高一物理第八章第4节《机械能守恒定律》
教学规划—-读懂教材
《机械能守恒定律》是高中物理必修二第八章第4节。尽管在教材上只是一节内容，但由于其地位特殊，教学价值很高。因此，具体教学中必须高度重视。昨天旁听了学校老师的集体备课，以及部分年轻老师的感叹…..现整理点材料供年轻老师研究教材、组织教学时参考。
- 本节内容的地位
“机械能守恒定律”是8.4的“节题”，也是第八章“章题”，在这一章中的核心地位就不用再说了。就整个经典力学来说，解决问题方法也就是“力法”与“能法”。“力法”就是以牛顿三定律为核心的解题系统，涉及力学的方方面面，无论是高一学生、还是初上讲台的年轻老师都有深切体会。而解决力学问题的另一大法——“能法”，主体就是“机械能守恒”了。两相个比较，在相当多的问题中，“能法”比“力法”神通更大，它可以“超越过程”，仅根据状态变化预测结果，这一点老师是很清楚的，教学中也应让学生清楚，仅此即可见“能法”的重要性。
而在教材中，第八章只有5个小节，而“机械能守恒定律”包括实验也才2个小节内容，但我们教学中切不可轻视，更不能以量待它，必须投入足够的时间与精力，把这一节（一章）搞懂弄通，从某种意义上来说，它是整个力学的核心，也可以说是高中物理的灵魂级内容之一。
二、涉及基础
初中对“功”、“能”“机械能”“内能”“改变物体内能的方式”都有涉及，但也很基础，功与功率有些直接计算，对动能与势能、机械能只有定性的概念，当然对它们间的转化，更是说说而已。
本章前几节，“功、功率”“重力势能”“动能和动能定理”等内容，比较深入地讨论了相关概念，从定性到定量均有比较明确的界定，这个是进一步研究的基础，必须搞懂弄通。本节“机械能守恒定律就是在此基础上，“顺势”而出的一个重要规律。是对前面所学内容的总结提炼，也是对相关应用的全面深化与升华，是对“力法”解题的再提升，是对“能法”解题的总贯通。本节内容在课本所占篇幅不多，但重要性不容小觑。
三、学情简析
据老师传递的课堂反映，几乎每个班都有部分同学对前面的基础掌握不到位，比如说解题中还有同学“功与功率”的单位分不清，也许其对功与功率的概念本身也不太分得清；当然，关于重力做功的特点及重力势能的关系；动能及动能定理的过程分析，问题可能更多。
这个也在意料之中，作为高一同学，就物理学习来说，他们大多停留在初中记背学习的基础上。对系统构建体系不熟悉、不理解、不能形成自觉，是可以理解的。教学中要有耐心，要有必要的反复。当然也要严格要求，这已经是高一的第二学期了，有的学校已经实行分科分班，到了该对物理学习有重新认识并进一步形成自觉的时候了。
四、读懂教材
（1）问题导向
教材中首先以伽利略斜面实验引出问题：达到的高度与始发的高度基本相同，这个相同高度是结果，反映的是表面现象，根本原因是什么？这个过程中的不变量是什么？当然就是机械能。
教学执行中可以通过不同情景的实验，来说明这个问题，伽利略的斜面实验是其一，另外麦克斯韦滚摆，单摆，牛顿摆等。做这些演示实验，一来激发兴趣，二来开阔思路，三来引发思考。当然也是服务课堂、揭示规律、说明问题。由于等等原因，可能中学生基础所限、课堂时空所限、教学要求局限，很多现象对中学生讲不明白，有时候也不必要讲明白，通过实验现象介绍就是最直接也是最好。
（2）追寻守恒量
对课本中“追求守恒量”这段教材的处理，难度比较大，应该是很“上位”理论问题。物体在斜面上下滑，高度减少，速度增大，然后从另一边上滑，高度增加，速度减少，不能说这里是速度与高度的互换，因为速度与高度是两个不同的物理量。但这个过程是什么东西在互换？深入研究下去当然是“能量”，不同形式的能量在转化，且总量是不变的——守恒！
