能的概念、功和能的關(guān)系以及各種不同形式的能的相互轉(zhuǎn)化和守恒的規(guī)律是自然界中最重要、最普遍、最基本的客觀規(guī)律，它貫穿于整個物理學(xué)中。本章的功和功率、動能和動能定理、重力的功和重力勢能、彈性勢能、機械能守恒定律是歷年高考的必考內(nèi)容，考查的知識點覆蓋面全，頻率高，題型全。動能定理、機械能守恒定律是力學(xué)中的重點和難點，用能量觀點解題是解決動力學(xué)問題的三大途徑之一?？碱}的內(nèi)容經(jīng)常與牛頓運動定律、曲線運動、動量守恒定律、電磁學(xué)等方面知識綜合，物理過程復(fù)雜，綜合分析的能力要求較高，這部分知識能密切聯(lián)系實際、生活實際、聯(lián)系現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，因此，每年高考的壓軸題，高難度的綜合題經(jīng)常涉及本章知識。例如：2001年的全國卷第22題、2001年上海卷第23題、2002年全國理綜第30題、2003年全國理綜第34題、2004年上海卷第21題、2004年物理廣西卷第17題、2004年理綜福建卷第25題等。同學(xué)平時要加強綜合題的練習(xí)，學(xué)會將復(fù)雜的物理過程分解成若干個子過程，分析每一個過程的始末運動狀態(tài)量及物理過程中力、加速度、速度、能量和動量的變化，對于生活、生產(chǎn)中的實際問題要建立相關(guān)物理模型，靈活運用牛頓定律、動能定理、動量定理及能量轉(zhuǎn)化的方法提高解決實際問題的能力。

一、夯實基礎(chǔ)知識

1.深刻理解功的概念

功是力的空間積累效應(yīng)。它和位移相對應(yīng)(也和時間相對應(yīng))。計算功的方法有兩種：

⑴按照定義求功。即：W=Fscosθ。在高中階段，這種方法只適用于恒力做功。當(dāng)時F做正功，當(dāng)時F不做功，當(dāng)時F做負(fù)功。

這種方法也可以說成是：功等于恒力和沿該恒力方向上的位移的乘積。

目標(biāo)

1.知識與技能

知道做功是能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程。

理解功的概念，知道使用任何機械都不能省功。

理解功率的概念。

2.過程與方法

目標(biāo)

1.知識與技能

知道做功是能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程。

理解功的概念，知道使用任何機械都不能省功。

理解功率的概念。

2.過程與方法

一、高中物理“機械能”的相關(guān)知識要點

1.動能定理。所謂動能定理，就是指研究對象受到所有外力合力所做的功，等于物體動能的改變，另外動能定理還可以表述為過程中所有分力做的功的代數(shù)和，等于動能的改變量。作為解決機械能做功問題的常用知識點，在學(xué)習(xí)機械能時，應(yīng)對動能定理這一基本概念進(jìn)行深入的理解，并在解決相關(guān)實際問題的過程中進(jìn)行靈活運用，為物理學(xué)習(xí)提供堅實的理論基礎(chǔ)。此外，動能定理的基本表達(dá)式有多種形式，如：F合s=W=ΔEk；∫Fds=W=ΔEk；F1s1+F2s2+F3s3+……=ΔEk等，其中以第三個公式最為常用。此外，動能定理的推導(dǎo)也很重要，動能定理的推導(dǎo)包括勻變速直線運動模式與普通直線運動模式兩種情況，前者需要利用勻變速直線運動公式進(jìn)行計算，并結(jié)合物體進(jìn)行勻速直線運功時的受力狀況進(jìn)行推導(dǎo)，其推導(dǎo)表達(dá)式為F合s=W=ΔEk；而后者需要運用微積分的思想，對普通直線運動模式進(jìn)行拆分，將其整理為非常小的一段一段的運動，最終實現(xiàn)動能定理的推導(dǎo)，其具體表達(dá)式為W=F合s=man=En-Em。2.機械能守恒。機械能守恒定律是指在只有重力或彈力做功的物理系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能可以相互轉(zhuǎn)化，總的機械能能夠保持不變。需要注意的是，機械能并不是簡單的一種能量，而是三種能量之和，即動能、彈性勢能、重力勢能三中能量的相加。想要學(xué)習(xí)好機械能，就必須充分掌握機械能守恒定律。與其他物理定律不同的是，機械能守恒定律并不能適用于所有情況，而是在滿足一定條件的情況下才能成立。影響機械能守恒定律的情況有三種，即只有重力做功、只有彈力做功或只有重力和彈力做功，只有滿足了以上三種條件的其中一種，機械守恒定律才能夠成立。機械能守恒定律的表達(dá)式為Ek+E重+E彈=恒定量，其與動能定理的表達(dá)式的區(qū)別在于前者的兩側(cè)均為能量，而后者則一側(cè)為合外力做功，一側(cè)為動能。

