突破“机械能守恒”教学难点的策略

邓夏敏

【摘 要】机械能守恒是高中物理教学的重点与难点内容，如何采用有效的教学策略深化学生的理解与记忆，从而使同学们更加熟练地运用机械能守恒定律是教师共同关心的问题。本文就此阐述了有效突破机械能守恒这一难点的教学策略。

【关键词】高中物理 机械能守恒 有效教学

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2016）09B-0075-02

建构主义理论认为，学习是个体主动建构自己知识的过程，在这一过程中，教师处于主导地位，是意义构建的帮助者、促进者，而学生是教学的主体，在教师的引导下完成知识的建构。在建构主义理论的指导下，对机械能守恒这部分物理知识进行教学时，通过采取全面解析、尊重差异、纵横对比、生活视角等策略能够有效地提高课堂的质量，使同学们主动建构知识，攻克机械能守恒知识难点。

一、全面解析，整体认知

对于机械能守恒定律，其应用的条件有着严格的限制，因此教师在教学时，应当对机械能守恒定律的守恒条件和应用方法进行全面解析，使同学们形成整体的认知，能够深刻地理解机械能守恒定律，从而进行熟练准确地应用。

比如，为了让同学们掌握“在只有重力做功的情形下，物体的机械能守恒”这一知识点，笔者通过让同学们探究例题，以深化理解。

〖例〗一个物体沿着光滑的曲面滑下，如图1所示，在A点时动能为Ek1，重力势能为Ep1，在B点时动能为Ek2，重力势能为Ep2，请找出各物理量间的关系。

在探究过程中，有些同学不掌握具体的解题思路，不知从何下手。这时候笔者提醒同学们可以通过观察小球在A点和B点的机械能变化，来寻求等量关系，从而得解。同学们通过计算小球在A点的机械能，在B点的机械能。根据动能定理，，移项可得，E1=E2。

然后笔者问同学们：“这说明什么问题呢？”有同学进行总结说：“这说明小球只在重力做功的情况下，机械能是守恒的。”然后笔者进行点评道：“没有错，运用机械能守恒定理是有严格条件的，当物体只有重力做功的情形下，机械能是守恒的，下面我们来探究一下在其他力做功下机械能是否守恒呢？”接下来笔者引导同学们探究例题得出物体只在弹力做功下机械能守恒，从而总结出“物体只受重力和弹力做功时机械能守恒”的结论，一旦物体受其他力例如摩擦力作用时，机械能不再守恒。

在上述教学中，笔者通过用探究性的例题引导同学们归纳总结出了运用机械能守恒定律的条件，并让同学们通过自己的计算发现物体在受除了重力和弹力做功还受其他力做功的情形下，机械能是不守恒的。教师通过对机械能守恒定律的条件进行全面解析，同学们掌握这一知识，并清晰地记住这一知识，为后续的学习打好基础。

二、尊重差异，全面发展

不同层次的学生对知识的接受速度不同，掌握能力也不同，教师应当尊重学生的个体差异，在上课时要根据每个层次学生的能力来进行授课，尽量做好铺垫与衔接工作，促进学生全面发展。

比如，探究机械能守恒定律的本质，笔者对探究的问题进行设置时，注意衔接性，使其更紧密，以防止低层次的学生理解不透知识点进而影响对整堂课的内容的消化吸收。

〖例〗质量为2kg的小球从高度为7m的地方做自由落体运动，如图2所示，请求出小球在A点时的速度、动能和重力势能，小球在B点的速度、动能和重力势能，并计算小球从A点落到B点时的动能改变量与重力势能改变量。

