机械能守恒定律的应用范文

导语：如何才能写好一篇机械能守恒定律的应用，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

首先我们先对机械能的概念做一下介绍，物体的机械能是指物体的动能和势能的总和。这是机械能的定义，在具体计算时，学生通常把不同状态下的动能和势能加在一起，这是概念不清。动能、势能和机械能都是状态量，同一物体不同状态下，这三个量是会变化的，所以要分别运算；同样即使是同一物体，状态不同，动能和势能是不能相加而等于物体的机械能。

机械能守恒定律的内容是：在只有重力或弹力做功的情况下，物体的动能和重力势能（或弹性势能）发生相互转化，机械能的总量保持不变。机械能守恒定律的公式：

机械能守恒定律能解决的问题（1）与物置变化有关的运动问题如：自由落体运动，抛体运动，物体在光滑斜面上的自由滑动等等。（2）求解动能、势能或只与物体速度和高度有关的问题。

每个物理定理和定律都会有它特定的应用条件，机械能守恒定律应用时也需要一定的条件：首先研究对象一般为一个物体（或一个系统即一个整体），同时这个物体只受重力（弹力）；或者除重力（弹力）外其它的合力为零。

由于机械能守恒定律中涉及物体的两种状态和物体两种位置，初学者在应用时不容易掌握而且容易混淆。我们通过实例来具体分析一下：

（1）自由落体过程物体机械能守恒。如图-1质量为 m的物体，从高处自由下落。当它位于最高点（位置A时），高度是h1，速度v1=0.因此Ek1=0，Ep1=mgh1，物体的总机械能为：E1=Ek1+Ep1=mgh1

当物体下落到位置B时，它的高度是h2，这时它的速度

所以物体的总机械能为

（2） 抛体运动过程中，物体的机械能守恒。无论物体做的是平抛、斜抛、竖直上抛或竖直上抛等等，只要是忽略空气阻力的抛体运动，由于物体在空中只受重力，只有位置的高低变化，所以只有重力在做功，物体在整个的运动过程中机械能不变，只有重力势能和动能之间进行相应的转化，但总的机械能保持不变。

例：一石子从离地面20m高处，以15m/s的速率水平抛出，则石子落地时的速率是多少？

分析：设石子质量为m，由于石子在抛出到落地之前，忽略空气阻力，只受重力作用，只有重力对石子做功，所以石子在下落的整个过程中机械能是守恒的。题中明确了两个位置的状态，一个事抛出点，已知距地面高度，可知重力势能；知道速率，可知此时的动能；另一个位置是落地点，知道在地面上，因此重力势能为零，求速率，可以用动能表示。所以可以用两个位置的机械能相等求解。

解：设石子的质量为m，地面为零势能面，对石子在抛出点和落地点列出机械能相等，得

再有与我们实际生活中相关的实例，如：山崖炮台上的大炮，以某一角度发射炮弹，炮弹出膛的速度为200m/s，结果正中海平面的高度为205m，不计空气阻力。求炮弹击中敌舰时的速度是多少？（g=10m/s2）

分析：本题中炮弹发射后做抛体运动，整个过程机械能守恒。要求炮弹击中敌舰时的速度，正好与动能有关，而且题中有两个位置：炮弹出膛时和炮弹击中敌舰时，所以应用机械能守恒定律解题很方便。

解：研究炮弹运动过程，设海平面为零势能面，应用机械能守恒定律，得

（3） 圆周运动过程中机械能守恒。由于圆周运动在过程中，物体只受重力和拉力，拉力和物体的速度方向始终垂直，因此拉力不做功；物置有高低的变化，重力做功；即在圆周运动过程中（忽略阻力）只有重力做功，所以物体的机械能守恒。因此遇到圆周运动问题我们可以首先想到应用机械能守恒定律来解题，这样非常的简便。

例如：如图-2所示质量为m的小球用细绳拉着，绳长0.5m（忽略小球的半径），从A点静止释放，当它落到最低点B时的速率为多少？（g=10m/s2）

分析：研究质量为m 的小球，小球从A点摆动到B点做圆周运动，小球受重力和拉力，拉力不做功，只有重力做功，所以机械能守恒。

解：研究小球从A 运动到B的过程，小球的机械能守恒。设B点为零势能面，列出A点和B点机械能相等，得

（4） 在光滑斜面和光滑曲面上自由滑动的物体机械能守恒。 因为在光滑斜面和光滑曲面上自由滑动的物体 ，运动过程中的每个位置都只受两个力：重力和支持力 。支持力时刻与速度方向垂直，即支持力与位移垂直，支持力不做功；那么只有重力做功，则物体的机械能守恒。 例如 ： 如图-3物体从1m高、3m长的光滑斜面顶端由静止开始无摩擦地滑下，到达斜面底端时的速度多大？（g=10m/s2）

分析：斜面光滑即没有摩擦力，斜面的支持力与斜面垂直不做功，只有物体的重力做功，物体在下滑过程中机械能是守恒的。

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一、系统机械能守恒问题

由于在以前做的习题大多是一个物体的机械能守恒，因此在遇到系统机械能守恒时，学生往往容易犯经验主义错误，考虑不到系统的机械能守恒，还是当作个体的机械能守恒来处理。

例1：如图所示，斜面置于光滑的水平面上，其光滑斜面上有一物体由静止开始下滑，在物体下滑的过程中，下列说法正确的是（）。

A.物体的重力势能减小，动能增加

B.物体的机械能不变

C.斜面对物体的支持力垂直于支持面，不对物体做功

D.物体和斜面组成的系统机械能守恒

因为学生熟悉的是斜面固定不动的情况：当斜面固定不动，物块沿斜面运动时，支持力F与物块位移方向垂直，不做功，此时对于物体来说只有重力做功，物体的机械能守恒。有的学生照搬以前的经验，而不加以分析，本题就易选成（A、B、C），其实当斜面不固定时，在物块沿斜面下滑的同时，斜面体也要向后退，此时斜面对物体的支持力虽然垂直于支持面，但它要做功，物体的机械能一部分要转化为斜面的机械能，此时应当是斜面和物体这个系统的机械能守恒，故答案应当为（A、D）。

再如右图，一固定的楔形木块，顶上有一定滑轮，一柔软的细线跨过定滑轮，两端分别与物块A和B连结，A的质量大于B的质量，让A沿斜面下滑而B上升，物块A与斜面间、绳与滑轮间的摩擦都不计。在A、B运动过程中，除重力对A、B做功外，细线的拉力对A、B均做功，所以对A、B个体而言机械能都不守恒，但拉力做功的代数和为零，所以A、B及细线组成的系统机械能守恒。

例2：如图所示，一轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速释放，让它自由下摆，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点的过程中（）。

A.重物的重力势能减小B.重物的机械能不变

C.重物的机械能减小D.重物和弹簧系统的机械能不变

学生以前做过物体在细线的拉力作用下在竖直平面作圆周运动的习题，由于此时只有重力做功，所以物体的机械能守恒。而在本题的情境中，对重物重力做正功，重力势能减小；但同时弹力做负功，重物的机械能也要减小。从能量的转化角度讲，物体机械能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量，所以重物的机械能不守恒，以重物和弹簧组成的系统机械能守恒。

由上可见，在我们遇到题目中出现了两个或两个以上的物体组成的系统，或者是出现了弹簧时，就要思考是个体的机械能守恒还是系统的机械能守恒，而不能直接从以前的经验出发，犯不该犯的错误。

二、系统机械能不守恒问题

一般情况下物体的碰撞或绳子的突然拉伸等，都会使一部分机械能转化为内能，此时机械能必定不守恒，而学生做题时总容易将这一点忽略，从而造成错误。

例3：一长为l的细绳固定在O点，O点离地的高度大于l，另一端系一质量为m的小球。开始时，绳与水平方向夹角为30°，如图所示，求小球由静止释放后运动到最低点C点时的速度。

分析：本题易犯的错误是认为小球运动的整个过程中机械能守恒，从而得到：

mgh=mv，

代入数据可得v=。

其实，小球的运动可分为两部分，如图所示，小球从A点由静止释放后，先是做自由落体运动，到绳在水平线下方30°的B点时，绳才伸直开始做圆周运动。在B点小球在绳的拉力作用下速度的方向由竖直向下改变为沿切线方向，小球沿绳方向的分速度变为零，小球的一部分机械能转化为绳子的内能。因此在整个运动过程中，小球的机械能并不守恒。

