浅谈高中机械能问题的学习与解答

王子玉

摘 要：为了解决高中机械能问题的学习与解答，深入探究挖掘问题学生的通病，提出“直观思维”的观点，从公式学习理解中寻找学习突破口，并纠正一些学生错误的学习方法与观念，培养学生严谨认真、自信积极的学习态度，教导学生学习要从实际出发，把握好学习钻研的“度”。通过总结大量的习题研究与解答，得出解决机械能问题要善于从物理角度思考，挖掘题目隐含的巧妙不变关系的解题规律。

关键词：学习方法；列式巧妙；抓不变；巧解

机械能问题是近些年来的考试热点，然而对于这样一类解答题，大多数学生会觉得信息量较大，数据繁杂，很难找到突破点，往往无从下手，纵使能够有所突破，也难以得全分。对于如何解决以上问题，我总结得出了以下几点：

1.高中物理学，从本质上来说已经有区别于初中物理，初中物理教学更多的是将生活中的一些基本物理现象进行总结与提炼，是物理学的启蒙教育。到了高中，由于一些复杂抽象的物理题在生活中已不再常见，失去了生活经验，往往不是无从下手，百思不得其解，就是脱离理论，得出一些啼笑皆非的答案，针对这种情况，老师在课堂上要强调理论的重要性，解题评书皆要做到有理有据，比如：这道题要怎么怎么列式，是根据什么什么，然后又根据什么什么，可以得出什么什么。机械能问题需要在脑海中分析动态过程，寻找条件，凭感觉与生活经验基本不可能，要在学生的脑海中形成逻辑分析思维，任何一步的推理都需要条件作支撑。这不仅是在机械能问题，也是整个物理学习中必须具备的思想。

2.发现很多学生解答题的列式会犯很多错误：（1）学生列式十分死板，有些甚至是课堂板书的课下再现，结果导致药不对症，错误连篇。（2）公式大体上正确，却在细节上犯错误，导致失分。（3）列式繁琐冗长，不切题意，虽然结果正确，但费力不讨好。机械能问题需要大量列式，公式的熟练掌握对于解题来说极其重要，简洁的式子含义却往往丰富，物理的简洁永恒之美便体现于此。公式的记忆绝不可死记硬背，需要理解性记忆，这样才能在解题中灵活组合运用。我发现，当学生真正理解式子以后，就不是在背公式，而是在用旧知识创造新式子，这就好比用棉线来织一件合题目身的衣裳，一旦通晓公式含义，学生不仅列式更快，错误率也更低。物理的公式是具有生命力的，不同的写法就有不同的解读，巧妙的写法就是巧妙的解法。

3.还要强调一点，就是关于对物理公式定理学习理解的拿捏问题。最近有很多学生对物理的学习走向了两个极端，要么是有些学生对于物理本来就不太在行，成绩不是很理想，但他们很有上进心，对待物理也是极其郑重仔细，生怕学不好，于是一学起来如临大敌，战战兢兢，以至于对一些上课时零零碎碎、无关紧要的细节也要反复咀嚼，纠结半天，反而错过了重点要点，他们会反反复复去问，内心总是渴望能够找到一种感觉，或者是说找到一种最基本的原理，能够帮助他们完全说通物理的每一个细节，看穿一切题目本质。还有一种情况就是有些学生看到一些特别聪明的学生遇到难题随便拍拍脑门便迎刃而解，上課也不怎么“认真”，成绩却很好，于是热血一涌，便大呼理论无用，上课无用，然后就一头扎进题海之中了，想要另起炉灶闯出一片天。结果可想而知。其实这都反映了一个问题，就是对自身认识不到位，对物理学习理解的拿捏程度不到位，前一种是过度担心从而否定自身能力，死钻牛角尖，后一种则是自信心膨胀到忘乎所以，彻底抛弃课堂。这都不对，其实我们要做的，就是要教导学生在保持一颗对于科学学习的谦虚敬畏之心的同时，还要对自身树立自信，要善于拿捏二者之间的微妙平衡，再结合自身现实，踏踏实实地去学，没有捷径，但同时也不是想象中那般“难于上青天”。做到了上面所说的，你就能够对物理学习理解有一个“度”的把控，哪些我可以轻松掌握，哪些我还要花时间，问到什么程度就够了，如果再问下去就是钻牛角尖。该自信的地方雄起，该谨慎的谨慎，时间与精力也就被合理安排，学习也将更轻松、更经济。

在这里，我还根据自身大量解答机械能问题的经验，总结出 “抓不变”法，来巧解机械能问题。

所谓抓不变，就是要在充分理解题意、读懂题意的基础上，以物理思维思考，充分挖掘题目中的隐含不变关系，在动中抓不变，利用这些关系列出方程，同时还要注意巧妙组合条件，恰当地选取物理模型，进而化繁为简，得到巧解。在抓不变中要注意三点：

1.强调充分理解挖掘题意隐含不变关系，根据题目特点针对列式，因而不同的题关系方法也不尽相同，切忌盲目照搬。

2.抓不变法一般从能量或机械能守恒出发，以物理的眼光思考，寻找不变关系。然后根据题目特点单独列式，强调列式简洁巧妙，物理模型选取恰当，条件运用充分。列式越简洁精巧，运算越简便。很多学生甚至是老师在解题时仅仅从方程代数的数学角度出发，往往寻找题目中的未知数，再根据未知数的个数展列方程，这种做法有时忽视了物理题的本质所在，解法失去了物理学的本味，仅是依靠代数方法求解，往往丢失了一盏照亮道路的明灯，错过了巧解的方法。

3.在解题中，先要将解题式子大致框架搭好，再代值计算，先有“骨头”，再“填肉”，步步递进，才能有条不紊地解题，不至于出错。

例：观察光滑的长轨道形状，底部为半圆形，半径为R，固定在竖直平面内，A，B为质量相同的小环，用长为2R的轻杆相连，套在轨道上，将A，B两环的位置静止释放，A环距底部2R。求当经过半圆环底部再次上升后离开底部的最大距离。不考虑轻杆与轨道的接触，即忽视系统机械能的损失。

对于这种题，大多数学生会根据初状态等于末状态列一个机械能守恒的关系式求解，但如果能够深入思考，就会发现初末状态其实只是重力势能的分布情况有所不同，即AB段的重力势能减小，平均转移到了A的重力势能与B在A水平面以下的重力势能上，而整个重力势能是守恒的，因而可以列式：Eh求-Eh前=EAB前-EAB后（整体列式，先有骨架），代入数据，2mgh求-2mg2R=2mgR-2mgR整理可得h求=（+1）R。

深入思考，狠抓不变，针对性地列式，步步深入，便迎刃而解。在课堂教学中培养学生独立思考能力，在作业评讲当中一题多解一题巧解，开拓学生思维，培养学生能力，才能够学会抓不变，巧解题。这也是培养21世纪创新型人才的必经之路，是广大师生努力的新方向。

编辑 张珍珍