié)“動能和動能定理”的理論推導(dǎo)奠定一個認識基礎(chǔ)，并沒有直接給出動能定理。但是，沒有動能定理，又不能完整敘述功與速度、功與速度的變化、功與速度二次方間的關(guān)系，教師在教學(xué)中應(yīng)靈活把握。（七）、動能和動能定理1、盡管動能和動能定理這節(jié)內(nèi)容新、舊教材相比變化甚少，但將排序調(diào)整后，從科學(xué)素養(yǎng)教育的角度來看

7、意義卻完全不同了。新教材中，它是作為“功是能量變化的量度”的又一個實例的形式出現(xiàn)的，使學(xué)生又經(jīng)歷了一次探究和發(fā)現(xiàn)的過程，讓學(xué)生在不斷地探究經(jīng)歷中，獲得發(fā)情感的體驗和知識的豐富。而舊教材中，動能定理卻更多的是以作為統(tǒng)帥后續(xù)內(nèi)容的面貌出現(xiàn)的，其探究性功能是被大大地削弱了。2、動能和動能定理與舊教材相比，新教材增加了一個例題，但例題所反映的物理情景不夠?qū)拸V，還須補充用動能定理來處理變力做功和物體在曲線運動中的做功問題，以拓展學(xué)生的思路。（八）、機械能守恒定律1、新、舊教材相比，新教材增加了許多進行知識鋪墊的生活中的實例，生活化氣息大大提高了，也可以增強學(xué)生的學(xué)習興趣，教學(xué)中要積極地利用好這些素材，也

8、可以考慮選擇一些視頻材料，引入一些實驗，幫助學(xué)生通過形象思維的方式更好地理解機械能守恒的條件。2、在得出機械守恒定律時，新、舊教材相比，新教材中沒有涉及到EP和EK的具體表達式，因而更具普遍意義，更具一般性，對學(xué)生認知水平的提高更有好處。（九）、實驗：驗證機械能守恒定律1、新教材中把舊教材中的學(xué)生實驗移到教學(xué)內(nèi)容中的目的是為了增加學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。在具體授課時，要盡可能增強實驗中的探究性。最好先通過問題討論的形式，幫助學(xué)生在實驗原理、實驗儀器的選擇、實驗的操作步驟、數(shù)據(jù)處理和減少實驗誤差等方面形成一定的印象后，再放手讓學(xué)生實驗，以達到有效探究的目的。2、在這節(jié)內(nèi)容的處理中，與舊教材相比，

9、在實驗方法上作了改進。首先，實驗要求用天平測出重物的質(zhì)量，以便計算重物的動能和勢能改變量的數(shù)值。其次，在測量點的選擇上，并不要求起始點的速度為零。因此，在選擇紙帶時，第一、二點間的距離是否接近2、第一個點是否清晰也就無關(guān)緊要了。3、在利用教材中提供的方法測瞬時速度時，要讓學(xué)生弄清楚其中的道理。特別要引導(dǎo)學(xué)生去體會這種測瞬時速度的方法與第一、二章所用方法的差異。（十）、能量守恒定律與能源1、引入本節(jié)的既是為了與前面的教學(xué)內(nèi)容相呼應(yīng)，使整個教學(xué)內(nèi)容形成要體，也為了培養(yǎng)學(xué)生的能源意識，激發(fā)學(xué)生關(guān)注社會、關(guān)心生活實際的熱情。2、在涉及能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性問題時，教材中只是簡單的提到，在選修1-2和選

10、修3-3中有深入的地介紹，但考慮到我省的實際教學(xué)要求來看，大部分學(xué)生將不再選學(xué)這部分內(nèi)容。因此，教師在教學(xué)中需要給予足夠的重視。3、建議以專題討論的形式開展教學(xué)活動。用問題開路的方式引導(dǎo)在環(huán)環(huán)相扣、層層遞進的分組討論和合作學(xué)習中，提高協(xié)調(diào)能力，提高分析問題和解決問題的能力。4、通過預(yù)先布置的調(diào)查研究和資料的搜集與整理的過程，可以使學(xué)生了解科學(xué)研究的過程，提高小課題研究的能力。二、新、舊教材總體特點比較（1）從知識結(jié)構(gòu)方面看新、舊教材結(jié)構(gòu)上基本相同，新補充的內(nèi)容，主要使知識線索更加順暢。因此，教學(xué)活動中不大會產(chǎn)生不適應(yīng)的情況。（2）從教學(xué)內(nèi)容方面看新增加的內(nèi)容主要是為了增強學(xué)生的體驗，使內(nèi)容的連

