“机械能守恒定律”教学实录与反思

【关键词】机械能守恒；探究质量；思想方法；教学反思

【中图分类号】G633.7 【文献标志码】A 【文章编号】1005-6009（2016）38-0077-02

【作者简介】王俊鹏，江苏省泰州中学（江苏泰州，225300）副校长，正高级教师，江苏省特级教师。

一、教学实录

1.创设情境。

（上课前先播放壶口瀑布壮丽景象的视频）

师：（定格视频）请大家注意观察，本来平缓的水流何以能够飞流直下，汹涌澎湃？

生：水流从高处落下，重力做功，根据前面学过的动能定理，知道其动能增大。

（说明：这里要求学生进行观察，用物理知识和语言表述自然界的现象，在情境中复习了以往所学的知识。）

2.引入模型，提出猜想。

如图1，把摆球拉起一个高度后释放。

师：在摆动过程中，有什么现象？

生：小球向下摆动时，高度（重力势能）减小，速度（动能）增大。向上摆动时，则相反。

在铁架台上水平搁置一根直尺，让小球从直尺同高度处释放。

师：小球来回摆动，看到什么现象？

生：好像小球还能回到原来的释放高度。

师：小球势能减小时，动能增大；势能增大时，动能减小。似乎应该有什么关系……

生：可能其和不变。

师：如果要来探究你的假设正确与否，我们需要做些什么？

生：做实验。选择两个不同的状态来测定小球的势能和动能。

师：选择哪两个状态有要求吗？怎么测定势能和动能？

生：理论上讲没有要求，摆动过程中任意两个状态都可以比较。但为了简便起见，可以选择摆球释放点和摆动的最低点两个特殊位置。通过测高度可以计算出势能。要计算动能，可以测定小球的速度……

师：小球速度怎么测量？以前学习过的哪些知识能够解决这一问题的？

生：用打点计时器和纸带。（摇头，似乎不行！）

（也有人提出用光电门来做）

师：无论是打点计时器还是光电门来测定小球的速度，我们是直接测量速度这一状态量的吗？

生：不是。都是测出距离和时间而间接测量的。

师：对！采用了转换的思想方法。是用过程量（距离、时间）来表达状态量（速度）的。而且在光电门实验中，还用微小时间内的平均速度来近似表示其瞬时速度。如果没有光电门，有没有简便的办法？如果到达最低点时，绳子正好断了，会怎么啦？

生：以最低点的水平速度作为初速度平抛运动。测出其平抛的高度h和水平距离s就能测出速度v。

引导学生设计出在铁架台上小球摆动的最低点安放小刀片，当摆球摆到最低点时把绳子割断，小球平抛出去，落在桌面上的复写纸上。

（说明：这里采用的模型是经过简化的，在学生探究这个模型时，教师可逐步引导学生采用迁移、类比的思想方法来得出测量方式。在这一过程中，学生相互探讨、互动合作，体现了合作交流的人文精神。）

3.实验探究。

引导学生设计实验并小组合作完成各项实验步骤，记录数据表格时，可改变小球释放的高度，多做几次。教师做好引导、释疑和点拨。

4.理论分析。

师：同学们，我们要注意，上面完成了实验，但仅有实验的结果是不够完备的，还应该从理论上进行严密的推导分析。

如图2，质量为m的物体平抛后在高度h1时速度大小为v1，到达高度h2速度大小为v2，请利用学过的知识来推导其物理量的关系。

学生用动能定理分析，验证了实验的结果（机械能守恒）。

师：从本例中，可以分析出守恒的条件是什么？

生：只受到重力作用。

师：前面做实验的摆球也是符合这个条件吗？

生：不是。小球除了受到重力，还受到绳子的拉力。但是拉力不做功。

师：那守恒条件修正为——只有重力做功。

接着，可以观看撑竿跳高的视频，分析其中机械能的变化（动能、重力势能、弹性势能之间的转化），引导学生进一步修正机械能守恒的条件为：只有重力和弹力做功。写出机械能守恒的表达形式。

（说明：理论与实验是物理学的两大基石，在有实验结果的基础上，也一定要用数学工具进行理论推导分析，这样一来可以强化学生思维的严密性，二来可以在推导的过程中强化学生对物理公式的运用。）

5.应用与总结。

学生分析解决给出的例题（具体过程略），教师讲析步骤、方法和注意点。

强调本节课的知识重点：机械能守恒定律的内容、适用条件、表达形式。

物理思想：守恒的思想，转换的思想。

研究方法：情境—问题—猜想—实验—理论分析—完善；间接测量的方法（用过程量来替代状态量）。

二、教学反思

这是我的一节常态课，整节课中，学生的实验探究质量和整个教与学过程是有效且高效的。上课开始时播放的视频，气势宏大，给学生以震撼，达到了激发学生的学习积极性，启动心智的作用和目的。在学生对新课的学习形成了一种急切的期盼、关注的心理之后，我紧扣本节课的教学目标，设计并提炼了符合学生水平的一连串问题，最终让教学水到渠成得出规律。除了以上几点外，我还注意课堂中教师准确的角色定位，时刻关注学生的主体地位，绝不越俎代庖，在教学中也合理利用了现代教育技术等等。

另外，本节课通过问题串的呈现，把科学方法巧妙地融入其中，让学生感受到无论是物理现象的观察、物理数据的测量、物理模型的抽象、物理概念的形成、物理规律的获得、物理理论的建立，还是提出问题、分析问题、解决问题，都离不开逻辑思维方法，而且在讲授过程中，我注意引导学生分析或者明确告知我们采用的思维方法，注意有意识地、明明白白地训练学生的思维方法，培养思维能力。

最后本节课的探究活动是在教师组织和引导下的小团队合作活动，团队精神、民主作风、合作意识和百家争鸣都是科学活动中人文精神的组成部分。实验活动中时刻提醒学生进行实事求是的数据记录，这种态度就是要教会学生追求科学的“真”。陶行知说：“真教育是心心相印的活动。”所以师生互动在本质上就是在教育情境中师生之间人格的相遇、精神的交往、心灵的理解。在“机械能守恒定律”的教学过程中，我通过各种手段，把学生推到主动学习的位置，让学生由生疑、质疑，再到思疑、解疑，通过自我发展主动建构起知识的体系，全过程自始至终都注意人文精神的渗透与教育培养。

正因为教学过程中有意识地强化探究质量、体悟思想方法、渗透人文精神，学生不仅仅知道了“机械能守恒”这个知识，更主要的是收获了重要的物理思想方法，同时懂得了合作，但是在应用这一知识解决题目方面教学时稍显仓促，需要学生课后继续消化。