突破“机械能守恒定律”教学难点的策略

杨炎坤

【摘 要】本文针对机械能守恒定律这一高中物理学习中的重点与难点，阐述通过情景导入、演示实验、小组讨论、拓展延伸突破教学的重点与难点的策略，以期有效地提高学生的学习效率，深刻理解与吸收课堂知识。

【关键词】高中物理 机械能守恒 演示实验 合作探究

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2017）06B-0132-02

机械能守恒定律是高中物理学习中的重点与难点，这一定律有着非常广泛的应用，是学生考试中的必考考点。因此教师应当有重点、有效率地开展教学，引导学生熟练地掌握并运用这部分知识。本文以高中物理机械能守恒定律的教学为对象，提出几点教学建议。

一、情境导入，激发兴趣

情境教学法是一种教师有目的性地引入或创设具有一定感情色彩、以形象为主体的生动具体场景的方法，能够有效地激发学生的学习兴趣，活跃课堂气氛。教师在机械能守恒定律这部分知识教学中，可以创设合适的情景进行新课导入，以唤起学生的求知欲。

笔者在机械能守恒定律教学中，首先向学生提问：“大家有没有荡过秋千呢？有没有玩过过山车呢？”通过这样的提问，充分调动学生的情绪，大家都热烈地响应问题，并且分享自己的体验，课堂气氛非常活跃。接下来笔者向学生展示荡秋千、过山车的视频，并向学生提问道：“为什么荡秋千的人与玩过山车的人到达最高点后，虽然没有给力，让它自由摆动，可是它却又能再次到达最高点，这是为什么呢？”学生开始思考与讨论这一问题。笔者将上述的运动过程简化为单摆模型，引导学生进行物理分析。大部分同学虽然经过思考与计算后，得到结果，但并没有得出明确的答案。有少数预习过教材的同学回答是因为机械能守恒。这时候笔者紧接着说道：“没错，这一现象能用我们将要学习的机械能守恒定律来解答，现在我们来进行新课学习——机械能守恒定律。”在此笔者并没有直接将答案告诉学生，而是选择等学生学习完机械能守恒定律后再次回顾这一问题。这样更加能够有效地激发学生的好奇心与求知欲，使学生带着问题去听课，提高学习的效率。

在上述教学活动中，笔者利用学生熟悉的生活场景导入新课，促进学生产生了探究学习的热情与浓厚兴趣，为后续教学活动的高效进行打下伏笔。

二、演示实验，合作探究

物理是一门以实验为基础的学科，通过开展物理实验，能够有效加深学生的理解与记忆，更好地吸收物理知识。在机械能守恒的教学中，开展物理实验是有力的教学手段之一，教师应当好好地加以利用，从而提高课堂教学质量。

在课堂上，教师导入新课后就可以直接进行机械能守恒的演示实验。笔者用细线的一端绑住一个小钢球，将细线的另一端固定在黑板的上部，手拿住小钢球把细线拉直，将小钢球拉到一定高度的 A 点，然后释放小钢球，使其在黑板上的同一平面内来回摆动。通过观察实验现象，学生可以发现，小钢球总是能摆动到与 A 点等高的一点 B。如果在黑板某点固定一个障碍物挡住细线，小钢球的运动轨迹就发生变化，可是仍能摆动到与 A 等高的点 C 处。进行演示实验后，笔者向学生提问道：“在实验中，小钢球受什么力呢？这些力做功情况如何呢？这一过程中能量发生怎样的转化呢？”然后与学生共同探究这些问题，最终得出结论。在实验中，小球受到了重力与拉力的作用，但只有重力做功，拉力不做功；当小球上摆时重力做负功，动能转化为重力势能；当小球下摆时，重力做正功，重力势能转化为动能。小球从最高点到最低点的来回运动过程中，动能与重力势能相互转化，而小球最后总是能回到相同的高度，说明重力势能与动能的和不变，机械能守恒。然后笔者与学生进行定量分析，小球从 A 点到 B 点，应用动能定理，而 ，因此可以得到 ，移项可以得到 ，即 EA=EB，机械能守恒。