11、貫性和趣味性更強，教材的可讀性也更好，也為了較好的體現(xiàn)新課程所倡導(dǎo)的探究發(fā)現(xiàn)和合作學(xué)習的教學(xué)理念。不會對教學(xué)工作產(chǎn)生多大的影響。（3）從教育理念方面看新教材重視“過程”目標的落實，重視“情感”目標的體現(xiàn)，重視聯(lián)系學(xué)生生活、社會實踐和現(xiàn)代科技。如何在新教材的基礎(chǔ)上通過教師的進一步創(chuàng)造，在課堂教學(xué)中體現(xiàn)新課程的理念，卻是實施新課程中需要解決的問題。（4）從教學(xué)策略方面看新教材中對部分內(nèi)容在文字處理進行了微調(diào)，主要目的是為了使教學(xué)內(nèi)容生活化，通俗化，便于學(xué)生理解和掌握。三、教學(xué)建議 1、增強直觀性教學(xué)能量是一個比較抽象的概念，從能量的觀點考慮問題是處理物理問題的重要途徑，也是物理教學(xué)的重要內(nèi)容。因此

12、，要充分利用實驗、動畫、視頻和圖片等教學(xué)媒體幫助學(xué)生提高形象思維能力，降低知識坡度。2、增強探究性教學(xué)的意識好奇心是學(xué)生學(xué)習的動力，也是人類進步的源泉。要積極創(chuàng)造條件，通過功與物體動能變化的關(guān)系、驗證機械能守恒定律等內(nèi)容的教學(xué)，使學(xué)生的興趣得到激發(fā)，個性得以張揚，也可以使課堂教學(xué)具有一定的節(jié)奏感。3、提高課堂的開放性努力提高課堂教學(xué)的開放性。譬如，設(shè)法把“尋找守恒量”、“能量守恒定律與能源”等內(nèi)容整合成專題討論課，讓學(xué)生在信息的搜集、整理與加工處理中，形成課題意識，提高課題研究的能力。4、把握好關(guān)鍵環(huán)節(jié)通過關(guān)鍵環(huán)節(jié)帶動基本內(nèi)容，幫助學(xué)生形成良好的學(xué)習意識，學(xué)會構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)的方法。例如，通過功是

13、能量變化的量度來統(tǒng)領(lǐng)重力勢能、彈性勢能、動能和概念的建立及動能定理與機械能守恒定律等規(guī)律的揭示等等。在教學(xué)過程中，既要重視演繹的方法，更要注重形象思維能力的培養(yǎng)，努力轉(zhuǎn)變 “重推演、輕直觀”教學(xué)的觀念。四、教學(xué)建議每部分內(nèi)容都附上具體的案例分析。1、努力培養(yǎng)學(xué)生的語言表達能力，創(chuàng)設(shè)探究發(fā)現(xiàn)、合作學(xué)習的教學(xué)氛圍。如通過尋找守恒量的學(xué)習，激發(fā)學(xué)生繼續(xù)探究的熱情和興趣，吊起學(xué)生的胃口。通過能量守恒定律與能源的教學(xué)，讓學(xué)生形成關(guān)注社會、關(guān)注生活中的實際問題的意識，產(chǎn)生高度的社會責任感和使命感。2、注重學(xué)生探究學(xué)習意識的培養(yǎng)努力培養(yǎng)學(xué)生探究學(xué)習的意識，熟課新上，培養(yǎng)學(xué)生的興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習的熱情。如功和功率的教學(xué)。3、用關(guān)鍵知識構(gòu)筑知識系統(tǒng)（1）通過重力勢能、彈性勢能和動能和動能定理等內(nèi)容的學(xué)習，幫助學(xué)生真正理解“功是能量變化的量度”的含義，知道定義勢能的充分條件，構(gòu)建較為立體的知識框架。（2）把語言表達與公式演繹推導(dǎo)的方法有機地結(jié)合起來，在自然而然的思維過程中建立起重力勢能、彈性勢能和動能的概念，得出、和的表達式。（3）盡可能把“舊知識、熟知識”的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計成發(fā)現(xiàn)式和探究式教學(xué)，增強教學(xué)中的直觀性，要上出新意來。（4）努力培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習興趣，通過實驗、動畫、圖片等媒體的刺激，讓學(xué)生多動腦筋。4、通過實驗，提高學(xué)生理論聯(lián)系實際的水平如“功與物體速度變化的