二、高中物理“機械能”的具體學(xué)習(xí)方法

1.明確物理研究對象的合理性。對于機械能相關(guān)問題來說，包括系統(tǒng)運行狀態(tài)、系統(tǒng)內(nèi)部能量轉(zhuǎn)換情況在內(nèi)的一系列解決方法與思路都需要圍繞物理研究對象來開展，因此學(xué)習(xí)高中物理機械能必須要明確物理研究對象的合理性，在理解每一個知識點時，都要選擇具有代表性、可延伸性的研究對象，結(jié)合相關(guān)概念對物理規(guī)律進(jìn)行理解，并以更加靈活的方式來解決實際問題。2.掌握與機械能相關(guān)的物理表達(dá)式。物理表達(dá)式是對物理規(guī)律的總結(jié)和定義，只有掌握了機械能相關(guān)的物理表達(dá)式，了解其使用情況與所代表的物理規(guī)律，我們才能夠?qū)C械能的基本概念有更加深入的了解。此外在解答機械能相關(guān)問題時，物理表達(dá)式也能夠為我們的計算提供便利，幫助我們找到正確的解題思路。需要注意的是，我們需要掌握的物理定義式不僅包括機械能基本計算公式，還包括推到定義是與其他相關(guān)物理知識的定義式。3.有技巧的選擇零勢能面。在機械能守恒定律中，重力勢能可正可負(fù)，其具體數(shù)值與零勢能面的選擇有關(guān)，因此在學(xué)習(xí)機械能時，我們需要有技巧的對零勢能面進(jìn)行選擇。而零勢能面簡單來說，就是一個物體在此處所具有的勢能為零的位置，選擇零勢能面是解決機械能問題十分常見且有效的一種手段。例如在處理機械能問題時，一般都需要判斷系統(tǒng)的機械能守恒狀態(tài)，這時我們可以在系統(tǒng)內(nèi)選擇一個最低點作為零勢能面，這樣在對于在判斷勢能與動能的轉(zhuǎn)換時，就能夠更加簡單，整個問題理解起來也會更加容易。4.從系統(tǒng)做功角度分析機械能問題。在進(jìn)行機械能的學(xué)習(xí)時，由于知識點較為抽象、深奧，不利于理解，在這種情況下，我們可以嘗試從系統(tǒng)做功的角度對機械能的相關(guān)知識進(jìn)行理解，并以此為判斷依據(jù)，將這一學(xué)習(xí)思路應(yīng)用到機械能問題的解答中來。高中的機械能問題一般以機械能守恒定律的考察為主，我們可以對一機械能系統(tǒng)作為研究對象，觀察其是否有做功現(xiàn)象，具體的做功為多少，從而判斷出研究對象的機械能守恒狀態(tài)，找出問題答案。5.從能量守恒角度分析機械能問題。前文中提到，在能量守恒定律成立的情況下，系統(tǒng)內(nèi)部只存在動能與勢能的轉(zhuǎn)換，且外界能量無法與系統(tǒng)內(nèi)部能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，我們可以根據(jù)這一定義，對機械能問題進(jìn)行處理。例如在求物體下落勢能時，就可以將下落物體作為研究對象，分析其具體的能量轉(zhuǎn)換情況，如符合系能內(nèi)部能量轉(zhuǎn)化情況，就可以判斷出系統(tǒng)的機械能處于守恒狀態(tài)，能量守恒定律成立，這樣我們就可以根據(jù)給出的動能數(shù)據(jù)以及其他相關(guān)因素，利用定義式進(jìn)行計算，得出物體在下落時所產(chǎn)生的勢能。

三、結(jié)束語

總的來說，“機械能”的相關(guān)知識，屬于高中物理的難點與重點，想要在機械能的學(xué)習(xí)與應(yīng)用上取得成效，必須充分掌握基礎(chǔ)知識，并找到正確的學(xué)習(xí)方法，全方面的提高學(xué)習(xí)效率。

機械能守恒定律可以認(rèn)為是力學(xué)方面的能量轉(zhuǎn)化和守恒定律。它的條件是系統(tǒng)只有重力、彈力做功。在這樣的系統(tǒng)中，盡管動能和勢能在相互轉(zhuǎn)化，但總的機械能恒定。這里談機械能守恒定律的應(yīng)用。