正确的解法应为：A到B的过程中机械能守恒，可得：

mgh=mv带入数据：v=，

在B点由于绳子的拉力作用，小球的速度只有切向分速度v=vcos30°=，

在B到C的过程中只有重力做功，机械能守恒，有：

Mgh+mv=mv得：v=。

例4：如下图所示，光滑水平面上有A、B两辆小车，C球用0.5m长的细线悬挂在A车的支架上，已知m=m=1kg，m=0.5kg。开始时B车静止，A车以v=4m/s的速度驶向B车并与其正碰后粘在一起，若碰撞时间极短且不计空气阻力，g取10m/s，求C球摆起的最大高度。

本题易犯的错误是考虑不到AB碰撞是完全非弹性碰撞，系统的机械能不守恒，从而得到：

A、B、C组成的系统在整个过程中动量守恒，有

（m+m）v=（m+m+m）v，

再由能量守恒定律，系统的机械能转化为内能，可得：

mgh=（m+m）v-（m+m+m）v代入数据得h=0.96m，

要考虑到AB碰撞的机械能损耗，正确的解法是：

由于A、B碰撞时间极短，C球尚未开始摆动，AB组成的系统动量守恒，有mv=（m+m）v，

由能量守恒定律，系统有部分机械能转化为内能，即

E=mv-（m+m）v，

对A、B、C组成的系统，图示状态为初始状态；C球摆起到最大高度时，A、B、C有共同速度v，该状态为终了状态，整个过程系统动量守恒，有

（m+m）v=（m+m+m）v，

系统能量守恒，有

E+mgh=（m+m）v-（m+m+m）v。

由上述方程分别求出A、B刚粘合在一起的速度v=2m/s，E=4J，系统最后的共同速度v=2.4m/s，最后求得小球C摆起的最大高度h=0.16m。

通过这两道例题可以发现，学生之所以犯错是因为忽略了绳子忽然伸长或是碰撞而消耗的机械能，如果在解题时注意到这一点就不会犯这样的错误。

篇3

物理课程是工科各专业的一门专业基础课。通过本课程的学习，学生在掌握基本物理规律的基础上，熟悉物理知识在实际生产生活中的应用，了解物理知识在后续专业课程的作用。在苏州大学出版社出版的五年制高等职业《物理》（第一册）中，第5章第五节“机械能守恒定律”的探究建立在前面所学知识的基础上，而机械能守恒定律又是普遍的能量守恒定律的一种特殊情况。教材通过多个具体实例，说明势能和动能，先猜测动能和势能的相互转化的关系，引出对机械能守恒定律及守恒条件的探究，由定性分析到定量计算，逐步深入，最后得出结论，并通过应用使学生领会定律在解决实际问题时的优越性。

2 学生分析

学生在初中已经了解动能和势能的概念，动能和势能可以相互转化。通过本章前面几节的学习，学生加深对动能和势能的概念理解，知道重力做功与重力势能的关系，并会运用动能定理解决简单的问题。但中职学生物理水平普遍不高，学习物理的能力不强，本设计力图通过生活实例和物理实验，展示相关情景，激发学生的求知欲，引出对机械能守恒定律的探究，体现从“生活走向物理”的理念，通过建立物理模型，由浅入深进行探究，让学生领会科学的研究方法，并通过规律应用巩固知识，体会物理规律对生活实践的作用。

3 教学目标

3.1 知识与技能

1）通过演示实验，让学生知道物体的动能和势能可以相互转化。2）通过对物体做自由落体的例子分析、推导，得出物体做自由落体的机械能守恒；并理解机械能守恒定律的内容，知道它的含义和适用条件。3）在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式。

3.2 过程与方法

1）通过学习机械能守恒定律的推导过程，学会研究物理的科学方法。2）通过对机械能守恒定律的理解，学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒；学会运用能量转化和守恒来解释物理现象及分析问题的方法。

3.3 情感、态度与价值观

1）通过实验及物理现象增加学生对物理知识规律的求知热情；2）通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题。

4 教学重点

1）掌握机械能守恒定律的推导、建立过程，理解机械能守恒定律的内容；2）在具体的问题中能判定机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式。

5 教学难点

1）从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件；2）能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒，能正确分析物体所具有的机械能，尤其是分析、判断物体所具有的重力势能。

6 教学方法

演绎推导法、分析归纳法、讨论法。

7 教具

滚摆（或溜溜球）、铁球、圆形轨道（过山车模型）、细线、钢球、投影片、弹簧振子。

8 教学过程

8.1 复习提问，导入新课

1）教师提问。本章我们已经学习了哪几种形式的能？动能定理的内容和表达式是什么？物体重力做的功与重力势能的变化之间有什么关系？

2）学生回答。本章我们已经学习了动能、重力势能、弹性势能。动能定理的内容：合力对物体所做的功，等于物体动能的改变量。表达式：W合=EK1-EK2。物体重力做的功与重力势能的变化之间的关系：物体重力做的功等于重力势能的减少量。

3）教师总结。动能定理中物体动能的改变量是物体的末动能减去初动能，定理的表达式：W合=EK1-EK2。物体重力做的功与重力势能的变化之间的关系中的重力势能的减少量是初位置的重力势能减去末位置的重力势能，关系表达式：WG=EP1-EP2。动能、重力势能、弹性势能统称为机械能，本节课我们就来研究有关机械能的问题。提出课题：机械能守恒定律。

8.2 进行新课

1）举例分析机械能之间的相互转化。

演示实验1：滚摆

演示实验2：过山车模型（铁球从圆形轨道某一高度滚下）

引导学生分析得出：通过重力做功，物体的动能和重力势能之间可以相互转化。

展示图片“撑杆跳高”“拉弓射箭”，引导学生分析得出：通过弹力做功，物体的动能和弹力势能之间可以相互转化。

总结结论：机械能之间可以相互转化。

2）探寻机械能之间相互转化所遵循的规律。

①定性分析。

演示实验3：钢球用细绳悬起，请一学生靠近，将钢球偏至他鼻子处释放，钢球摆回时，观察该生反应。（调节课堂气氛，激发学生学习的兴趣。）释放钢球后，钢球来回摆动，摆回到该生鼻子处返回，不会碰到鼻子。

演示实验4：将小钢球用细线悬挂一端固定在黑板上部，把小球拉到一定高度的A点，然后放开，让小球在同一平面内摆动。观察到小球可以摆到跟A点等高的C点，如图1甲。再用一钉子固定在小黑板上某点挡住细线，再观察，发现小球虽然不能摆到C点，但摆到另一侧时，也能达到跟A点相同的高度，仍等高，如图1乙。

问题1：这个小实验中，小球的受力情况如何？各个力的做功情况如何？能量转化情况？问题2：小球摆动过程中总能回到原来高度，好像“记得”自己原来的高度，说明在摆动过程中有一个物理量是保持不变的，是什么呢？

学生观察演示实验，思考问题，发表见解：“小球受重力和绳的拉力，绳的拉力不做功，只有重力做功。下降时，重力做正功，重力势能减少，动能增加；上升时，重力做负功，重力势能增加，动能减少。小球摆动过程中总能回到原来高度，说明重力势能与动能的总和保持不变，也就是机械能保持不变。”

②定量分析推导。提出研究方法：在探究物理规律时，应该是由简单到复杂，逐步深入，先对简单的物理现象进行探究，然后加以推广深化。在动能与势能转化的情景中，自由落体（只受重力）应该是比较简单的。

投影片如图2所示，质量为m的物体自由下落过程中，经过位置1时，高度h1，速度v1；下落至位置2时，高度h 2，速度v2。引导学生思考分析：若不计空气阻力，分析物体由h1下落到h2过程中机械能的变化。

分析：质量为m的物体自由下落过程中，只有重力做功，根据动能定理，有WG=mv22-mv12。下落过程中重力对物体做功，重力做功在数值上等于物体重力势能的变化量。取地面为参考平面，有WG=mgh1-mgh2。由以上两式可以得到mv22-mv12=mgh1-mgh2①。移项得mgh1+mv12=mgh2+mv22②，即EP1+EK1=EP2+EK2，E1=E2。引导学生讨论式①的含义是什么？式②的含义又是什么？

