機(jī)械能及其守恒定律

1、第5章機(jī)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(yùn)動(dòng)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?yàn)檫@是一個(gè)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(qiáng)學(xué)生對(duì)守恒關(guān)系的認(rèn)識(shí)是有益的。因?yàn)樗笆菢O為重要的研究方向”。根據(jù)這種認(rèn)識(shí)，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(shí)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(xí)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(diǎn)，形成良好的公民意識(shí)，也為了使整章知識(shí)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(huì)通過一般的文獻(xiàn)研究和調(diào)查研究的方法，開展小課題研究的形式中，達(dá)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(shí)驗(yàn)進(jìn)行討論教學(xué)的方法比較合適，但要課前要進(jìn)行精心的準(zhǔn)備。（二）、功1、這節(jié)內(nèi)容光從知識(shí)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(gè)思維的窗口，以達(dá)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(dāng)?shù)刭x以這塊內(nèi)容以研究性的味道。4、不要刻意進(jìn)行做功問題的習(xí)題訓(xùn)練，功的概念、功的計(jì)算問題要通過后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)中逐步加深，是一個(gè)螺旋上升、循序漸進(jìn)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(xí)興趣。3、新教材刪去了汽車以恒定功率啟動(dòng)的問題，這是由于這種情景是不符合實(shí)際情況的。千萬不要再去補(bǔ)充這樣的習(xí)題，以免人為地加重學(xué)生的負(fù)擔(dān)。4、教學(xué)中，要結(jié)合實(shí)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(cè)量人在某種運(yùn)動(dòng)或勞動(dòng)中的功率等實(shí)例的分析，以提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際

4、的能力。（四）、重力勢(shì)能1、功是能量變化的量度貫穿于教材編排的整個(gè)主線中，但這種思路到這節(jié)內(nèi)容時(shí)才正式登臺(tái)亮相。2、重力的功比舊教材介紹得具體多了，重力勢(shì)能的引入鋪墊得足夠到位了。到這時(shí)，重力勢(shì)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(dá)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(biāo)準(zhǔn)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(rèn)知水平。從知識(shí)的生成方面來看，也是比較和諧的。（五）、探究彈性勢(shì)能的表達(dá)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(shí)驗(yàn)的方式，不是問題的本質(zhì)特征。教材中，關(guān)于彈性勢(shì)能表達(dá)式的探究過程中，盡管沒有采用實(shí)驗(yàn)的方法，教材中探究性思路的設(shè)計(jì)卻體現(xiàn)得很好。2、彈性勢(shì)能在新教材中單立一節(jié)后，更強(qiáng)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(duì)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(shì)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(yàn)與感受的教育理念。2、進(jìn)一步強(qiáng)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(yàn)探究的過程，培養(yǎng)學(xué)生探究的能力。4、本節(jié)與“動(dòng)能和動(dòng)能定理”一起構(gòu)成了一個(gè)較為完整的研究課題，對(duì)學(xué)生探究能力的培養(yǎng)和發(fā)展會(huì)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(dòng)能和動(dòng)能定理”的理論推導(dǎo)奠定一個(gè)認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)，并沒有直接給出動(dòng)能定理。但是，沒有動(dòng)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(dòng)能和動(dòng)能定理1、盡管動(dòng)能和動(dòng)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(gè)實(shí)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(yàn)和知識(shí)的豐富。而舊教材中，動(dòng)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(dòng)能和動(dòng)能定理與舊教材相比，新教材增加了一個(gè)例題，但例題所反映的物理情景不夠?qū)拸V，還須補(bǔ)充用動(dòng)能定理來處理變力做功和物體在曲線運(yùn)動(dòng)中的做功問題，以拓展學(xué)生的思路。（八）、機(jī)械能守恒定律1、新、舊教材相比，新教材增加了許多進(jìn)行知識(shí)鋪墊的生活中的實(shí)例，生活化氣息大大提高了，也可以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)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(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生通過形象思維的方式更好地理解機(jī)械能守恒的條件。2、在得出機(jī)械守恒定律時(shí)，新、舊教材相比，新教材中沒有涉及到EP和EK的具體表達(dá)式，因而更具普遍意義，更具一般性，對(duì)學(xué)生認(rèn)知水平的提高更有好處。（九）、實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1、新教材中把舊教材中的學(xué)生實(shí)驗(yàn)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(shí)際的能力。在具體授課時(shí)，要盡可能增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)中的探究性。最好先通過問題討論的形式，幫助學(xué)生在實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器的選擇、實(shí)驗(yàn)的操作步驟、數(shù)據(jù)處理和減少實(shí)驗(yàn)誤差等方面形成一定的印象后，再放手讓學(xué)生實(shí)驗(yàn)，以達(dá)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(shí)驗(yàn)方法上作了改進(jìn)。首先，實(shí)驗(yàn)要求用天平測(cè)出重物的質(zhì)量，以便計(jì)算重物的動(dòng)能和勢(shì)能改變量的數(shù)值。其次，在測(cè)量點(diǎn)的選擇上，并不要求起始點(diǎn)的速度為零。因此，在選擇紙帶時(shí)，第一、二點(diǎn)間的距離是否接近2、第一個(gè)點(diǎn)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(cè)瞬時(shí)速度時(shí)，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(huì)這種測(cè)瞬時(shí)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(gè)教學(xué)內(nèi)容形成要體，也為了培養(yǎng)學(xué)生的能源意識(shí)，激發(fā)學(xué)生關(guān)注社會(huì)、關(guān)心生活實(shí)際的熱情。2、在涉及能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性問題時(shí)，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(shí)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(dòng)。用問題開路的方式引導(dǎo)在環(huán)環(huán)相扣、層層遞進(jìn)的分組討論和合作學(xué)習(xí)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(diǎn)比較（1）從知識(shí)結(jié)構(gòu)方面看新、舊教材結(jié)構(gòu)上基本相同，新補(bǔ)充的內(nèi)容，主要使知識(shí)線索更加順暢。因此，教學(xué)活動(dòng)中不大會(huì)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(qiáng)學(xué)生的體驗(yàn)，使內(nèi)容的連