笔者设计的问题难度坡度小，让每个层次的学生都能在求解中有所收获。简单的问题有利于让低层次的学生获得成功的喜悦，激发他们学习的兴趣与信心。笔者发现在同学们探究过程中，低层次的学生可能对某一个问题不会计算求解，通过请教高层次学生获得思路后，便能迅速地投入到后续问题的计算中。最终，同学们计算得到，运动到A点时小球的速度为，动能为60 J，重力势能为80 J。到B点时小球的速度为10 m/s，动能为100 J，重力势能为40 J。因此可以得到动能的增加量为40 J，重力势能的减少量为40 J。然后笔者对同学们提问：“我们可以发现动能的增加量和重力势能的减少量是相等的，那么这一等量关系说明了什么问题呢？”让同学们经过一定时间的思考后，笔者进行了总结与归纳。因为在这一过程中，物体仅受重力做功，因此机械能守恒，所以是40 J的重力势能转化为40 J的动能。我们从能量转化角度揭示了机械能守恒定律的本质。

在上述教学活动中，我们要重视学生的个体差异，精心设计问题，使每个层次的学生都能各尽所能，各有所得，充分参与到教学活动中，提高课堂效率。

三、纵横对比，深化思维

机械能守恒定律与动能定理有很多相似的地方，如果不加以区分，那么同学们就容易产生混淆。因此教师在教学过程中，应当进行横纵向的对比，对机械能守恒定律与动能定理加以区分，深化理解。

比如，笔者在课堂上以提问的方式，一步一步地引导同学们区分两者的不同，然后对其进行归纳总结。笔者对同学们提问道：“机械能守恒定律应用的条件是什么呢？”同学们很顺利地答出机械能守恒定律只适用于只有重力和弹力做功的情形。笔者紧接着进行提问：“那么动能定理的使用条件是否与其相同呢？”同学们思考片刻后立即回答道：“不是，用动能定理解题时，允许重力、弹力和其他力做功。”通过这一组提问，笔者引导同学们对两者的适用条件加以区别。之后，笔者继续问道：“在解题时，应用机械能守恒定律与应用动能定理有什么区别呢？两者的分析思路有什么不同呢？”同学们听完问题后开始比较做过的例题，思考解题过程中的不同之处。在笔者的引导下，同学们最终发现，应用机械能守恒定律时只需要确定物体运动过程始末状态的机械能，然而应用动能定理时，可能还需要分析运动过程中的中间细节，确定出所有力对物体所做的功，进而对两者的解题思路加以区别。

在上述教学过程中，笔者通过引导同学们来区别机械能守恒定律与动能定理，加深了同学们对这些物理知识的认识，防止同学们在解题时思路模糊，混淆概念，取得了很好的教学效果。

四、从生活视角，强化应用

著名教育家陶行知先生主张，生活即教育，教育不能脱离生活，生活也不能脱离教育。因此，教师在教学中应当学会从生活视角，来强化同学们对物理知识的理解与应用。

比如，为了强化同学们对机械能守恒定律的应用，笔者利用过山车模型进行讲解，激发了学生的兴趣与热情。笔者首先给同学们播放了一段过山车的视频，然后用幻灯片展示了如下图3所示的过山车模型。

假设轨道是光滑的，让同学们思考其中蕴含什么物理知识呢？同学们都能发现，由于过山车只有重力做功，因此机械能守恒。紧接着笔者提出一个问题让同学们进行探讨。由于过山车需要在半径为 R 的圆形轨道内做圆周运动且不能脱离，因此它在圆形轨道的最高点是有速度限制的，要求最高点速度最小为，请同学们求出过山车下落时的高度需要满足的条件。

这个问题，给同学们提供的最高点的速度条件能够很好地为后续曲线运动的学习做好铺垫。在学习圆周运动时，利用这个例子可以进行有效地导入。同学们计算出出发点的重力势能为mgH，动能为0，圆形轨道最高点重力势能为2mgR，动能为，通过利用机械能守恒定律，得出H的最小值为2.5R。

在上述教学中，笔者通过对生活中的实例进行教学，引导同学们学会利用物理知识解决实际问题，提高了同学们解决问题的能力，高效地完成了教学目标。

综上所述，笔者通过采取有效的教学策略，突破了机械能守恒的适用条件、本质、解题思路和与动能定理的区别等难点、重点，取得了很好的教学效果。总之，教师在教学中发挥学生的主体性，引导他们主动建构知识，有利于开展物理课堂的高效教学。

（责编 卢建龙）