首先，機械能守恒是對系統(tǒng)而言的，而不是對單個物體。如：地球和物體、物體和彈簧等。對于系統(tǒng)機械能守恒，要適當(dāng)選取參照系，因為一個力學(xué)系統(tǒng)的機械能是否守恒與參照系的選取是有關(guān)的。

其次，適當(dāng)選取零勢能面(參考平面)，盡管零勢能面的選取是任意的，但研究同一問題，必須相對同一零勢能面。零勢能面的選取必須以方便解題為前提。如研究單擺振動中的機構(gòu)能守恒問題，一般選取豎直面上軌跡的最低點作為零勢能面較為恰當(dāng)。

再次，適當(dāng)選取所研究過程的初末狀態(tài)，且注意動能、勢能的統(tǒng)—性。

用機械能守恒定律解題有兩種表達(dá)式，可根據(jù)具體題目靈活應(yīng)用：

①位置1的機械能E1＝位置2的E2，

【教學(xué)目標(biāo)】

一、知識與技能

1.知道什么是機械能，知道物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化;

2.會正確推導(dǎo)物體在光滑曲面上運動過程中的機械能守恒，理解機械能守恒定律的內(nèi)容，知道它的含義和適用條件;

3.在具體問題中，能判定機械能是否守恒，并能列出機械能守恒的方程式。

二、過程與方法

【摘要】在高中物理教學(xué)過程中，機械能守恒屬于重點內(nèi)容，同時這一部分也是難點內(nèi)容，很多學(xué)生在對這一方面內(nèi)容學(xué)習(xí)時均感覺比較困難，而主要就是由于學(xué)生未能夠掌握有效的學(xué)習(xí)方法。因此，作為高中物理教師，在對這一內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)合理的教學(xué)技巧，從而使學(xué)生學(xué)習(xí)效率得以提升，將這一內(nèi)容更好掌握，進(jìn)而提升其物理知識水平。

【關(guān)鍵詞】高中物理;機械能守恒;學(xué)習(xí)技巧

1.高中物理機械能守恒知識的重要性

在高中物理知識教學(xué)及學(xué)習(xí)過程中，所涉及到的守恒定律比較多，通過對動能知識及勢能知識進(jìn)行學(xué)習(xí)，可使機械能守恒定律學(xué)習(xí)具有更理想的基礎(chǔ)。在高中力學(xué)知識學(xué)習(xí)過程中，機械能守恒具有承前啟后作用，并且在高中物理能量知識學(xué)習(xí)中發(fā)揮著十分重要的作用，占據(jù)較高地位。對于運動形式不同的相關(guān)守恒知識及轉(zhuǎn)化知識而言，其能夠較好表現(xiàn)出自然規(guī)律，在有關(guān)概念及規(guī)律學(xué)習(xí)方面能夠發(fā)揮著十分重要的促進(jìn)作用，然而由于這些內(nèi)容整體表現(xiàn)出較強抽象性，造成學(xué)生在對這類知識進(jìn)行學(xué)習(xí)過程中存在較大難度，對于有關(guān)解題方法，靈活掌握相關(guān)而言比較困難。對于高中物理中的力學(xué)方面問題，很多均需要利用機械能守恒定律才能夠較好解決，因而對于這一方面知識應(yīng)當(dāng)加強關(guān)注及重視。在對機械能守恒定律進(jìn)行實際應(yīng)用過程中，只主要對物體初始運動狀態(tài)及最終尊重狀態(tài)關(guān)注，對于運動過程并不需要過多進(jìn)行考慮，因而只要得到初始狀態(tài)機械能總和與最終狀態(tài)機械能總和，也就能夠利用等式將問題解決，相比于其它方法更加簡便高效，因而對這一內(nèi)容進(jìn)行較好學(xué)習(xí)，并且將其較好掌握十分必要[1-2]。

