楊炎坤

【摘 要】本文針對(duì)機(jī)械能守恒定律這一高中物理學(xué)習(xí)中的重點(diǎn)與難點(diǎn)，闡述通過(guò)情景導(dǎo)入、演示實(shí)驗(yàn)、小組討論、拓展延伸突破教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)的策略，以期有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，深刻理解與吸收課堂知識(shí)。

【關(guān)鍵詞】高中物理 機(jī)械能守恒 演示實(shí)驗(yàn) 合作探究

【中圖分類(lèi)號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2017）06B-0132-02

機(jī)械能守恒定律是高中物理學(xué)習(xí)中的重點(diǎn)與難點(diǎn)，這一定律有著非常廣泛的應(yīng)用，是學(xué)生考試中的必考考點(diǎn)。因此教師應(yīng)當(dāng)有重點(diǎn)、有效率地開(kāi)展教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生熟練地掌握并運(yùn)用這部分知識(shí)。本文以高中物理機(jī)械能守恒定律的教學(xué)為對(duì)象，提出幾點(diǎn)教學(xué)建議。

一、情境導(dǎo)入，激發(fā)興趣

情境教學(xué)法是一種教師有目的性地引入或創(chuàng)設(shè)具有一定感情色彩、以形象為主體的生動(dòng)具體場(chǎng)景的方法，能夠有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，活躍課堂氣氛。教師在機(jī)械能守恒定律這部分知識(shí)教學(xué)中，可以創(chuàng)設(shè)合適的情景進(jìn)行新課導(dǎo)入，以喚起學(xué)生的求知欲。

筆者在機(jī)械能守恒定律教學(xué)中，首先向?qū)W生提問(wèn)：“大家有沒(méi)有蕩過(guò)秋千呢？有沒(méi)有玩過(guò)過(guò)山車(chē)呢？”通過(guò)這樣的提問(wèn)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的情緒，大家都熱烈地響應(yīng)問(wèn)題，并且分享自己的體驗(yàn)，課堂氣氛非?；钴S。接下來(lái)筆者向?qū)W生展示蕩秋千、過(guò)山車(chē)的視頻，并向?qū)W生提問(wèn)道：“為什么蕩秋千的人與玩過(guò)山車(chē)的人到達(dá)最高點(diǎn)后，雖然沒(méi)有給力，讓它自由擺動(dòng)，可是它卻又能再次到達(dá)最高點(diǎn)，這是為什么呢？”學(xué)生開(kāi)始思考與討論這一問(wèn)題。筆者將上述的運(yùn)動(dòng)過(guò)程簡(jiǎn)化為單擺模型，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行物理分析。大部分同學(xué)雖然經(jīng)過(guò)思考與計(jì)算后，得到結(jié)果，但并沒(méi)有得出明確的答案。有少數(shù)預(yù)習(xí)過(guò)教材的同學(xué)回答是因?yàn)闄C(jī)械能守恒。這時(shí)候筆者緊接著說(shuō)道：“沒(méi)錯(cuò)，這一現(xiàn)象能用我們將要學(xué)習(xí)的機(jī)械能守恒定律來(lái)解答，現(xiàn)在我們來(lái)進(jìn)行新課學(xué)習(xí)——機(jī)械能守恒定律?！痹诖斯P者并沒(méi)有直接將答案告訴學(xué)生，而是選擇等學(xué)生學(xué)習(xí)完機(jī)械能守恒定律后再次回顧這一問(wèn)題。這樣更加能夠有效地激發(fā)學(xué)生的好奇心與求知欲，使學(xué)生帶著問(wèn)題去聽(tīng)課，提高學(xué)習(xí)的效率。

在上述教學(xué)活動(dòng)中，筆者利用學(xué)生熟悉的生活場(chǎng)景導(dǎo)入新課，促進(jìn)學(xué)生產(chǎn)生了探究學(xué)習(xí)的熱情與濃厚興趣，為后續(xù)教學(xué)活動(dòng)的高效進(jìn)行打下伏筆。

二、演示實(shí)驗(yàn)，合作探究

物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，通過(guò)開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)，能夠有效加深學(xué)生的理解與記憶，更好地吸收物理知識(shí)。在機(jī)械能守恒的教學(xué)中，開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)是有力的教學(xué)手段之一，教師應(yīng)當(dāng)好好地加以利用，從而提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

