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高中物理能量部分知识点的形象教学探讨

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【摘要】本文主要探讨动能定理、机械能守恒定律的形象教学,让学生更容易理解和接受。

【关键词】形象教学;动能定理;机械能守恒

“能量”这一物理概念相对比较抽象,许多时候能量看不见也摸不着,学生理解起来比较困难,那么我们的教学中可不可以用形象的东西去比喻能量呢?请看我的一些思考。

案例一:动能定理的教学

我们在学习力做功的时候学习了正功和负功,力对物体做正功会使物体的动能增加,力对物体做负功使物体动能减小。一个物体可能会受到多个力的作用,有的力做正功,有的力做负功,有的力不做功;动能定理的描述是:“合外力做的功等于物体动能的变化量”,其中合力做的功也可以等效成各个分力做功的代数和;因此物体动能的改变是物体受到各个力做功的综合效果。我们可以做以下的比喻:

人体晚上的体重减去早上的体重等于人体的摄入量的重力减去人体的排出量的重力;与此类似,物体的末动能减去物体的初动能等于分力对物体做的正功减去分力对物体做的负功(绝对值)。类似的比喻也很多,比如一个家庭的收入和消费可以比喻成做正功和负功,这个家庭早、晚两个时期的财富比喻成物体的初、末动能,做正功可以使动能增加,相当于家庭的收入会使家庭财富增加。

案例二:机械能守恒(能量守恒)的教学

如图1、图2所示,小球质量为m,做单摆运动,空气阻力相对较小,可以忽略不计。单摆的摆长为L,经过P点时的速度大小为V1,摆绳与竖直方向成α角;当小球经过Q点时,速度大小为V2,摆绳与竖直方向成β角。重力加速度为g,取小球摆动的最低点为零势能点。那么,小球在此过程中重力势能和动能之间有什么定量关系呢?

解析:小球在摆动的过程中涉及两种能量,重力势能和动能,类似图3中的A、B两杯水,我们把不同杯子里的水想象成重力势能和动能。重力势能和动能间的相互转化,像A、B两杯水倒过倒过去。只要倒水过程中过水不洒出来,满足以下两种关系:

关系1:A、B两杯水的体积之和保持不变,等效成重力势能和动能之和保持不变,既能量守恒。

能量守恒的状态式:

关系2:其中一杯水的增加量必定等于另一杯水的减少量,等效成其中一种能量的增加量等于另一种能量的减少量。

能量守恒的的变量式:

如果一些物理过程出现两种以上的能量形式,该怎么处理呢? 和以上处理方式相似,增加一种能量,就相当于多增加一杯水,水的体积关系类似能量关系。同样也能列出两组公式既能量守恒的状态式和能量守恒的变量式。

我的一位高中历史老师曾经告诉我们学生,马克思的诞辰是1818年5月5月,就好比马克思给资本主义打了一巴掌又一巴掌,左右各留下5个指印。其中一巴掌一巴掌代表1818年,左右5个指印代表5月5日,转眼二十多年过去了,我至今还记得。现在的高中生学习任务重、压力大,怎样让自己教授知识容易被学生理解,且记忆犹新呢?我想形象教学的方式值得我们深入探讨!

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