在表达式①中，左边是物体动能的增加量，右边是物体重力势能减少量，该表达式说明：物体在下落过程中，重力做了多少正功，物体的重力势能就减小多少，同时物体的动能就增加多少。在表达式②中，左边是物体在初位置时的机械能，右边是物体在末位置时的机械能，该式表示：动能和势能之和不变即总的机械能守恒。

3）分析机械能守恒的条件。举例分析：物体沿光滑斜面下滑，上述结论是否成立；物体沿光滑曲面下滑，上述结论是否成立。由学生推导、分析：物体沿光滑斜面或光滑曲面下滑时，受重力和支持力作用，支持不做功，只有重力做功，由动能定理和重力做功，同样得出动能和势能之和即总的机械能保持不变。

演示实验5：弹簧振子（水平方向）来回振动。引导学生分析得出：在只有弹力做功的情形下，系统的动能和弹力势能可以相互转化，总的机械能也保持不变。

演示实验6：竖直弹簧振子的振动。引导学生分析得出：只有重力和弹力做功的情形下，系统的动能和重力势能、弹力势能相互转化，总的机械能也保持不变。

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4）归纳结论。在只有重力和弹力做功的情况下，物体（系统）的动能和势能可以相互转化，物体机械能总量保持不变。这个结论叫做机械能守恒定律。

8.3 巩固拓宽

【投影片】

1.分析下列情况下机械能是否守恒

A.跳伞运动员从空中匀速下降的过程

B.重物被起重机匀速吊起的过程

C.物体做平抛运动的过程

D.物体沿光滑圆弧面下滑

【分析】机械能守恒的条件：物体只受重力或弹力的作用，或者还受其他力作用，但其他力不做功，那么在动能和势能的相互转化过程中，物体的机械能守恒。依照此条件分析，AB项均错。答案：CD。

2.某人站在h1=10 m高的阳台上，以v1=10 m/s的速度随意抛出一个小球，如果不计空气阻力，求小球落地时速度的大小。

【分析与解答】小球被随意抛出，可能上抛、斜抛或斜下抛，方向不定，用牛顿第二定律难以求解落地时的速度大小。本题用机械能守恒定律来解。

小球在空中飞行过程中，只有重力做功，机械能守恒。取地面为零势能面，小球被抛时，重力势能mgh1，动能mv12；小球落地时，重力势能mgh2=0，动能mv22。根据机械能守恒定律，mgh1+mv12=mgh2+mv22，得mgh1+mv12=mv22，所以v22=2gh1+v12=2×9.8×10+102，v2≈17.2 m/s。

引导学生分析总结此题的解题要点、步骤。机械能守恒定律不涉及运动过程中的加速度、时间及速度方向，用它处理问题要比牛顿定律方便。运用机械能守恒定律解题的基本步骤：1）审题，明确研究对象；2）对研究对象进行受力分析，并分析各力做功情况，判断是否符合机械能守恒条件；3）（符合）选取零势能面，找出物体初、末两状态的动能和势能；4）根据机械能守恒定律列等式，求解。

8.4 总结（略）

8.5 作业布置

1）课本P131知识研读；2）课本P132思考与练习“1.2”。

8.6 板书设计

5.5 机械能守恒定律

1、机械能

定义：动能、重力势能、弹性势能统称为机械能

总的机械能：E=EK+EP

2、机械能之间可以相互转化

3、机械能守恒定律

1）内容：在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。2）数学表达式：mgh1+mv12=mgh2+mv22或EP1+EK1=EP2+EK2。

4、机械能守恒条件

1）物体只受重力或弹力的作用；2）物体除受重力或弹力的作用外，还受其他力，其他力不做功或所做功的代数和为零。

5、运用机械能守恒定律解题的基本步骤

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首先，机械能守恒是对系统而言的，而不是对单个物体。如：地球和物体、物体和弹簧等。对于系统机械能守恒，要适当选取参照系，因为一个力学系统的机械能是否守恒与参照系的选取是有关的。

其次，适当选取零势能面(参考平面)，尽管零势能面的选取是任意的，但研究同一问题，必须相对同一零势能面。零势能面的选取必须以方便解题为前提。如研究单摆振动中的机构能守恒问题，一般选取竖直面上轨迹的最低点作为零势能面较为恰当。

再次，适当选取所研究过程的初末状态，且注意动能、势能的统—性。

用机械能守恒定律解题有两种表达式，可根据具体题目灵活应用：

①位置1的机械能E1＝位置2的E2，

即：Ek1+Ep1=Ek2+Ep2

②位置1的Ep1(Ek1)转化为位置2的Ek2(Ep2)

即；Ep1-Ep2=Ek1-Ek2

下面提供二个例子：

[例1]如图1所示，一光滑斜面置于光滑水平地面上，斜面顶端有一物体由静止开始沿斜面下滑；在物体下滑过程中，下列说法正确的有：

（A）物体的重力势能减少，动能增加。（B）斜面的机械能不变。

（C）物体的机械能减少。（D）物体及斜面组成的系统机械能守恒。

[分析]物体在下滑过程中对斜面有垂直于该斜面的压力。由于斜面不固定，地面又光滑斜面必将向右产生加速度；其动能及其机械能增加。所以（B）项错误。物件一方面克服斜面对它的压力做功：机械能减少；另一方面由于它的重力做功，重力势能减少，动能增加，因此选项(A)(C)正确。对于物体与斜面组成的物体系；只有物体重力做功，没有与系统外物体发生能量的转化或转移，机械能守恒，故（D）项正确。

答案为：（A、C、D）

[例2]如图2，长为l的细绳系于0点，另一端系一质量为m的小球，0点正下方距0点1／2处有一小钉，将细绳拉至与竖宣方向成q＝30o角位置由静止释放，由于钉子作用；细绳所能张开的最大角度为a；则角a为多大？（不计空气阻力和绳与钉碰撞引起的机械能损失，a用三角函数表示）

[解法]小球在运动过程中只有重力做功

篇5

《普通高中物理课程标准（实验）》在“过程和方法”中明确指出：要让学生 “经历科学探究过程，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律……”.

然而，在实际教学中“过程与方法”目标还未能真正落实. 这一方面是由于目前的高中学生生活背景等的局限，使得学生在解决与生活实际及实验背景相关的问题时，出现了套用公式，“只见理，不见物”的结果；另一方面部分中学物理教师的教学观念陈旧.课堂教学中存在着“重结果、轻经历”的现象.教师往往在灌输结论性知识后，以大量的习题充斥物理课堂.教师、学生围绕习题开展教学，忽视基本方法、技能和思维的训练.

要改变目前教学所存在的问题，全面落实课程目标，高中物理教学必须要重“经历”.因此，在物理教学中，研究如何构建重“经历”的物理课堂，是当前课程改革中需要着力研究的重要课题.本文先以 “机械能及其守恒定律”的两种教学设计的对比为例，来阐述在这个具体问题中如何构建重“经历”的物理课堂教学，然后提出如何构建重“经历”的物理课堂教学的策略.

二、两种教学设计的对比与评析

“机械能及其守恒定律”是高中物理必修2第七章第八节内容.本节知识点包括动能和重力势能的转化、机械能的概念、机械能守恒定律的内容和适用条件.其中机械能守恒定律的探究和理解是本节课教学的重点.本节知识是前面知识的深化与提升，也为学生深入理解能量守恒定律做铺垫，为学生建立守恒的思想、以该思想去认识世界奠定基础.

（一） 教学过程和教学设计（见表1）

（二）评析

在表1的两种教学设计中（以下分别简称设计一和设计二），虽然设计一也有可取之处，但设计二，更是可圈可点.

1.在过程1即课题引入时，设计一通过演示实验，增加了教学的直观感受性，并启发思维引发学生想探究的欲望.但设计二把生活实例（游乐项目）引入课堂，不但吸引学生的注意力，并从中抽象出所要研究的物理问题，让学生倍感亲切，同时让学生体会到“生活中的物理”，更能激发学生学习物理的热情.

2.在得出初步结论的过程3中，设计一通过实验只能观察到小球“好像”处在同一高度，是否在同一高度还有待证明；同时，我们更关心的是摆球运动过程中所蕴含的规律.这样的探究只是一种接受式学习，没有真正让学生理解机械能守恒的条件.设计二依据定量实验，让学生知道了小车机械能的变化情况，并能找到变化的原因，特别在比较不同材质情况下机械能的变化，合理外推，做出推测，使问题过渡到机械能守恒定律条件的探究上.