2.高中物理機械能守恒學(xué)習(xí)技巧

2.1充分了解機械能守恒定律成立條件。在高中物理機械能守恒這一內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)及學(xué)習(xí)過程中，為能夠使學(xué)生對這一知識點加深理解及記憶，物理教師首先需要使學(xué)生能夠?qū)C械能守恒成立所需要的相關(guān)基本條件及要求充分了解。對于機械能守恒這一知識點，其核心內(nèi)容就是學(xué)生在進(jìn)行學(xué)習(xí)過程中應(yīng)當(dāng)對整體力學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行探究，判斷是否存在外力干擾或者內(nèi)部能量泄露情況，在整體運動過程中整個機械能總和是否能夠保持一致穩(wěn)定。在整個系統(tǒng)中僅僅彈力或者重力在做功，將摩擦力及空氣阻力等因素忽略，在這種情況下便能夠使機械能守恒定律成立，也就是說整個系統(tǒng)保持機械能守恒狀態(tài)。2.2正確認(rèn)識機械能守恒。在對機械能守恒這一內(nèi)容學(xué)習(xí)中，為能夠使學(xué)生將其更好地掌握，并且能夠靈活應(yīng)用這一部分內(nèi)容將具體問題解決，在對機械能守恒這一內(nèi)容開始進(jìn)行學(xué)習(xí)時，則需要使正確思想觀念形成。在機械能守恒定律實際運用過程中，其形式比較多樣，相關(guān)題目雖然不斷發(fā)生變化，然而機械能守恒定律并在發(fā)生實質(zhì)變化。對于這一定律而言，其實質(zhì)就是整個系統(tǒng)內(nèi)的總體動能與勢能保持穩(wěn)定平衡，兩者之和維持不變，其不但在宏觀物體研究中比較適用，并且在微觀物體研究中也能夠適用，學(xué)生應(yīng)當(dāng)正確認(rèn)識。2.3引導(dǎo)學(xué)生形成與自身適應(yīng)的解題思路及知識體系。在高中物理課程實際教學(xué)過程中，物理教師應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮自身引導(dǎo)作用，將學(xué)生合理傳授新知識，然而為能夠使學(xué)生得到較好學(xué)習(xí)成績，不能單純依賴課堂教學(xué)及習(xí)題練習(xí)，還需要學(xué)生在課堂之外及時復(fù)習(xí)及鞏固，依據(jù)自身實際學(xué)習(xí)情況，實施針對性訓(xùn)練，從而更好補充自己，對機械能守恒這一部分內(nèi)容更好理解及應(yīng)用。在學(xué)習(xí)力學(xué)分析相關(guān)知識時，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生掌握利用分離法及整體法進(jìn)行受力分析，全面認(rèn)知這一方法，在對物體進(jìn)行受力分析時，應(yīng)當(dāng)充分考慮各個方面情況，不可有遺漏情況出現(xiàn)。另外，在解決實際問題方面，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生針對具體問題具體進(jìn)行分析，在將機械能守恒定律相關(guān)基礎(chǔ)知識掌握的基礎(chǔ)上，實行針對性訓(xùn)練，從而在對問題進(jìn)行解決過程中能夠使自身思路得以拓展，為更好解決實際問題提供更好的支持[2-3]。

信息技術(shù)教學(xué)包含多媒體課件教學(xué)、電子白板技術(shù)教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)資源教學(xué)。這些新興的教學(xué)模式都是依托于先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在為師生帶來便利的同時也為傳統(tǒng)的教學(xué)帶來新的挑戰(zhàn)。物理教學(xué)與信息技術(shù)教學(xué)是未來必然的發(fā)展方向，因此開展本次研究也就具有重要的現(xiàn)實意義。

一、結(jié)合學(xué)生實際情況，選擇合理教學(xué)模式

信息技術(shù)和學(xué)科知識之間的銜接和整合本質(zhì)是對傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)構(gòu)的整合，創(chuàng)建出新的可以明確體現(xiàn)出學(xué)生在課堂主導(dǎo)地位的教學(xué)模式。高中物理信息技術(shù)教學(xué)模式根據(jù)具體操作方式不同可以分為專題教學(xué)模式、探究式以及創(chuàng)新教學(xué)模式等。本次開展研究的基礎(chǔ)是“機械能守恒定律”，因此結(jié)合所教授知識的具體特點，選擇探究式信息技術(shù)教學(xué)模式。機械能守恒定律就自身概念而言，相對抽象，學(xué)生理解難度大，應(yīng)用起來更是具有較大困難。因此，就需要教師利用多媒體的直觀、形象性為學(xué)生們創(chuàng)設(shè)一個生動的學(xué)習(xí)場景，通過圖片、文字和視頻，充分調(diào)動學(xué)生各方面的感官神經(jīng)。