11、貫性和趣味性更強(qiáng)，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(xí)的教學(xué)理念。不會(huì)對(duì)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(biāo)的落實(shí)，重視“情感”目標(biāo)的體現(xiàn)，重視聯(lián)系學(xué)生生活、社會(huì)實(shí)踐和現(xiàn)代科技。如何在新教材的基礎(chǔ)上通過教師的進(jìn)一步創(chuàng)造，在課堂教學(xué)中體現(xiàn)新課程的理念，卻是實(shí)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(duì)部分內(nèi)容在文字處理進(jìn)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(qiáng)直觀性教學(xué)能量是一個(gè)比較抽象的概念，從能量的觀點(diǎn)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(shí)驗(yàn)、動(dòng)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(shí)坡度。2、增強(qiáng)探究性教學(xué)的意識(shí)好奇心是學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力，也是人類進(jìn)步的源泉。要積極創(chuàng)造條件，通過功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系、驗(yàn)證機(jī)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(gè)性得以張揚(yáng)，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(shí)，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(dòng)基本內(nèi)容，幫助學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)意識(shí)，學(xué)會(huì)構(gòu)建知識(shí)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(shì)能、彈性勢(shì)能、動(dòng)能和概念的建立及動(dòng)能定理與機(jī)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(dá)能力，創(chuàng)設(shè)探究發(fā)現(xiàn)、合作學(xué)習(xí)的教學(xué)氛圍。如通過尋找守恒量的學(xué)習(xí)，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(huì)、關(guān)注生活中的實(shí)際問題的意識(shí)，產(chǎn)生高度的社會(huì)責(zé)任感和使命感。2、注重學(xué)生探究學(xué)習(xí)意識(shí)的培養(yǎng)努力培養(yǎng)學(xué)生探究學(xué)習(xí)的意識(shí)，熟課新上，培養(yǎng)學(xué)生的興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。如功和功率的教學(xué)。3、用關(guān)鍵知識(shí)構(gòu)筑知識(shí)系統(tǒng)（1）通過重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能和動(dòng)能和動(dòng)能定理等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，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(shì)能的充分條件，構(gòu)建較為立體的知識(shí)框架。（2）把語言表達(dá)與公式演繹推導(dǎo)的方法有機(jī)地結(jié)合起來，在自然而然的思維過程中建立起重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能和動(dòng)能的概念，得出、和的表達(dá)式。（3）盡可能把“舊知識(shí)、熟知識(shí)”的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成發(fā)現(xiàn)式和探究式教學(xué)，增強(qiáng)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(xí)興趣，通過實(shí)驗(yàn)、動(dòng)畫、圖片等媒體的刺激，讓學(xué)生多動(dòng)腦筋。4、通過實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的水平如“功與物體速度變化的