3.在理论推导环节，设计一虽然从理论推导出机械能守恒定律，但实质上是得到机械能守恒定律的表达式.而设计二由实验、理论分析逐层递进得出机械能守恒定律的条件.采用归纳法教学，加强直观体验，加深对机械能守恒定律条件的理解，从而突破教学难点.

总之，在设计二中，教师创设了丰富的“经历”素材，让学生经历探究过程，在不知不觉中掌握了势能及机械能的概念及体会探究问题的方法.特别是对“机械能守恒定律”条件的探究上，不仅花了大量的时间，而且应用了多种手段来突破这一教学难点.让学生充分体验规律的得出过程，感受到“做科学”的艰辛，融知识、方法、情感于一体，更具“物理味”.

三、构建重“经历”的物理课堂的策略

概括以上的分析以及大量的教学实践，笔者认为要构建重“经历”的物理课堂，应该注重以下几个方面.

（一）创设典型 “物理现象” 情境

物理概念和规律的建立是在大量实验基础上的高度概括，教材在编写时把原本无法包括的内容进行“压缩”.因此，在课堂教学中必须对教材进行“解压”，解压的过程就是让学生经历典型的“物理现象”，使学科知识恢复生活性.经历活动越多，对物理概念、规律的学习就越容易理解，使学生获得更加全面的素养，增强解决问题的思维活性.如在上面“机械能及其守恒定律”教学中的过程1（课题引入）中的设计二就是如此，让学生倍感亲切，同时让学生体会到“生活中的物理”，更能激发学生学习物理的热情.又如下例.

【教学实例1】在《曲线运动》教学中，为了讨论“曲线运动的速度方向”时，教材列举砂轮打磨下来的炽热微粒、飞出去的链球来说明“曲线运动的速度方向沿着曲线的切向方向”.上述事例虽说贴近学生的生活，但它们飞出去的方向只能是“好像沿切向”；再者，学生对这些事例缺乏足够的经历体验，不能很好地还原知识.因此，在教学中又增设了如图8所示的生活场景――晚上汽车转弯时的照片.通过汽车轨迹与灯光对比来展开教学，让学生感受“生活中的物理”，增强学生的经历体验.

美国教育家布朗指出：“学习的环境应放在真实问题的背景中，使它对学生有意义.”而真实的问题就存在于学生的生活中.物理课堂上必须充分挖掘贴近学生生活的信息资源，通过演示实验、仿真模拟等教学手段，主题鲜明地为学生创设一个个典型的“物理现象”，还原知识产生背景.

（二）呈现探究过程

物理教学内容是科学探究过程与结果的统一，都是一个发现和提出问题直至解决问题的过程.用科学探究的思想和观念指导物理教学，教师首先要创造一种探究学习的课堂氛围，使学生逐步体验和认识到，学习物理就是在教师的引导和帮助下不断探索周围的物质世界，不断发展自己的认识和探究能力，形成科学的思维方式和行为习惯的过程.教师要给学生提供研究问题所需的仪器、数据或资料，充分展示、探讨所要研究的问题，积极引导学生用科学的研究方法和思维方式来探究研究问题的答案.

【教学实例2】在《机械能守恒定律》设计一中，教学流程为：“实验―问题引领―理论推导―规律得出―规律应用”.表面上看好像是一个规律探究的过程，但实质上仍是一种以讲授为主的接受式学习.原因在于：①实验中小球摆下过程中所蕴藏的规律是我们所关心的，而不是初、末两个位置.②机械能守恒定律的另一条件（设计中没有涉及）如何来落实？③所谓的理论推导只是为得到机械能守恒定律的表达式服务.因此，这样的教学对“知识的理解、规律的揭示和如何来研究所要探究的问题”是有缺陷的.相反，在设计二中，教师利用现代教学资源，定量研究小车运动过程中所蕴藏的规律.课堂中利用多种教学方式，去伪存真，层层深入，让学生体验规律得出的艰辛过程.

（三）预设“程序性知识”的教学环节

程序性知识是个人具有的有关“怎么办”的知识，主要涉及概念和规则的应用，它的建立依赖于个体的体验.程序性知识的应用取决于能否将它自觉地迁移到新的情境，它比陈述性知识的迁移具有更大的跨度.所以，讲方法并不一定能使学生掌握方法，只有让学生经历各种过程，从中获得体验，并在此基础上抽象出解决问题的方法，才有利于发展学生解决问题的能力.

【教学实例3】在初始进行“受力分析”教学时，为了让学生会用“整体与隔离”思想来对物体进行受力分析，可以设计如下教学过程.

教师：出示习题.如图9所示，质量为m的物块放置于质量为M的固定斜面上，处于静止状态.请分析地面对M有无摩擦？

学生：采用隔离法，分别对M、m受力，很难判断地面对M是否有摩擦.

教师提示：能否把M与m当作一个物体，从整体上处理呢？

学生：小组相互讨论，仍无法解决.

师生：结合图9所示的讨论过程，逐步过渡到学生已有的知识，化解问题.

教师：再出示类似的习题（略），让学生用整体法处理问题.

在课堂教学中，让学生经历一定的自主学习过程，并使学生从中获得有益的体验，这是学生掌握解决问题的科学思路和方法所必须的.要让学生经历某一有价值的学习过程，教师必须要精心预设教学环节，让学生经历求解过程，体验解题的步骤、方法.

4.强化学生亲身体验实验

物理教学中不仅要展示物理概念和规律，而且要展示通过实验建立概念、规律的过程，使学生对物理科学有一个完整的认识，即在头脑中不仅有定义和公式，而且有鲜明的物理表象.物理实验现象本身就具有鲜明、直观的特点，能激发和满足学生的好奇心，求知欲，但在教学中我们更要注重学生的亲身实验，通过亲身所获取的体验更有利于学生的学习.

【教学实例4】在《力的分解》教学时，学生理解“力要按效果分解”有一定的难度.课堂中可设计如图10所示的小实验：用一根细绳和一根轻杆组成三角支架，绳的一端绕在中指上，杆的一端顶在掌心，当A处挂上重物时，让学生亲身体验中指受到的拉力和掌心受到的压力.

物理实验不仅在物理教学中有着特别重要的地位和作用，而且也是物理教学中最重要的课程资源.在观察演示实验时，不仅要让学生关注所观察的现象，同时要让学生理解该物理现象是用来说明什么问题和怎样说明问题的；尽量让学生了解实验装置的工作原理.在进行学生实验时，让学生在明确实验目的、理解实验原理的前提下独立完成实验.在复制科学实验、模拟验证的过程中，学生可以获得具体的、形象的物理事实，为理解概念和规律奠定必要的基础.

篇6

【摘要】本文作者介绍了高中物理教学应通过多种途径掌握学生的情况，认真研读教材内容，以此为依据，确定一个明确的目标进行教学设计，并列举了机械能守恒定律的教学设计，供同行参考。

【关键词】物理；教学；设计

Discussion on Design of high school physics teaching

Zhang dan

【Abstract】In this paper， the author introduces the high school physics teaching should be through a variety of ways to grasp the situation of students， studying the teaching material content， take this as the basis， to define a clear goal of teaching design， and gives the law of conservation of mechanical energy teaching design， for reference.

