关于“机械能”一章的教学研究

机械能是力学知识的重点章节之一。它是建立在力的概念、运动学的知识和牛顿定律的基础之上，进一步研究力的作用在空间的积累效果和物体运动状态变化的关系。学生在初中学习了功和能的初步概念，在这一章中，一方面要把功和能的概念进一步引申；另一方面要定量地研究功和能的关系。

功和能是本章中的两个重要概念，也是贯穿整个物理学的两个重要概念，因为能是物质运动的一般量度，与物质的不同运动形式相对应，有不同形式的能量，如力学中的机械能，热学中的内能，光学中的光能，电磁学中的电磁能，原子物理中原子的能量和原子核的结合能等等）它们之间可以相互转化。功则是能的转化的量度。功和能的关系贯穿在整个物理学之中，沿着功和能这条线索，可以把整个物理学的各个部分有机地联系起来。因此学好这一章无论是对巩固以前所学的旧知识，还是学习后面的新知识都是至关重要的。

历来教材内容是有阶段性的。例如本学期所用的新教材，第一节是功和功率的概念，第二节是通过功和能的关系给出动能的概念，并进一步推导出动能和功的关系——动能定理，笫三至五节是势能，势能的变化和机械能守恒定律。教师应该居高临下，对于教学内容有比较准备、完整的认识，能够深刻地领会教材的意图。新教材篇幅之小，内容之简单，课时又少，如果按教材的顺序讲，学生只会得到一些零碎的知识片断，而且如此小篇幅的教材，即使是一课时对一节教材也会觉得没什么可讲，学生也会觉得没什么可学。为了更好的完成本章的教学任务，使学生能够在有限的学习时间内有更多的收获，我在保证完成基本教学任务的基础上在教法和教学思路上做了如下尝试。

第一，分散难点。

重力作功问题一般是放在教材的后半部分和重力势能及重力势能的变化一起讨}解，这样就加大了当时的知识密度，不利于学生接受。在教学过程中，我把这一部分移到了第一节课中，在讲完功的定义及应用后分三步对重力作功与路径无关进行证明：第一步，沿竖直方向的直线运动，笫二步，沿斜面运动；第三步，用通俗的语言和有趣的数学思想，把曲线运动看成是沿着许多段小折线运动，将路径无限化小，以直代曲，求和取极限的数学方法，最后得出重力作功的表达式：W=mgh，　采取这种做法不仅可以分散难点。而且通过数学方法的引入和严密的逻辑推理得到完美的物理结论使学生获得学习兴趣，也为本节课题目的一题多解提供思路（后面再叙述）。

第二，注意物理结论的灵活应用，从多角度处理物理问题。

几乎所有版本的物理教材在讲到功的问题时都有这样一句话。“阻力对物体做负功，可以认为物体克服阻力做正功。”这句话看上去并不是什么精辟的物理结论，往往没有引起人们足够的重视。（其实，这是从两个角度来对同一件事的说明，阻力对物体傲负功，物体的机械能减少，物体克服阻力做的功是正值，物体的机械能也减少。）这句话虽说是一种习惯语言，但对其包含的物理意义的正确理解和应用是不容忽视的。

例如，教材中的例题“车间内的天车将质量为1000千克的物体沿着与水平方向成30度角的方向匀速吊起，使物体向斜上方移动6米，天车钢绳对物体的拉力做了多少功？一，首先是按教材的解题思路求解。以达到练习功的定义的应用之目的，之后要求学生按照上面所讲的知识重新分析此题，经过短暂的讨论和教师的总结学生很快掌握了新的解题思路：应用重力做功的特点，得到重物上升过程重力对物体做负功的数值；重力对物体做负功，可以认为物体或起重机克服重力做了正功，这样就避免了单纯套公式解题的生硬做法，使学生在轻松愉快的气氛中求解了题设问题。

为了检验学生对这些内容的掌握情况，我又补充了下面的题目：“将放在水平地面上的长为L质量为m的均匀杆竖直立起来要做多少功？”从物理过程看，这是一个比较复杂的题目，因为不仅是曲线运动，而且还是变力做功问题，但学生很快就应用重力傲功的特点和克服阻力做功的思路顺利求解。通过解此题学生也可以初步体会到应用功的概念可以解复杂过程题目的特点，这也是本章解题的特点。

实践发现学生掌握了这些内容之后，对关于水泵的功率等习题也感到格外轻松。

第三，对功能关系要给以足够的重视。

学生在初中已经学过动能和重力势能的概念，但如何给出动能和重力势能的定量表达式是思想性很强的问题。从表达式的形式看，是很简单的，但如果只让学生记住公式去做题如同囫囵吞枣，尽管应用再熟练，也只是学到了一些皮毛。

为了顺利的给出动能的表达式，首先依据学生已有的生活经验和知识准备，通过几个事例讲明白功和能之间的关系。能可以反映物体做功的本领，功可以描述物体能量的变化，且外力对物体作功的正负，是和物体能量的增减相联系的。再让学生应用功和能的关系做实例分析以加深印象，这样、就为动能势能表达式的给出做好了知识准备。

例如，依据功和能的关系，看一个质量为m、运动速度为V的物体具有多少动能，就要看这个物体能够对外做多少功，当这个物体的动能完垒耗尽时物体对外做了多少功，就说明物体当初具有多少动能。以物体在水平地面上克服阻力做功为例，有E=F·8，　到此教师再进一步提出问题：这样求动能的结果是。只有当物体的动能耗尽时，才能知道物体当初具有多少动能，能否在物体没有做功时就可依物体的运动状态得到物体的动能？由此继续引导学生用速度和质量去替换上武中的F和8，这就很自然的推导出动能的表达式。

本学期在讲动能定理部分内容时，我首先是依据上述所说的功和能的关系，分析了教材中的两个题目：一个是外力对物体做功，使物体的动能增加情况，另一个是物体克服阻力做功，使物体的动能减少的情况，然后由学生自己分析两个类似的习题。通过例题和习题的分析，学生能够很好的理解功和动能变化的关系。最后再引导学生阅读教材中的动能定理，学生就觉得这个定理是理所当然的，不再是一个神密的定理。

这样做的好处是打破了以往教师讲定理，学生学定理，用定理的局面，而使学生在思考中获得定理，在思考中获得知识和能力。

以上是通过本学期教学实践对机械能一章的点滴探索，从教学效果看确实起到了积极作用，使学生在较短的时间内取得了较多的收获。研究的同时也使我进一步认识到尽管教学多遍的内容，只要做进一步探索，教学效果还会不断的提高。