在課堂上，教師導(dǎo)入新課后就可以直接進(jìn)行機(jī)械能守恒的演示實(shí)驗(yàn)。筆者用細(xì)線(xiàn)的一端綁住一個(gè)小鋼球，將細(xì)線(xiàn)的另一端固定在黑板的上部，手拿住小鋼球把細(xì)線(xiàn)拉直，將小鋼球拉到一定高度的 A 點(diǎn)，然后釋放小鋼球，使其在黑板上的同一平面內(nèi)來(lái)回?cái)[動(dòng)。通過(guò)觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)，小鋼球總是能擺動(dòng)到與 A 點(diǎn)等高的一點(diǎn) B。如果在黑板某點(diǎn)固定一個(gè)障礙物擋住細(xì)線(xiàn)，小鋼球的運(yùn)動(dòng)軌跡就發(fā)生變化，可是仍能擺動(dòng)到與 A 等高的點(diǎn) C 處。進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)后，筆者向?qū)W生提問(wèn)道：“在實(shí)驗(yàn)中，小鋼球受什么力呢？這些力做功情況如何呢？這一過(guò)程中能量發(fā)生怎樣的轉(zhuǎn)化呢？”然后與學(xué)生共同探究這些問(wèn)題，最終得出結(jié)論。在實(shí)驗(yàn)中，小球受到了重力與拉力的作用，但只有重力做功，拉力不做功；當(dāng)小球上擺時(shí)重力做負(fù)功，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能；當(dāng)小球下擺時(shí)，重力做正功，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。小球從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)的來(lái)回運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能與重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，而小球最后總是能回到相同的高度，說(shuō)明重力勢(shì)能與動(dòng)能的和不變，機(jī)械能守恒。然后筆者與學(xué)生進(jìn)行定量分析，小球從 A 點(diǎn)到 B 點(diǎn)，應(yīng)用動(dòng)能定理，而 ，因此可以得到 ，移項(xiàng)可以得到 ，即 EA=EB，機(jī)械能守恒。

在上述教學(xué)活動(dòng)中，筆者通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行定性分析與定量分析，從而發(fā)現(xiàn)機(jī)械能守恒的規(guī)律，加深學(xué)生的記憶和理解，取得了良好的教學(xué)效果。

三、小組討論，分析歸納

建構(gòu)主義理論強(qiáng)調(diào)要培養(yǎng)學(xué)生的探究與創(chuàng)新能力，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。由此可見(jiàn)，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生自主去探索知識(shí)，通過(guò)小組討論等形式，使學(xué)生主動(dòng)構(gòu)建知識(shí)，提高自身物理素養(yǎng)。

比如，完成上述演示實(shí)驗(yàn)后，分析認(rèn)為小鋼球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只受到重力和細(xì)線(xiàn)的拉力的作用，事實(shí)是不是這樣呢？其實(shí)不然，小鋼球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中還受到空氣阻力的作用，只是這個(gè)空氣阻力與重力和細(xì)線(xiàn)拉力相比，太小太小，可以忽略不計(jì)，所以可以認(rèn)為小鋼球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有空氣阻力。在沒(méi)有空氣阻力作用這個(gè)條件下，通過(guò)推導(dǎo)得出機(jī)械能守恒定律。為了加深學(xué)生對(duì)機(jī)械能守恒的條件的認(rèn)識(shí)，筆者提出問(wèn)題讓學(xué)生進(jìn)行小組討論。筆者對(duì)學(xué)生說(shuō)：“假如考慮空氣阻力的影響，那么小球從靜止到下落的過(guò)程中，機(jī)械能是否守恒呢？”提出問(wèn)題后學(xué)生開(kāi)始進(jìn)行思考、分析與小組討論。借鑒上述演示實(shí)驗(yàn)定量分析的推導(dǎo)方法，學(xué)生得出了如下的計(jì)算過(guò)程：小球從 A 點(diǎn)下落到 B 點(diǎn)，根據(jù)動(dòng)能定理得到，移項(xiàng)得到即 E2=E1+Wf，由于 E2-E1=Wf，顯然機(jī)械能并不守恒。學(xué)生通過(guò)自己探究，得出了正確的答案。筆者緊接著提問(wèn)道：“如果想要機(jī)械能守恒，需要滿(mǎn)足什么條件呢？”學(xué)生開(kāi)始?xì)w納機(jī)械能守恒的條件，在筆者的引導(dǎo)、提示與大家的激烈討論下，學(xué)生得出了物體只有在重力做功的情況下才滿(mǎn)足機(jī)械能守恒，當(dāng)存在空氣阻力、摩擦力這樣的外力對(duì)物體做功時(shí)是不滿(mǎn)足機(jī)械能守恒的條件的。