【Key words】Physics teaching； design

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】B【文章编号】2095-3089（2012）06-0213-02

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随着科技的发展，越来越表明物理是人类从下到上发展的中心学科。物理被广泛应用于人类的工作、生活，是一门应用性很强的学科。在物理教学中，课程的基本理念是从生活走向物理，从物理走向生活。高中的物理教育，不仅要为培养物理学家，造就物理学专业人才打好基础，更多的还是要培养学生的物理学习兴趣，加强学生的基本物理知识，提升人类的科学素质。

1.充分了解学生

新课程改革打破了以前的应试教育模式，教育教学过程中师生地位平等，充分贯彻以学生为本，坚持学生的主体地位，教师的主导地位。在教学活动中，教师是主导，学生是主体，教师和学生是教学活动中相辅相成的互动的双方。作为一名有经验的教师，首先要学会“教学观察”技能，通过课堂观察，分析学生的言行举动，在课堂上的表现，可以及时知道教学方法是否正确，学生是否完全理解了讲授的知识，针对还没有完全掌握透切，存在偏差的问题，再重点讲解。通过教学观察分析可以减少无效劳动，保证教学工作不偏离预定的教学目标。

同时可以通过“作业批改”、“与学生沟通”等方法了解学生。作业不但可以巩固学生所学的知识，培养和增强学生的技能，反馈教师的教学效果，还可以为教师计划将来的教学方法提供帮助，达到因材施教。布置的作业应全面，规范和具有科学性，不呆板，形式要多种多样。收回的作业要及时批改，及时指正。批改作业要有针对性，使学生从老师的批语中领会要求。师生间多进行思想交流，感情沟通。教师要尊重、爱护关心每一位学生。学生群体中存在差异是必然的。教师的一言一行都要让每个学生体会到被尊重、被关爱的温暖、激励强化全体学生的学习自信心。及时了解学生思想变化，学习状态，并进行疏导解决，以期达到急学生之所急，答学生之所疑，师生共同发展共同提高的目的。教师备课时应该认真钻研大纲和教材，认真掌握学生情况。只有吃透学生情况才能提高教学的针对性。教师在班里设立“教学建议本”，让学生把自己的想法，存在问题或者好的建议，新奇的学习方法等登记在建议部上，通过师生互动学习达到进一步了解学生。

2.课前准备

精彩的课堂教学来源于充分的准备，课前的准备对于课堂教学意义重大，课前准备是上好一堂课的必要前提和重要保证，是提高学生的学习效率，提高教育教学质量的基石。作为老师而言要精心设计教学方案，认真备课。针对教材和学生的具体情况认真分析，做到因材施教，尽可能地做好正确引导学生的思维方向和解决好教学过程中可能出现的问题。

老师需要以课程要求为依据，认真钻研教材，合理地运用教材，按照教学目标和学生的实际情况确定教学内容。研读教材时可以从五方面进行：接纳教材、比较教材、质疑教材、完善教材、超越教材。也就是接纳、认可教材，根据其内容来实施教学；比较新旧版本教材内容，分析其异同，找到教学的切入点；带着疑问去阅读、专研教材课程，并提出自己的见解；通过参加研究课、同课异构等活动，研究行之有效的教学办法，进一步完善教学内容；在原有教材的基础上，增添富有价值的教育内容。设计教学内容时，要正确区分教材的重点和难点，把握教学重点是一堂课的关键所在。教学难点要根据学生的接受能力、认知规律、理解程度、社会经验和教材的编排来确定。

3.教学设计

以下是机械能守恒定律的教学设计内容：

3.1教学目标：

3.1.1知识目标：

（1）知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化。

（2）理解机械能守恒定律的内容。

（3）在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式。

3.1.2能力目标：

（1）学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒。

（2）初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象，分析问题。

3.1.3德育目标：

通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题。

3.2教学重点：

（1）、理解机械能守恒定律的内容。

（2）、在具体的问题中能判定机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式。

3.3教学难点：

（1）、从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件。

（2）、能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒。

3.4教学方法：

（1）、关于机械能守恒定律的得出，采用师生共同演绎推导的方法，明确该定律数学表达公式的来龙去脉。

（2）、关于机械能守恒的条件，在教学时采用列举实例，具体情况具体分析的方法。

3.5教学用具：

自制flash影片、ppt课件。

3.6教学过程：

3.6.1知识回顾：

思考1：动能定理的内容和表达式分别是什么？

思考2：重力、弹力做功与势能的变化存在什么样的关系呢？

本节课，我们将共同探究动能和势能在相互转化时，遵循什么样的规律？

机械能：

（1）定义：动能和势能（包括重力势能和弹性势能），统称为机械能。

（2）表达式：E=EK+EP。

3.6.2新课教学：

（一）、规律探究：

（1）、实验模拟：

图1

小球无初速度从某一高度释放，当它摆

到另一端时，仍能达到同样的高度。见图1

结论：小球在摆动中机械能守恒。

（2）理论探究：

例1、如图2所示，一个质量为m的物体自由下落，经过高度为h1的A点（初位置）时速度为v1，下落到高度为h2的B点（末位置）时速度为v2。

思考1：AB，动能变化了多少？

思考2：AB，重力势能变化了多少？

思考3：AB，机械能变化了多少？

图2

由此可见：只有重力做功时，机械能守恒。

例2、如图3所示，一个质量为m的小球在光滑的水平面上被处于压缩状态的弹簧弹开，速度由v1增大到v2，弹性势能由EP1变为EP2。

图3

由此可见：只有弹力做功时，机械能守恒。

思考1：既有重力做功，又有弹力做功，且只有这两个力做功时，机械能是否守恒？

图4

（结合右图4轻弹簧正上方小球的运动情况分析。）

由此可见：既有重力做功，又有弹力做功，且只有这两个力做功时，机械能也守恒。

思考2：在升降机匀速提升重物时，重物的机械能是否守恒？

总结：不守恒，重物的动能不变，但势能要增加。因为：在升降机匀速提升重物时，除重力对重物做功外，升降机也要对重物做功。

由此可见：有除重力和弹力之外的力做功，将使机械能增大或减小，机械能不守恒。

思考3：汽车在水平面上匀速行驶时，汽车的机械能是否守恒？

总结：守恒，汽车的动能和势能都不变。因为：汽车在水平面上匀速行驶时，虽然有牵引力和摩擦力对它做功，但牵引力和摩擦力做功的代数和为零。

由此可见：有除重力和弹力之外的力做功，但其它力所做功的代数和为零，则机械能守恒。

（二）结论：

（1）机械能守恒定律的内容：

在只有重力（或系统内弹力）做功的情况下，物体的动能和势能发生相互转化，但机械能总量保持不变。

（2）机械能守恒的条件：

①只受重力或系统内弹力。

②除重力或系统内弹力外，还受其它力，但其它力不做功。

③除重力和系统内弹力做功外，还有其它力做功，但其它力所做功的代数和为零。

（3）机械能守恒定律的表达式：

①初状态的机械能E1等于末状态的机械能E2。即：E2=E1或Ek1+Ep1=Ek2+Ep2。

②减少（或增加）的势能Ep等于增加（或减少）的总动能Ek。即：EP=-Ek。

③若系统内有A、B两个物体，则A减少的机械能EA等于B增加的机械能EB。即：EA=-EB。

（三）巩固练习：

（1）关于机械能守恒定律，以下说法正确的是：（BCD）

A、当物体受到的合外力为零时，物体的机械能一定守恒。

B、当物体只受重力作用时，物体的机械能一定守恒。

C、当物体除受重力外还受到其他的力，但其他的力不做功，物体的机械能也一定守恒。

D、对于物体除重力外，其他力做功的代数和为零，物体的机械能一定守恒。

（2）质量均为m的甲、乙、丙三个小球，在离地面高为h处以相同的动能在竖直平面内分别做平抛、竖直下抛、沿光滑斜面下滑，则：（ABC）

A、三者到达地面时的机械能相同。

B、三者到达地面时的动能相同。

C、三者到达地面时的速率相同。

D、以上说法都不正确。

4.课程设计中应注意的问题

教学内容需要老师以课程标准为指导，认真钻研教材，正确地把握教材，根据教学目标和学生情况确定。内容太容易不能激发学生和学习兴趣。学生一看便会，他就会觉得没趣味，长此以往，还会助长学生的骄傲自满之风。内容太难，会使学生丧失学习的信心，使他们产生厌学心理。所以，教学内容的难易要适中，使学生能感受成功和喜悦，同时又留有思考的余地，促使学生更进一步的发展。

5.结语

只有充分了解学生情况和认真研读教材后，我们才能更好地设计教学课程，达到我们预定的目标。

参考文献

[1]张文涌.高中物理教学[J].物理教学，2005，（11）

篇7

关键词：导悟研评;教学模式;导学

采用“导悟研评”教学模式能创新课堂教学，极大地调动了学生学习的积极性，培养了学生的创新意识、创新思维和创新精神。我认为一节课的重中之重是“导学”过程，也是备课过程中应该重点研究的。

