如何使学生理解透彻动能定理和机械能守恒定律

如何使学生理解透彻动能定理和机械能守恒定律

邹冉 发布时间： 2010-6-22 10:42:58

在机械能守恒定律教学中注意区分和联系，从动能和势能的复习入手，引导学生观察生活现象，思考动能和势能的变化之间的关系。我分三步完成机械能守恒定律时的教学并在这个过程中就注意联系和区别：第一步要使学生理解动能和势能之间可以通过力做功实现相互转化，第二步从理论上推导机械能守恒定律，第三步要使学生理解机械能守恒定律成立的条件。

1、动能与势能之间的相互转化

这部分内容教材的编写特点是很注意从生活中的典型实例入手导入课题。为此，我选择设计了几个的演示实验：自由落体运动，引导学生观察并思考，了解到动能和重力势能之间可以通过重力做功实现相互转化，并作了适当的拓展（光滑斜面上物体的自由运动和单摆）：另外，还利用水平面上的弹簧正振子的实验，引导学生观察实验并细致分析，得出动能和弹性势能之间也可以通过弹力做功来实现相互转化的结论。

这样的教学设计既体现了物理教学提倡实验、观察、思考的特点，又重视学生独立思考能力的培养。教学设计发掘了教材资源，又不拘泥于教材，演示实验新颖，操作顺利流畅，完成了预定的教学目标。

通过实例的分析，使学生了解势能和动能相互转化的定性关系，知道一种能量减少，必然导致另一种能量的增加；然后提出动能和势能转化有什么定量关系，让学生进行讨论与交流并提出猜想，调动学生的积极性，培养学生的合作意识与交流能力，加强师生的互动性。不足之处在于，由于担心时间进度，处理不是很细致，提出的问题层次性不强。 2、机械能守恒定律的理论推导

利用动能定理和重力做功与重力势能的关系，要求学生自行独立分析并推导出在只有重力做功情况下的机械能守恒定律。实际的课堂教学中，学生的理论推导过程用时应该较长，教师应该细致观察学生的推导进度，掌握好时间。这过程的处理还是稍显仓促，学生在黑板上的演算推导略显粗糙，有部分同学没有事先选取零势能参考面，所以应当提前强调这一点。学生通过自行推导得出机械能守恒定律，要引导学生做好讨论和交流，展示自己的推导结果。这一阶段是前面理论推导的点睛之笔，对于学生理解机械能守恒定律的内涵有着极其重要的意义，千万不能够粗略带过，必须加以详细的分析和解读，这部分我选择以讲授为主，重点强调机械能守恒定律的两种表达方式的物理意义：

即：增量式 -Ep=△Ek；△Ep+△Ek=0；总量式EK1+EP1=EK2+EP2 增量式所体现的正是我们在第一部分教学中让学生思考的, “一种能量减少，必然导致另一种能量的增加”。总量式则体现了前后两个状态量——初末状态机械能之间的守恒关系。

3、机械能守恒定律的适用条件

学生对机械能守恒定律的适用条件应该有明确的认识，并且会根据适用条件判断具体过程中机械能是否守恒，这是应用机械能守恒定律解决问题的前提。因此，这部分内容是整个第一课时教学的重中之重。我的教学安排是在顺利推导出机械能守恒定律的表达式后，仍借用第一部分的例子和第二部分的推导，启发并引导学生思考例题中物体的受力情况和各力的做功情况，得出：只有重力做功和弹力做功，系统的动能和势能可以相互转化，但总的机械能保持不变。在例题中就体现了只受重力与只有重力做功有何区别？通过总结和比较使学生更深刻地认识和掌握机械能守恒定律成立的条件，正确理解“只有重力做功和弹力做功”的真正含义是：1、物体只受重力（或弹力）作用；2、物体除受重力（或弹力）外，还受其他力作用，但其他力不做功或代数和为零。

从学生的学习情况来看，这部分内容的处理基本达到了教学设计的要求，学生能够判断一些简单情景中机械能是否守恒。并且也更多地理解了动能定理成立无条件，但是机械能守恒必须在一定条件下才成立。