“机械能守恒定律”教改初探

通过单摆的演示实验使学生直观地看到动能和势能的相互转化，同时让学生分析习题 1—4，学生会发现习题 1、3、4 中物体在运动过程中重力势能在逐渐减少，而动能在逐渐增加；习题 2 中物体在运动过程中重力势能在逐渐增加，而动能却在逐渐减少。进一步的分析还发现，在上述四例中，物体的动能增加多少，它的重力势能就减少多少；反之，物体的动能减少多少，它的重力势能就增加多少。总之，物体在运动过程中动能和重力势能可以相互转化，发生相互转化的原因是重力做功。
以提问的形式引导学生对习题 1—4 进行分析：物体在从 A 点经 B 点到 C 点的运动过程中，物体的动能和重力势能发生了相互转化，但在A、B、C 三个位置时机械能的总量有无变化？这个问题任何一个学生都可以从计算结果中发现：机械能的总量始终保持不变。在此基础上进一步提出：物体是否在任何一个位置时机械能总量都保持不变？这时以自由落体为例，按课本要求进行推导，最后由学生自己得出结论：“物体在发生动能和重力势能的相互转化中，机械能的总量保持不变”。
物体是否在任何情况下，机械能的总量都保持不变呢？这时可进一步引导学生对习题 5—7 进行分析。很明显，这三例中机械能的总量都

在逐渐减少。习题 5—7 与习题 1—3 是相互对应的，习题 5 与习题 1 类

似，习题 6 与习题 2 类似，习题 7 与习题 3 类似。学生通过这两组习题

的对比，很容易发现这两组习题的区别：习题 1—4 物体在运动过程中机

械能总量保持不变，而且都没有阻力作用。习题 5—7 物体在运动过程中机械能的总量在不断减少，而且都受到阻力作用，因此学生就自然而然得出机械能守恒的条件：“物体不受阻力作用”。

在此基础上进一步对习题 8 进行分析。习题 8 也与习题 3 类似，也

没有阻力作用，但多了一个沿斜面向下的推力作用。习题 3 物体在运动

过程中机械能总量保持不变，而习题 8 物体的机械能总量却增加了。因此学生会发现上面所得出的机械能守恒条件是欠妥的。这时我们可以对这 8 道习题进行受力分析，并分析每一个力的做功情况，从做功的角度

出发找出前 4 题的共同点：“只有重力做功”，后 4 题的共同点：“除重力外还有其他的力做功”。这样，学生便可从上述实例中找出规律，即机械能守恒的条件是：“只有重力做功”。

如前所述，由于物体在发生动能和弹性势能的相互转化中的机械能守恒不是本课教学重点，因此在实际教学中只需补充说明即可，这样就可以得出机械能守恒的条件：“只有重力（或弹力）做功”。这里应向学生说明一点：这里的“弹力”不同于我们前面所说弹力的概念，它仅指物体发生明显弹性形变时的弹力，如弹簧被拉伸或压缩时产生的弹力，而不包括推力、压力、支持力、绳子的张力这一类弹力。

通过前面的学习讨论，学生自己已得出了“物体在发生动能和势能的相互转化时机械能的总量保持不变”和机械能守恒条件是“只有重力（或弹力）做功”的重要结论。这时便可以引导学生从上述两个结论中概括出机械能守恒定律：“在只有重力（或弹力）做功的情形下，物体在发生动能和势能相互转化时，机械能的总量保持不变”。由于学生直接参予了教学，连基础差的学生也能发表意见，因此学生的学习积极

性很高，课堂气氛活跃，而机械能守恒定律的内容是由学生自己通过对所学过的知识和所做过的习题进行分析概括而“发现”的，因而激发了学生学习物理的兴趣和学好物理的信心。在教学过程中师生共同参与，学生积极思维、发表意见，真正体现了以学生为主体，以教师为主导的教学原则。

（撒应顺文）