导学是引导学生尽快进入到教学环境中，我在教学《机械能守恒定律》公开课时，在导学案方面花了大量工夫，首先，我精心设计了导学案。学生通过导学案可以做好预习工作，做好前后衔接。之前讲过了动能、重力势能、弹性势能，很容易过渡到机械能的概念。提出问题：什么情况下机械能守恒，以我们熟悉的自由落体运动为例，很快能进入到物理情景，在导学案的设计中，按照学生接受知识的过程，设计很多小问题，循序渐进地把物理问题衔接好，一节课在学生填写导学案的过程就已经开始了。

导课是一节课的开端，一节课的精彩与否从导课就可以看出来。为了学生能把所学的内容与实际相联系，我以游乐园的过山车为例。我的引课是这样的：“每次我们一进入游乐园就会被惊险刺激的过山车所吸引，很多人坐上过山车之后一路尖叫，尖叫之余是否想过这样一个问题：滑车通过最高点时，即使没有动力是否也能完成一系列的惊险动作？带着这样一个问题，我们来学习一下《机械能守恒定律》。”带学生走入物理的教学的情境中，有了这样一个物理模型，教学很容易开展。在这节课的最后，借助之前的导课，我让学生自己设计一个过山车，学以致用。整节课课堂气氛活跃，学生思路被打开，物理知识不再枯燥，在日常生活中有了用武之地。物理来源生活又可以应用于生活，我希望自己每节课都会通过精彩的引课来引领学生进入物理世界。

在新教学模式下，不再是教师独立地教，学生独立地学，小组合作学习越来越受到重视，“导悟研评”教学模式也十分注重小组学习，因此，我们要提前做好引导小组讨论的工作，在教学过程中，我设计了一些问题引导学生进行讨论，比如，我设计一个问题：小球落在弹簧上，把弹簧压缩到最短的过程中，小球的机械能是否守恒？看似简单，但很容易错误，很有讨论价值。课堂气氛非常活跃，学生回答踊跃，但想法错误的比较多，我适时加一句“真理往往掌握在少数人手里”，通过分析他们错误的原因，进一步来分析系统机械能守恒定律的条件，通过引导学生参与讨论，学生对所讨论的问题的印象更深刻。

在“导悟研评”模式中，“导学”并不是在课的前半部分就结束了，而是贯穿教学始终，物理是注重思维和计算的学科，我在教学过程中，也引导学生归纳、总结机械能守恒定律的条件和计算公式，并将其应用到具体的问题中，例如，我给出了一道比较简单的动能定理的计算题，让学生用动能定理和机械能守恒定律两种方法来计算，并比较一下各自的优点。再给出一道两个小球用细线连接的问题，动能定理就应用不了了，这样可以看出机械能守恒定律的优点，之后，引导学生自己归纳机械能守恒定律的适用范围。在新的教学中，并不是所有问题老师都亲力亲为，而要不断引导学生参与到教学中来，充分发挥他们的潜力。事实上，这样做课堂效果非常好。

在新的教学模式下，要充分体现学生为主体，教师为主导，把课堂时间还给学生的新教育理念，激发学生的学习兴趣。教师在课堂上要改变以前以串讲串问为主的引导方式，课堂教学以导为主，引导学生自己预习，引导学生进入教学环境，引导学生积极参与到课堂讨论中，更要引导学生运用已有知识解决实际问题，要以学生的活动为主，学生能讲、能说的要让学生说、让学生讲，把课堂时间还给学生，让学生自主学习。教师要转换角色，变成课堂的引导者。我也希望在以后的教学过程多多探索发现学生的亮点，把引导工作做到位，使课堂变得更加精彩纷呈。

参考文献：

[1]吴小鸥.新课程改革教材建设十年回顾及趋势展望[J].教育科学研究，2012（01）.

[2]陈兴中，付强，蔡小蓉.盘点新课堂：成都市郫县新课程改革调研报告[J].教育科学论坛，2010（01）.

[3]杨新宇.西部高中新课程评价改革面临的问题和对策[J].教学与管理，2012（02）.

[4]王毓殉.天津市普通高中教师适应新课改情况调研报告[J].天津市教科院学报，2010（02）.

篇8

1 新、旧教材处理方法对比

旧教材的处理方法：人教版全日制普通高级中学教科书《物理》（实验修订本•必修）第一册第147页）

以自由落体运动为例进行证明。如图8-22所示，设一个质量为m的物体自由下落，经过高度为h1的A点（初位置）时速度为v1，下落到高度为h2的B点（末位置）时速度为v2。在自由落体运动中，物体只受重力G=mg的作用，重力做正功。设重力所作的功为WG，则由动能定理可得：

WG =1/2mv22－1/2mv12。(1)

上式表示，重力所做的功等于动能的增加。

另一方面，由重力做功与重力势能两者之间的关系知道：

WG=mgh1－mgh2。(2)

上式表示，重力所做的功大小等于重力势能的减少。

由(1)式和（2）式可得

1/2mv22－1/2mv12 =mgh1－mgh2。（3）

可见，在自由落体运动中，重力做了多少功，就有多少重力势能转化为等量的动能。

移项后可得：

1/2m v22+ mgh2=1/2m v12 +mgh1。

或者 Ek2+Ep2=Ek1+Ep1。(4)

上式表示，在自由落体运动中，动能和重力势能之和即总的机械能保持不变。

以上是教材中对机械能守恒的推导，我们可以看出这里是以自由落体运动为背景推导出来的，对于机械能守恒的条件，课本上在后面接着有如下的说明：上述结论不仅对自由落体运动是正确的，可以证明，在只有重力做功的情形下，不论物体做直线运动还是曲线运动，上述结论都是正确的。

新教材的处理方法（人教版普通高中课程标准实验用书《物理》必修2第22－23页）

我们讨论物体只受重力的情况，如自由落体运动或各种抛体运动；或者虽受其他力，但其他力并不做功，如物体沿图5.8－3所示光滑曲面滑下的情形。一句话，在我们所研究的情形里，只有重力做功。以后以物体沿光滑曲面滑下的情形为例，其推导过程与旧教材完全类似，不再重复。课本接着做了如下说明：

可见，在只有重力做功的物体系统内，动能与重力势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。同样可以证明，在只有弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以互相转化，总的机械能也保持不变。

由此总结出机械能守恒的条件是：只有重力或弹力做功的物体系统。

学生反应

对于刚开始学习这部分内容的学生来说，旧教材使学生认为机械能守恒好象只对自由落体运动适用，因为以上的推导就是在自由落体运动中得出的，教材中给出的说明很生硬。尤其是在后面定律使用的几种情况中，不好理解。新教材尽管做了修改补充，但学生对守恒条件还是无法真正领会，学生刚学过本节课后，对于有关机械能守恒条件理解的题目一做就错，学习效果不佳。

针对以上不足之处，我重新进行了设计，教学反馈表明学生对机械能守恒条件的认识和理解得较过去好多了，应用机械能守恒定律解题时的正确率也大为提高。

2 新的教学设计

第一部分，研究重力做功的情景。

首先：创设情景，让学生分析物体的受力和运动情况

情景1 一个自由下落的物体。如图1，物体由A位置运动到B位置。

情景2 一个沿光滑斜面或曲面下滑的物体。如图2，物体由A位置运动到B位置。

情景3 一个沿粗造竖直面向下运动的物体。如图3，物体由A位置运动到B位置。

其次：提出问题，让学生研究合外力做功与动能变化之间的关系

通过思考，学生根据前期知识很容易给出正确的解答过程。

对于情景1，由动能定理得：

mgh1－mgh2= 1/2mv22－1/2mv12。（5）

对于情景2，物体受重力和弹力两个力，但弹力不做功，由动能定理得：

mgh1－mgh2=1/2mv22－1/2mv12。（6）

对于情景3，物体受重力G、弹力N（不做功）、摩擦力F2、推力F1，由动能定理得：

WG +WF1+WF2=1/2mv22－1/2mv12。

上式表示，合外力所做的功等于动能的增加。

另一方面，由重力做功与重力势能的关系可得：

WG=mgh1－mgh2。

代入上式可得：

mgh1－mgh2 + WF1+WF2=

1/2mv22－1/2mv12。（7）

第三：观察对比，让学生比较上述各式，得出结论

通过点拨引导，学生很快把注意力集中到了上式中的动能和势能上，通过学生的思考与讨论，形成以下结论：

对于（5）式和（6）式，重力势能的减少等于动能的增加。甚至有的学生通过观察，已经下意识地将同一状态的机械能放在一起，得出初状态机械能总量等于末状态机械能总量的结论。但是对于（7）式就不同了，由于WF1和WF2不属于机械能，如果要使得（5）式和（6）式的结论此时仍然成立，那就必须使得WF1+WF2＝0。到此为止，学生已经在头脑中形成了对于机械能守恒的初步认识。