在上述教學(xué)活動(dòng)中，筆者并沒(méi)有直接灌輸給學(xué)生機(jī)械能守恒需要滿(mǎn)足的條件，而是讓學(xué)生合作探究，主動(dòng)去獲取知識(shí)，積極地發(fā)揮學(xué)生的主體地位，高效地完成了教學(xué)目標(biāo)，提高了學(xué)生的物理思維能力。

四、拓展延伸，鞏固提升

對(duì)知識(shí)進(jìn)行拓展延伸是教學(xué)中一項(xiàng)非常重要的環(huán)節(jié)。通過(guò)拓展延伸，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決綜合問(wèn)題，能夠有效地加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，提升綜合素養(yǎng)，鞏固知識(shí)，提升能力。

筆者講解完機(jī)械能能守恒的相關(guān)內(nèi)容后，首先對(duì)知識(shí)進(jìn)行了梳理、歸納與總結(jié)，使學(xué)生形成一個(gè)完整的知識(shí)體系。接下來(lái)筆者進(jìn)行知識(shí)拓展延伸，首先，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)小球與彈簧組成的系統(tǒng)進(jìn)行分析，得到了“物體在只受彈力做功的情況下機(jī)械能守恒”這一結(jié)論。然后讓學(xué)生進(jìn)行相關(guān)習(xí)題的練習(xí)。如：

水平地面上有一個(gè)質(zhì)量為 1 mg 的物體固定在一個(gè)彈性系數(shù)為 100 N/m 的壓縮輕質(zhì)彈簧的一端，彈簧為原長(zhǎng)，彈簧另一端固定在墻上。將小球向墻的方向移動(dòng) 6 m，彈簧為壓縮狀態(tài)，放開(kāi)彈簧后，彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)后的速度為多大？

學(xué)生運(yùn)用機(jī)械能守恒定律對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行分析與計(jì)算。大部分同學(xué)得出了正確的答案：壓縮后的彈性勢(shì)能，當(dāng)彈簧恢復(fù)為原長(zhǎng)時(shí)，彈性勢(shì)能變?yōu)?0，所有的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能，所以，解得小球速度 v 為 60 m/s。與此同時(shí)，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生在解題中容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤，比如學(xué)生容易忽略零勢(shì)能面的選取，沒(méi)有選擇同一的勢(shì)能零點(diǎn)等，筆者對(duì)這些易錯(cuò)處進(jìn)行了強(qiáng)調(diào)與針對(duì)性地練習(xí)學(xué)生。通過(guò)進(jìn)行相關(guān)習(xí)題的訓(xùn)練，學(xué)生進(jìn)一步深化了對(duì)機(jī)械能守恒定律的理解與應(yīng)用。

在上述教學(xué)活動(dòng)中，筆者通過(guò)對(duì)知識(shí)進(jìn)行拓展延伸，加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)機(jī)械能守恒定律守恒的理解和掌握，學(xué)生也對(duì)機(jī)械能守恒的條件有了一個(gè)更加全面而深刻的認(rèn)識(shí)，達(dá)到了教學(xué)目的。

通過(guò)情景導(dǎo)入、演示實(shí)驗(yàn)、小組討論、拓展延伸等教學(xué)策略，能夠突破教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)，有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，使學(xué)生深刻理解與吸收課堂知識(shí)?？傊?，教師在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)不斷摸索與嘗試好的教學(xué)模式與方法，不斷提升學(xué)生的物理思維能力。

（責(zé)編 盧建龍）