浅谈新课程改革下机械能守恒定律的教学

    戴艳明

    综合运用，试题情境复杂。随着新课程标准的实施，必会适度渗入考查物理学科核心素养和物理思想的因素，这就要求在机械能守恒定律这一章的教学中必须把核心素养作为物理教学的重要目标。

    【关键词】 功和能；核心素养

    【中图分类号】 G63.24 【文献标识码】 A 【文章编号】 2095-3089（2017）14-0-01

    用能量观念解题是解决动力学问题的三大途径之一。教师在平时要注重功和能等基本概念的教学，创设清晰的物理情境，加強实验教学中学生科学探究能力和科学态度的培养，灵活运用牛顿定律、动能定理、及能量转化的方法才能提高学生解决实际问题的能力。

    一、讲清功和能的概念有利于学生能量观念的不断发展

    物理能量观念的形成和发展需要学生通过功和能的概念、动能定理、机械能守恒定律等内容的学习才能逐步形成。通过系统反思和迁移应用，可促进学生的物质观念、能量观念的不断发展。涉及到功和能的概念的基本问题，往往会从如下几个方面提出。

    （一）功

    1、做功与否的判断：物体受到力的作用，并在力的方向上通过一段位移。由此看来，做功与否的判断，关键看功的两个必要因素，第一是力，第二是力的方向上的位移。

    2、做功多少的计算问题：做功多少的计算可直接应用功的公式。

    W=FScosα

    3、做功意义的理解问题：做功意味着能量的转移与转化，做多少功，相应就有多少能量发生转移或转化。

    （二）能

    1、动能：物体由于运动而具有的能叫动能，其达式为：

    2、动能定理：合外力所做的总功等物体动能的变化量

    其表达式：

    式中是指合外力对物体所做的功的代数和，也可以是合外力做的功。

    3、重力势能：物体由于被举高而具有的能叫重力势能，其表达式为：

    其中h为物体所在处相对于所选取的零势能面的竖直高度

    4、弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能，其表达式为：

    5、机械能：动能和势能的总和称机械能。

    6、机械能守恒守律：只有重力、弹力做功时，动能和势能间相互转换，但机械能的总量保持不变，机械能守恒定律的表达形式

    用（1）时，需要规定重力势能的参考平面。用（2）时则不必规定重力势能的参考平面。一旦物体系所受的其他力对物体系做功，其他力做功的数值等于机械能的变化。即：除了重力和弹力外，其他力对物体系做功与物体系机械能变化数值相等。这一规律也叫功能原理

    二、在教学设计中重视情境的创设和分析有利于学生科学思维的发展

    创设情境进行教学，对培养学生的物理核心素养具有关键作用。物理概念、规律的建立，需要创设情境。在诸多客观情境中概括事物的共同属性，抽象事物的本质特征，完成从日常概念向物理概念的转变。在这个过程中，教师要引导学生体会科学思维和日常思维的差异，促进学生科学思维的发展。

    例1、如图物块和斜面都是光滑的，物块从静止沿斜面下滑过程中，物块机械能是否守恒？系统机械能是否守恒？

    解析：有些同学一看本题说的是光滑斜面，容易错认为物块本身机械能就守恒。这里要提醒两条：（1）由于斜面本身要向左滑动，所以斜面对物块的弹力N和物块的实际位移s的方向已经不再垂直，弹力要对物块做负功，对物块来说已经不再满足“只有重力做功”的条件。（2）由于水平方向系统动量守恒，斜面一定会向左运动，其动能也只能是由物块的机械能转移而来，所以物块的机械能必然减少。

    学生在处理以上信息的过程中，经历了“比较—概括—抽象”的过程，发展了科学思维。

    三、通过实验教学注重提升探究能力，培养科学态度和科学精神

    物理实验是高中物理教学的重要内容。物理实验在培养学生的科学思维、探究能力、科学态度和科学精神方面具有特殊的地位。

    例2：探究“动能定理”的实验，在实验室组装了一套如图所示的装置，另外还有打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙.当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态.要完成该项实验，则：

    （1）你认为还需要的实验器材

    有__________________.

    （2）实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是__________________，实验时首先要做的步骤是__________________.

    （3）在（2）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M.往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m.让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1

    （用题中的字母表示实验中测量得到的物理量）.

    答案：（1）天平，刻度尺

    （2）沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量，平衡摩擦力

    （3）

    通过实验使学生学会从原理、器材、信息收集处理方法等各方面来构思探究计划，通过科学探究让学生体会科学研究中相互合作的必要性，实现各小组之间的实验数据共享，增强学生的合作意识。教师应培养学生严肃认真对待实验数据的科学态度和科学精神。尊重实验结果与事实，杜绝编造和修改实验数据。

    能的概念、功和能的关系以及各种不同形式的能的相互转化和守恒的规律是自然界中最重要、最普遍、最基本的客观规律，它贯穿于整个物理学中。在平时的教学中只有将复杂的物理过程分解成若干个子过程，分析每一个过程的始末状态及物理过程中力、加速度、速度、能量和动量的变化，才能将“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”等物理学科核心素养的培养落实于教学实践中。