第四：探究交流，引导学生概括出机械能守恒条件

学生的理论探究：将上式分别写成

1/2mv22+ mgh2=1/2mv12 +mgh1和

1/2mv22+ mgh2=1/2mv12 +mgh1+ WF1+WF2。

即Ek2+Ep2=Ek1+Ep1

和Ek2+Ep2=Ek1+Ep1 + WF1+WF2。(8)

要使得整个过程机械能守恒，即Ek2+Ep2=Ek1+Ep1始终成立，必须满足什么条件？请同学相互讨论并用自己的语言进行概括。学生发言积极踊跃，形成水到渠成之势，同时学生通过自己的探究也获得了成功的喜悦。不同学生的表述总结起来基本上能全面得出机械能守恒的条件：

①物体只受重力，不受其他力，如自由落体运动；

②除重力外，物体同时也受其他力，但其他力不做功；

③除重力外，物体受其他力，其他力做功，但其他力对物体所做的总功为零。

最后，由老师进行简洁概括：在只有重力做功的情况下，物体的动能与势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。再次强调“只有重力做功”的含义就是同学们刚才概括的三种情况。归结起来就是：在物体整个运动过程中，除重力外其他力做功的代数和必须为零。

第二部分，研究弹簧的弹力做功的情景

新教材在“探究弹性势能的表达式”探究活动的基础上，学生已经掌握了弹性势能的表达式，启发引导学生类比只有重力做功时机械能守恒的研究方法，让学生创设情景，探究发现只有弹簧弹力做功情形下机械能守恒的条件。(具体内容在此省略)

总结第一、第二部分的教学，学生基本上得出：在只有重力或弹簧弹力做功的情况下，物体的动能与势能发生相互转化，但机械能总量保持不变。但上述表达并不排除其他力做功的情况，前提是：除重力、弹簧弹力之外其他力做功的代数和必须为零。

3 教学感悟

本节对机械能守恒条件难点的突破，采用了创设情景提出问题分析探究归纳总结的教学设计思路，以教师指导下的学生活动为主，通过这样一个设计过程，学生不但理解了机械能守恒定律的条件，而且对机械能守恒定律的三种基本表达形式也有了较为深刻的理解。整个教学难点的突破体现在教师的课堂教学理念和四个环节的设计上，本堂课的教学不是教师的知识灌输，而是在教师启发引导下学生思考、讨论、探究，从而解决问题。充分体现了学生学习的主体地位。通过学生自己思考、感悟，得出的结论更加深刻、亲切，当然教学效果也比较好。另外，这堂课还向学生渗透了从一个个典型的物理情景中总结出科学规律的归纳法思想，提高了学生的科学素养。

篇9

关键词：多向性思维；高中物理；力学教学

一、 引言

每门学科都有其基本的知识体系和技能要求，其中思维能力的训练是不可缺少的组成部分，它基于学生对该学科基本知识的理解，需要学生将一些孤立的事实和零碎的知识联系起来，把握其内在规律，其本质是训练学生解决问题能力。在高中物理力学教学中，解决动力学问题有三个基本方向：一是从力的瞬间作用效果方向思维；二是从力的时间累积效果方向思维；三是从力的空间累积效果方向思维。这样一来，就产生了三条基本途径。

二、 有效途径

1、创设生活化情境，提升学生的物理学习兴趣

长期的相关教育研究表明，学生对于物理学的学习主要包括两个环节，即学习习惯的培养与对物理的爱好。由此可见，只有让学生充分认识到物理知识在现实生活中的应用，才能让他们更好地投入到对于物理的学习之中。因此，教师在教学过程中应营造合理的生活化情景，以让学生感觉到物理学习内容的丰富性和趣味性。例如当教师在讲授关于生活安全用电知识时，可以首先建立一个这样的情景：在用洗衣机洗衣服时，将手放进洗衣机里有时会有很麻的感觉；当用电饭锅做饭，用铁勺触及电饭锅时，手部偶尔也会这样的感觉。因学生对于这种场景已非常熟悉，很快就会对这样一个问题产生好奇。这时教师可以对学生进行提问，此时有些同学会想到，是因为用电器长时间处于潮湿状态而发生了漏电现象。手部会有麻的感觉，是因为用电器没有设置接地线。当用手触摸用电器时，人身体发挥了接地线的作用。学生回答完之后，教师可以对回答相对较好的同学给以一定的口头奖励。此时会激发其他的同学对于类似问题的思考，教师应充分把握这个机会，让所有同学都参与进问题的思考与交流之中。最后再让学生提出一些避免漏电给人身安全造成威胁的方法，并让他们将这种方法应用于自己的生活当中。这样的授课方式不仅能够增强学生对于知识的掌握，还能培养勤思考的良好学习习惯。

2、教学方式与生活相结合，让学生用所学知识解答生活问题

教师在教学过程中，可以将生活中常见的一些生活事例来让学生运用所学物理知识进行表达和交流，以让他们感觉到物理来源于生活，并应用于生活。当在引导学生探究与摩擦力大小相关的两个因素时，笔者设计了这样的练习题：以所熟悉的自行车为例，让学生去分析其各个部分对于摩擦力知识的运用这时学生纷纷举手发表自己的以下看法：①自行车的轮胎有一圈凹凸不平的花纹，这样可以通过增加白行车与地面间接触面的粗糙程度来增大摩擦力，从而避免自行车出现打滑现象。②自行车在刹车时，刹车橡胶垫与车圈间的摩擦力会阻碍车轮的转动。当手部所用的压力越大时，刹车橡胶垫对车圈产生的压力就会越大，车轮的转速就会降低。当橡胶垫与车圈之间不再发生相对滑动时，车轮与地面间的滚动摩擦就开始转变为滑动摩擦。从而阻碍自行车的运动，使其停下来。甚至还有些同学想到了自行车的轴承、车把转l动处等部位中钢珠的作用，他们认为钢珠的存在是将滑动摩擦变成滚动摩擦。于是还提出，通过经常涂抹油可以使接触面发生相对分离，以大大减小二者之间的摩擦力。学生的回答确实让笔者感到很惊讶，于是笔者深深感觉到，这种与生活实际相结合的教学方法能通过学生用所学知识对于生活问题的解决，来增强他们对于物理学习的积极性和主动性。

3、 教学过程中体现生活元素，提升学生的人际关系

学生所处的学习环境及氛围在一定程度上决定了他们的学习学习效率。教师在教学过程中，应在体现生活元素的同时，让每个学生都能参与到这个互动的集体中来。为此，教师应努力创设良好的条件，并安排合理的学活动来体现物理学习与生活紧密结合的独特魅力。同时应注重每个学生个体的参与情况，充分发挥每个学生的独特作用。

4、从能量入手解决问题

机械能不守恒，使用动能定理，动能定理的研究对象是一个物体；机械能守恒，使用机械能守恒定律，机械能守恒定律的研究对象是一个系统。机械能守恒定律可以在系统内∑W=W+w+……的条件上，应用动能定理推导出来。因此，机械能不守恒是一般情况，而机械能守恒是特殊情况，有着较为严格的限制条件。应该注意到，动量守恒定律的适用范围更广，在牛顿运动定律已不适用的微观领域，动量守恒定律仍然适用。解决动力学问题的三条基本途径中的每一条都必须以“受力分析”为前提。这说明“受力分析”是属于预备性的铺垫知识。在理论体系上，牛顿第一定律不能视为牛顿第二定律在a=0时的特例，但在数理思维中也不妨这样归纳。这样一来，动力学的知识框架就几乎囊括了高中力学中的全部质点力学内容，只有从属于刚体力学的力矩平衡和与连续介质力学相关的振动和波没有包括起来。因此可以说，抓住了解决动力学问题的三条基本途径，也就抓住了高中力学的重点。在高中物理范围内，牛顿第二定律和动量定理中的力都局限于恒力，不仅适用于直线运动，也适用于曲线运动和有折返的运动。因此，与动能定理有关的命题可以很灵活，而高考中的力学综合题在这上面做文章也就不足为怪了。解决动力学问题的三条基本途径，也称为三件重要武器。任何一个动力学问题摆在面前，都可以使用这三件武器试探着去解决。有的问题使用任何其中的一种即可解决；有的问题则需要综合使用其中的两件甚至三件才能解决。不论多么复杂的动力学问题，其解法从实质上说，都可视为三条基本途径不同的排列或组合。

