浅谈高中物理《机械能守恒定律》教学

叶丽婧

摘要：在教学设计中采用实验操作与理论推导相结合的手段，用直观展示出来的实验现象帮助学生思考和分析，用理论推导的形式帮助学生理解和领悟。

關键词：机械能守恒定律;课堂教学设计

一、教学设计

（一）机械能的引入

笔者采取圆筒魔术引入，激发学生的好奇心，调动课堂氛围，让学生回答出圆筒运动过程中参与转化的能量种类，从而引出机械能的定义：机械能E=Ek+Ep+Ep弹。这样能更自然地过渡到下一部分。

（二）用实验和理论来探究机械能转化过程中的守恒条件

整个实验探究以及理论探究的过程是为了帮助学生思考，分析，推理和领悟。让学生亲身体验，在体验过程中让学生逐渐形成一些科学探究素养。

1.实验探究

通过实验教学的形象性，并让学生参与教学展示，从而让学生对机械能的转化有个更直观的感受。笔者采用的教学器材为气垫导轨，其中滑块运动中就涉及机械能中的三种能量。

接下来老师从学生的思想结论下入手，提出守恒是一个过程，要求过程中每时每刻机械能都该相等并板书机械能守恒的概念。由于动能不方便测量，这时引导学生，研究方法除了实验外，还可利用理论探究的方法。从而进入下一个阶段。

2.理论探究

理论探究阶段，以实验为基础，建立物理模型和物理情境，让学生完成推倒部分。教师在学案部分给予部分提示，引导学生，培养学生的演绎推理能力和分析归纳能力。

首先进行定量理论探究。

其中定量理论探究采用斜面模型，建立物理情境由易到难分为三种情况分别为：“无阻力下滑”，“有阻力下滑”及“有外力上滑”。无阻力下滑模型及公式见图1。有阻力下滑模型及公式见图2。有外力上滑模型及公式见图3。

第一种模说明只有重力做功任意位置机械能相等，即机械能守恒。第二种说明阻力和重力做功任意位置机械能不等，即机械能不守恒。第三种说明外力和重力做功任意位置机械能不等，即机械能不守恒。

整个过程让学生用动能定理表示运动过程。分层次设置问题，启发学生思考。并设计引导性的语句有意识地让学生在推理演算过程中，掌握探究规律的方法。从而能让学生自行归纳得到机械能守恒定律的其中一个条件：只有重力做功。

3.定性理论探究并结合理想实验法

有弹性势能参与转化的运动过程，采取定性理论探究。因为高中不要求学生定量计算弹簧做功的过程量。结合课前魔术直观地来进行探究。

让学生修正结论：当只有重力或弹力做功的系统中，动能和势能和弹性势能相互转化，机械能总量不变，则机械能守恒。

这部分教学过程让学会有意识的学会研究物理问题的一种科学方法：提出问题→实验探究→合理外推→理论探究→总结规律。

（三）机械能守恒定律的理解

在学习了新知识以后，学生的对定律的理解还不太明确，所以可以通过设置对定律理解的正误判断题和对机械能是否守恒的运动判断，让学生更扎实的理解机械能守恒定律。

二、教学反思

对于成绩拔尖的班级，在探究弹性势能的过程中还可设计理论推导。更深入地培养了学生的演绎推理能力和分析归纳能力。其中教学设计如下。

选取滑块和弹簧作为研究系统，光滑水平面，任取位置1到2，以桌面为0势能面。受力分析，忽略阻力。分析过程见图4。

由此可知，当只有重力和弹力做功时，系统机械能守恒。

可以更深入，提问是否有其他力做功，系统机械能就不守恒呢？让学生对公式进行推导探究得知当WF+Wf=0时即只有重力、弹力以外其他力做功为0时机械能守恒。

三、结语

学生通过对这节课的学习，让学生从物理视角形成基本认识，学会分析综合、推理论证的方法来提出对客观事物创造性的见解。合理的运用科学探究的工具和方法，坚持严谨认真、实事求是的科学态度，从而体现物理课堂的育人功能。

参考文献：

[1]赵静静.新课标下5E教学模式在高中物理教学实践中的研究[D].哈尔滨师范大学，2021.