張秀蘭

摘要： 本文針對當前能量守恒定律的高考題型，從不同角度進行分類與解析，發(fā)現(xiàn)其特點與規(guī)律，總結(jié)了高中物理能量守恒教學(xué)中需要注意的問題和相關(guān)高考題型的分析，以達到對高中物理教學(xué)進行指導(dǎo)的目的。

關(guān)鍵詞： 高中物理力學(xué)機械能能量守恒教學(xué)方法

高中物理力學(xué)中涉及兩個守恒定律，即動量守恒定律和能量守恒定律，其中能量守恒主要指機械能守恒，是指在只有重力做功的條件下，物體的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)的總機械能保持不變。一旦掌握這個守恒定律，對物理概念和物理規(guī)律的理解就能更進一步。

守恒方法雖有萬千妙用，但對于剛剛接觸它的高中生來講，如何讓他們接受并理解甚至很好地去運用這個守恒方法去解題，難言輕松，對教師的教學(xué)方式和方法也有很高的要求。那么，在進行該類問題的教學(xué)時應(yīng)注意哪些問題呢？關(guān)于守恒問題是否有規(guī)律可循呢？本文就是結(jié)合近年各地高考中相關(guān)考查題型，對能量守恒的所有題型從不同角度進行分類解析，發(fā)現(xiàn)其中的特點與規(guī)律，并就每一類題型要如何高效進行教學(xué)作簡要分析。

一、高中物理能量守恒的教學(xué)

1.指導(dǎo)學(xué)生通過功能關(guān)系理解能量含義。

高中教材中關(guān)于能量的內(nèi)容有以下幾個方面：力學(xué)中的機械能（包括動能和勢能）；分子運動理論中物體的內(nèi)能（包括分子動能和分子勢能）；電場中的電勢能；電路中的電能及電磁振蕩中的電場能和磁場能，等等。這些知識學(xué)生很容易說出來，但讓他們講出每一種能量的含義來，就很困難了。對此可從兩個方面引導(dǎo)學(xué)生理解能量：（1）對能量我們只研究某一狀態(tài)的能量值和某一過程的能量變化，對于能量值的確定有的有計算公式，比如動能、勢能等。（2）教材中沒有計算公式的有關(guān)能量，比如：內(nèi)能、磁場能等。對于這些能量，有很多教師采取講解的方法，可通過討論讓學(xué)生想出來可以進行轉(zhuǎn)化的能量，然后可組織學(xué)生討論歸納出各種形式的能量發(fā)生變化時對應(yīng)的力做功的情況，通過比較、歸納就可以接受這樣一個原理：功是能轉(zhuǎn)化的量度。抓住這一線索理解能量含義、處理能量問題是很方便的。對有些能量值的求解，可以通過做功實現(xiàn)，而對于一些變力做功，也可以通過能量轉(zhuǎn)化進行解答。教師要讓學(xué)生清楚，做功和能量變化是密不可分的，應(yīng)該讓學(xué)生牢牢記住功能關(guān)系，熟練掌握功能原理。

2.善于類比，加強學(xué)生對概念的理解。

在學(xué)習(xí)分子勢能變化和電勢能變化的知識點時，因為學(xué)生對兩種能量只是有表面的、粗淺的了解，教材中也沒有給出計算變化量的公式，所以對這兩種能量難以理解和掌握。對此，可采用類比的方法，將分子勢能變化和分子力做功的關(guān)系、電勢能的變化和電場力做功的關(guān)系類比成重力勢能變化和重力做功的關(guān)系：重力做多少正功，重力勢能就減少多少，重力做多少負功，重力勢能就增加多少，即△EP=－WG。而分子力做功同樣能引起分子勢能的變化，電場力做功也引起電勢能的變化，二者量值相等，從而也能充分體現(xiàn)出功能關(guān)系。另外對機械能的變化，可指導(dǎo)學(xué)生從機械能守恒條件為突破口進行思考：如果一個系統(tǒng)除重力外有其他力做功，那么機械能會如何變化？學(xué)生就可以通過類比、推理得出機械能不守恒的結(jié)論，而且其他力做多少正功，機械能就增加多少；做多少負功，機械能就減少多少，也體現(xiàn)了功能關(guān)系。在物理概念、規(guī)律的理解上，類比方法是常見的，教學(xué)中教師指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會運用這種方法，往往能達到較好的理解效果。

3.能量守恒定律不能忽視。

能量守恒定律是自然界最普遍的規(guī)律之一，它對各種能量的轉(zhuǎn)化和守恒都是適用的。但學(xué)生解題時，這條具有普遍適用意義的重要定律卻往往容易被忽視。主要表現(xiàn)為兩個方面，一是想不起運用能量守恒定律，二是誤用。學(xué)生在實際應(yīng)用中對有些能量的損失分析不出，比如物體碰撞過程中，機械能的損失、電磁振蕩現(xiàn)象中的電磁輻射能的損失，等等。有些學(xué)生經(jīng)常把光滑無摩擦、無電阻熱損耗作為能量的守恒條件，將電磁問題當做能量守恒來處理。

其實這與教師在教學(xué)中的引導(dǎo)有直接關(guān)系。在電磁振蕩的教學(xué)中，重點分析的是振蕩過程中的能量的轉(zhuǎn)化，卻忽視了電磁輻射的能量損失，即出現(xiàn)了“重感應(yīng)，輕輻射”的教學(xué)弊端，這是應(yīng)該引以為戒的。教師在教學(xué)中應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生從特殊情況中跳出來，重視教材的連貫性和知識點的內(nèi)在聯(lián)系，用聯(lián)系、開放的觀點分析問題，全方位理解各物理現(xiàn)象中的能量問題。

二、高考中能量守恒問題分類分析

機械能守恒試題可以分為單體研究問題和多體問題，其中單個物體的機械能守恒過于簡單和單一，高考題中基本不會出現(xiàn)，而以考查多個物體組成的系統(tǒng)的機械能守恒問題為主。當研究一個問題涉及的不是一個物體而是兩個或兩個以上的物體時，應(yīng)具有整體意識，將不同的物體組成系統(tǒng)，這樣往往會化繁為簡，化難為易。機械能守恒律適用于系統(tǒng):當組成系統(tǒng)的各個物體之間只有動能和勢能之間的轉(zhuǎn)化，沒有機械能與其他形式的能量之間的轉(zhuǎn)化時，則系統(tǒng)的機械能守恒。

三、結(jié)論

從上述論述我們可以看出，高中物理關(guān)于機械能守恒與動量守恒的問題是有規(guī)律可循的：機械能守恒問題可以按模型進行分類，在機械能守恒的教學(xué)時，應(yīng)向?qū)W生灌輸模型概念，每種模型問題均有對應(yīng)的解題方法方法和技巧，如滑槽模型問題中只要認清物體的運動過程，挖掘出物體運動到最高點或最低點時速度相同的隱含條件就可輕松解題；關(guān)于動量守恒的教學(xué)雖然依然可以分模型進行討論，如典型的碰撞模型，滑塊模型等，但各模型問題間無本質(zhì)區(qū)別，只要向?qū)W生闡述明白動量守恒的條件及守恒的物理過程就可。教學(xué)時應(yīng)注意啟動學(xué)生的思維，首先要使學(xué)生對問題所表述的物理情境有一個完整的清晰的認識，接著將問題表述的總物理過程分解成若干個子過程，每個過程是否遵循動量守恒定律，最后分清已知量和待求量。這樣，學(xué)生的思維得到了有效啟發(fā)，動量守恒問題的教學(xué)也達到了水到渠成的效果。

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