三、结语

将课本知识充分与生活结合起来的教学方式是一种创新的教学方式，也是教师综合素养的体现。为此，在今后的高中物理教学过程中，教9币应充分借鉴这种教学方式，以丰富教学内容和教学空间的拓展。同时，教师应对教学方式进行不断的创新，以满足不断变化的高层次物理教学需求。

参考文献

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【关键词】能量守恒 物理问题 能量转化

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2017）02B-0162-02

能量不会凭空消失，也不会凭空产生，只能通过一种形式的能量转换成另外一种形式的能量，或者从一个物体转移到另外的一个物体，并且能量的总量保持着不变，这就是能量守恒定律。运用能量守恒定律能够更好地解决许多物理问题，也就是说，对物理学中的不同类型的物理问题，从能量守恒入手，可以找到清晰的分析思路和方法。但是要想熟练地运用能量守恒定律就必须熟记能量守恒定律的表达公式及其守恒条件，要不就会用错。

一、力学中的能量守恒

在力学的学习过程中我们都知道，如果物体仅仅受到重力和弹力的作用，那么物体的能量就会在势能和动能之间进行转换，并且机械能的总量不变，对于这种情况下我们称之为机械能守恒定律。机械能守恒定律是解决高中物理力学问题的重要方法，下面我们就通过一道高中物理力学的问题来分析如何利用机械能守恒定律。

〖例1〗如图所示，有一匀速运行的传送带，其速度为 v=2.0 m/s，在 A 点的上方有一带料斗，带料斗中装满了沙子，打开开关以后，沙子以 Q= 50 kg/s 的速度落到运行中的传送带上，沙子从 A 点被运送到 B 点，在传送的过程中，下面选项中说法合理的为（ ）

A.在一分钟时间内，沙子与传送带发生摩擦，由此产生的热为 1.2×104 J

B.在一分钟时间内，沙子与传送带发生摩擦，由此产生的热为 6.0×103 J

C.电动机需要增加的功率为 100 W

D.电动机需要增加的功率为 200 W

〖解析〗当沙子落到传送带上后，传送带做的功转化成了沙子的动能与产生的热量，合理分析题目的条件，借助功能关系就能够正确解答问题。假设一定时间 t 内落到传送带上的沙子的质量是 m，那么 Q=m/t。此部分沙子因为摩擦力 f 的作用被迫加速，由功能关系可得 ，沙子在摩擦力的影响下开始加速，所以 ，s转=vt。相对位移 s=s转-s=s，可知煤的位移和煤与传送带的相对位移相同。因此产生的热量 。所以传送带在 t 内增加的能量 E 为 ，功率 ，可知 B 是错误的，D 是正确的。通过之前的分析可知，单位时间的热量为 Q热=。因此一分钟内产生的热量 Q总=Q热t==6.0×103J，因此 B 选项正确，A 选项错误，B、D 选项正确。

这道题中，尽管能量转化成两个形式的能量，但总量没有变化，是一道经典的能量守恒类型的题目，它能够加深学生对能量守恒定律的理解。

二、热学中的能量守恒

物理学中，关于热学的能量守恒也经常遇到，而且热学往往会伴随着力学、电学等一起出现。我们知道，热能与机械能、电能等可以相互转化，比如电能转化成热能，热能转化成其他类型的能。这里我们用一道力学与热学结合的题目来分析，如何通过能量守恒来解决问题。

〖例2〗将一个质量为 M kg的铁块固定在实验桌上，然后发射一枚质量为 m kg的子弹，子弹以一定速率击中铁块后，子弹留在铁块中，铁块与子弹的温度升高了 12℃，如果将铁块放置在光滑的水平面上，然后发射一枚质量同样为 m kg的子弹，子弹以一定速率击中铁块后，子弹留在铁块中，它们的温度升高了 11℃，求铅块与铅弹的质量比。

〖解析〗运用热力学第一定律得 U=Q+W。根据能量守恒定律，子弹和铁块的温度升高就意味着对应的系统的机械能减少了。

〖解〗设子弹的击中速度为 v0，第二次两者达到的共同速度为 v，两次升高的温度分别为 t1，和 t2，铁的比热容为 C，因损失的机械能全部转化为铁块和子弹的内能，故有

Q=E

对第一次有 c（M+m）t1=mv02

对第二次有 mv0=（M+m）v

且 c（M+m）t2=mv02-（M+m）v2

由以上三式可得，铅块和铅弹的质量之比：

对这样一道题目，我们要通过铁块的静止和运动两种状态来进行分析，物体运动就会产生动能，子弹和铁块的温度升高就说明动能转化成了热能，这样，利用能量转化与守恒定律就能够找到解决问题的切入点和突破口，并顺利地解决问题。

三、光学中的能量守恒问题

光电效应讲述的是原子中的电子吸收了光子的能量，其中一部分能量让电子克服原子核的引力作用，另外一部分能量变成电子离开原子核后的动能。在光电效应中，利用能量守恒定律，就能够将比较抽象的物理学问题转变为相对简单的问题。下面是一套光电效应的试题。

〖例3〗氢光谱波长 ，对于 k=1 的系列光谱线波长均处于紫外线区，将其称之为赖曼系；而 k=2 的系列波长均处于可见光区，称之为巴尔末系。现利用氢原子所发出的光对某种金属照射进行光电效应实验，当所采取的光为赖曼系波长最长的光时，其遏比电压记为 U1；当利用的光为巴尔末系波长最长的光时，遏比电压记为 U2。已知电子电荷与真空光速分别为 e 和 c ，试求普朗克常量与该种金属的逸出功。

〖分析〗由公式 可得在赖曼系中发生的光波长最长的为氢原子由 n=2 向 k=1 跃迁时所发出的波，其波长倒数为

所对应的光子能量

另外，巴耳末系波长最长的光是氢原子由 T1 为正无穷向k 为 2 状态跃迁时发生的，其波长倒数为

对应的光子能量

W表示的是该金属的逸出功，eUl 与 eU2 所表示的分别为光电子的最大初动能。根据爱因斯坦光电效应方程可得

得

光电效应是较为简单的一节内容，记住了相关公式和理论，就能够解答大部分高中物理中的有关光电效应的题目。但要记住，在电子跃迁中，遵循能量守恒定律。

四、电学中的能量守恒问题

电是我们生活中常见又必不可少的东西，电可以转化成机械能、光能、热能等，通过对电学中能量守恒问题的研究，能够帮助我们更好地了解生活。现讲解用能量守恒定律解答带电物体在电场中受到电场力作用的问题。

〖例4〗如图所示，在竖直向上的匀强磁场中，放置一个水平光滑且足够长的平行金属导轨，ab 的距离是 cd 距离的两倍，将两根质量相同的金俟鞣旁诘脊焐稀O衷诟ab施加一个水平向左的初速度 v0，当 CD 固定不动时，AB 整个运动过程中产生的热量为 Q。那么，当 CD 不固定时，AB 以 v0 启动后整个运动过程中产生的热量是多少？

〖解析〗CD 固定时，有 Q=mv02，CD 可动时，设 AB 速度减为 v，CD 速度增为 2v，时间为 t。此时穿过回路的磁通量不再变化，感应电流消失，之后 AB、CD 均做匀速直线运动。在上述的 t 时间内，AB 受的安培力都是 CD 的 2 倍，可认为 AB受的平均安培力为 CD 的两倍，则

对 AB 有 2Ft=mv0-mv ①

对 CD 有 Ft=2mv-0 ②

联立两式得

设以上产生的热量为 Q'，由能量守恒得

电学是高中物理里面较为繁琐的一个内容，电学可与磁场、运动学、热学等各个方面的内容相结合来综合命题，因此在解电学问题的过程中，常常会用到能量守恒定律，因此学生要掌握利用能量守恒定律来求解电学问题的基本方法。