但要求高一学生达到这样的分析能力，实在是太高了一点，教学执行中总感觉这段教材不好处理，而这段内容在不同版本中教材出现的尴尬情况也说明这一点，真是“欲彰不能，欲舍不忍”。对分析能力比较强的班级，可以引导学生分析，从此引入能量及其守恒观念。应该是符合人类探知规律的一种方法。但对基础一般的同学，这种情况就成了干扰，要看班上的学生水准，因材施教吧—-可以处理也可以不处理。
（3）动能与势能相转化
其实，这一段就是对上一段的诠释，意思完全一样，只是前一段“假装”不知道能量的概念在“追寻”，而这里是已知能量有两种，在光滑斜面上下滑是“动、势能”互换，总量保持不变，也即守恒。这里是用已知的能量守恒来解释现象的。
（4）仅有重力做功情况下的机械能变化
这里是引入一种理想情景，先由特殊情况，研究动势能的相互转化中，动、势能转化的机械能守恒情况。
完全引用前面所学的知识（重力做功与重力势能关系，外力功与动能关系），然后进行数学处理，得到新的物理方程，意义很不一般。
这样就在特殊情况下建立起机械能守恒定律，而这些“特殊”就是机械能守恒定律的成立条件，或者说是守恒条件。
（5）有弹簧弹力作用下机械能变化
由于课本没有引入弹簧弹性势能的定量表达，因此，这里涉及弹簧弹性势能就只能定性说明了，机械能守恒定律对涉及弹簧弹力做功的机械能守恒问题，也只能回避相关弹性势能变化定量表达问题，这也当引起注意。弹簧弹性势能不能不考虑，但又不需定量参与，这就是边界。
（6）应用例析
这是本节内容唯一的例题，这个例题放在这里是不是合适，等讨论《课时规划》时再说，但要先看懂这个例题发出的信号。
题中说这个装置是一个“摆”，学生还没有学过振动，对“摆”最多只是常识了解，但本题好像是默认学生很懂“摆”，摆：线不可伸 长，小球做圆弧线“往复运动”；另外这个题是“文字题”，不涉及数值计算，有重在原理的暗示；还有这是一个过程较为复杂的曲线运动，根本就不让同学们分别用“力法”与“能法”分别解题，互相验证的可能，这是为什么？这个例题的出现台阶太高，掩盖了很多教学过程中可以体验的元素，作为教师是要明白，教学规划中有必要的话要重新唤醒。
（7）解后析
这个例题解后分析涉及几个问题值得注意：其一是解题方便，只关注始末状态，不必考虑状态间的详细过程；其二是本题用力法无法求解，而用“能法”很简单；其三，机械能守恒定律在一定的范围内与牛顿定律可以互相推证，但机械能守恒是实验定律，是在实验中总结出来的，它比牛顿定律更普适。换句话说，即使在牛顿定律不成立的某些地方，机械能守恒照样成立，它有更广阔的适用时空。其四，边眉中提出的“能量是人们研究物质世界非常重要的物理量，是物质运动的统一量度，形式多样的运动，唯有能量是共通的”如此重要的综述，为什么要放在例题总结且边眉中给出？是可有可无，还是……不要太迷信课本，课本上大部分地方表述都很准确，但也有些地方弄得不知所以然，教学中老师要认真分析每一个细节，不能轻易放过重要问题。
（8）节后题
节后题中也有很丰富的内涵，需要认真研究挖掘教学内容。不能仅仅把其当成一个练习题去处理，那样会失去很多教学资源。盲目练题而不得要领，尤其是课内题没弄通透，就到课外去找专题，弄得全无章法，高耗而低效。避免的方法是先认真研究节后题与章后题，把其它纳入教学内容中，这样效率会高得多。
具体教学中如何规划，请看下一篇——《机械能守恒定律》教学规划之二