在上述教学活动中，笔者通过演示实验，引导学生对实验现象进行定性分析与定量分析，从而发现机械能守恒的规律，加深学生的记忆和理解，取得了良好的教学效果。

三、小组讨论，分析归纳

建构主义理论强调要培养学生的探究与创新能力，引导学生学会自主学习，充分发挥学生的主体作用。由此可见，教师应当引导学生自主去探索知识，通过小组讨论等形式，使学生主动构建知识，提高自身物理素养。

比如，完成上述演示实验后，分析认为小钢球在运动过程中只受到重力和细线的拉力的作用，事实是不是这样呢？其实不然，小钢球在运动过程中还受到空气阻力的作用，只是这个空气阻力与重力和细线拉力相比，太小太小，可以忽略不计，所以可以认为小钢球在运动过程中没有空气阻力。在没有空气阻力作用这个条件下，通过推导得出机械能守恒定律。为了加深学生对机械能守恒的条件的认识，笔者提出问题让学生进行小组讨论。笔者对学生说：“假如考虑空气阻力的影响，那么小球从静止到下落的过程中，机械能是否守恒呢？”提出问题后学生开始进行思考、分析與小组讨论。借鉴上述演示实验定量分析的推导方法，学生得出了如下的计算过程：小球从 A 点下落到 B 点，根据动能定理得到，移项得到即 E2=E1+Wf，由于 E2-E1=Wf，显然机械能并不守恒。学生通过自己探究，得出了正确的答案。笔者紧接着提问道：“如果想要机械能守恒，需要满足什么条件呢？”学生开始归纳机械能守恒的条件，在笔者的引导、提示与大家的激烈讨论下，学生得出了物体只有在重力做功的情况下才满足机械能守恒，当存在空气阻力、摩擦力这样的外力对物体做功时是不满足机械能守恒的条件的。

在上述教学活动中，笔者并没有直接灌输给学生机械能守恒需要满足的条件，而是让学生合作探究，主动去获取知识，积极地发挥学生的主体地位，高效地完成了教学目标，提高了学生的物理思维能力。

四、拓展延伸，巩固提升

对知识进行拓展延伸是教学中一项非常重要的环节。通过拓展延伸，引导学生运用所学知识解决综合问题，能够有效地加深学生对知识的掌握程度，提升综合素养，巩固知识，提升能力。

笔者讲解完机械能能守恒的相关内容后，首先对知识进行了梳理、归纳与总结，使学生形成一个完整的知识体系。接下来笔者进行知识拓展延伸，首先，引导学生对小球与弹簧组成的系统进行分析，得到了“物体在只受弹力做功的情况下机械能守恒”这一结论。然后让学生进行相关习题的练习。如：

水平地面上有一个质量为 1 mg 的物体固定在一个弹性系数为 100 N/m 的压缩轻质弹簧的一端，弹簧为原长，弹簧另一端固定在墙上。将小球向墙的方向移动 6 m，弹簧为压缩状态，放开弹簧后，弹簧恢复原长后的速度为多大？

学生运用机械能守恒定律对这一问题进行分析与计算。大部分同学得出了正确的答案：压缩后的弹性势能，当弹簧恢复为原长时，弹性势能变为 0，所有的弹性势能转化为小球的动能，所以，解得小球速度 v 为 60 m/s。与此同时，笔者发现学生在解题中容易出现的错误，比如学生容易忽略零势能面的选取，没有选择同一的势能零点等，笔者对这些易错处进行了强调与针对性地练习学生。通过进行相关习题的训练，学生进一步深化了对机械能守恒定律的理解与应用。

在上述教学活动中，笔者通过对知识进行拓展延伸，加强了学生对机械能守恒定律守恒的理解和掌握，学生也对机械能守恒的条件有了一个更加全面而深刻的认识，达到了教学目的。

通过情景导入、演示实验、小组讨论、拓展延伸等教学策略，能够突破教学的重点与难点，有效地提高学生的学习效率，使学生深刻理解与吸收课堂知识。总之，教师在教学中应当不断摸索与尝试好的教学模式与方法，不断提升学生的物理思维能力。

（责编 卢建龙）