二、具體教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計流程

1．做好導(dǎo)入環(huán)節(jié)。教師可以在多媒體課件上放置圖片或者視頻，比如游樂園的過山車、蕩秋千等，再提出問題，為什么過山車或者秋千可以記得自己最高點的位置而且還能第二次到達(dá)？通過利用學(xué)生在日常生活中經(jīng)常接觸到的事物來導(dǎo)入新課程，這樣會讓學(xué)生感覺課程很輕松、新穎，提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。再將秋千等簡化為單擺模型，讓學(xué)生對簡化后的模型進(jìn)行進(jìn)一步的研究。2．幫助學(xué)生自我學(xué)習(xí)。成功導(dǎo)入，引出本節(jié)課的問題之后，教師可以利用多媒體公布自己的問題。針對“機械能守恒定律”相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，教師可以設(shè)置如下問題：（1）仔細(xì)閱讀課本上關(guān)于機械能守恒定律的概念，你認(rèn)為“不變的量”具體指的是什么呢？（2）談?wù)勀阕约簩τ跈C械能守恒定律的理解。3．師生合作探究學(xué)習(xí)。為了驗證機械能守恒定律，教師可以在講臺上做實驗將長直鐵棒放置在鐵架臺上，然后將綁著小球的繩子釋放，比較擺動的位置以及鐵棒的水平線。學(xué)生通過這個實驗可以觀察到鐵棒的水平線以及小球擺動的最高點。實驗簡圖如圖1所示，借助于這個實驗讓學(xué)生明白動能和重力勢能以及機械能之間的關(guān)系。了解了基本的關(guān)系之后，向?qū)W生們展示作業(yè)，加深學(xué)生對這個概念的理解，便于靈活運用?！　×?xí)題1：讓學(xué)生證明初始位置的機械能等于任意位置的重力勢能和動能的和，可以采用動能定理進(jìn)行證明。待學(xué)生完成習(xí)題后，可以將正確的證明步驟呈現(xiàn)在多媒體屏幕上。具體證明步驟為：分別假設(shè)小球的初始高度、質(zhì)量以及下落高度為h1、h2和m，速度為v，使用動能定理來證明小球的下落過程。W合＝ΔEk，mg（h1－h(huán)2）＝1／2mv2－0。通過移項整理，最終可以得到E2＝E1。學(xué)生完成習(xí)題之后，教師應(yīng)當(dāng)對學(xué)生的表現(xiàn)情況進(jìn)行簡要的評價。然后教師可以調(diào)動學(xué)生的積極性來讓他們幫助自己歸納機械能守恒常見的幾種表達(dá)方式（教師需要對公式進(jìn)行板書），加深學(xué)生們對于幾種不同表達(dá)形式的印象。4．小組合作探究學(xué)習(xí)。老師針對機械能守恒所需要遵循的條件提出問題，如：如果將空氣阻力納入到考慮范圍之內(nèi)，那么機械能還會不會守恒呢？使用多媒體課件將習(xí)題1的形式進(jìn)行相應(yīng)的改變，即在mg（h1－h(huán)2）＝1／2mv2－0公式的左邊添加Wf，且Wf＜0，通過移項整理可以得到如下結(jié)果：E2＝E1＋Wf。通過對公式的變形，引導(dǎo)學(xué)生明確機械能守恒的條件，也就是空氣阻力不做功。5．拓展延伸學(xué)習(xí)。除了讓學(xué)生掌握機械能守恒定律的基本概念、機械能守恒的不同表達(dá)形式以及滿足守恒需要遵循的條件等，還需要讓學(xué)生通過拓展練習(xí)來擴大學(xué)習(xí)視野。教師應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮多媒體課件的作用，在多媒體課件中超鏈接加入Flash動畫。本次拓展延伸練習(xí)的目的是要讓學(xué)生明白在彈簧和小球所構(gòu)成的系統(tǒng)過程中，如果只有彈力做功，那么整個系統(tǒng)的機械能也守恒。這就需要教師播放彈簧與小球構(gòu)成的動畫，如圖2所示：

作者:錢英 單位:吉林省遼源市田家炳高中

教學(xué)目標(biāo)知識與技能

理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散.

過程與方法

通過對生活中能量轉(zhuǎn)化的實例分析，理解能量守恒定律的確切含義.

情感，態(tài)度與價值觀

1.用能量的觀點分析問題應(yīng)該深入學(xué)生的心中，因為這是最本質(zhì)的分析方法.

一、教學(xué)目標(biāo)

1.在物理知識方面的要求：

(1)理解能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，能列舉出能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的實例;

(2)理解“永動機”不能實現(xiàn)的原理。

2.讓學(xué)生初步學(xué)會運用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律計算一些簡單的內(nèi)能和機械能相互轉(zhuǎn)化的問題。

3.能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然科學(xué)的基本定律之一，應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化和守恒的觀點來分析物理現(xiàn)象、解決物理問題是很重要的物理思維方法。