提高物理教学的三大策略

“动能定理”是高中物理力学中的一个重要定理,因其解题的优越性和广泛的应用性而成为学习的重点和高考的热点.遗憾的是,不少学生在学习中并未意识到“动能定理”的独特作用.基于此,本文旨在通过“动能定理”的教学探讨高中物理教学的三个基本策略.

一、转变教学方式

例如在教学“动能定理概述”这一内容时,笔者采用了实验演示的方式：让滑块A从光滑的导轨上滑下,与静止的木块相碰,推动木块做功.首先,有两个关键的实验演示：一是让同一滑块从不同的高度滑下；二是让不同质量的木块从同一高度滑下.其次,让学生认真观察这两次实验演示,描述现象,说明原因.最后,结合教师给出的例题,总结出“动能定理”（外力对物体所做的功的代数和等于物体动能的增加）,其数学表达式为：

通过上述公式,我们需要明了 W总和动能都是标量,没有方向性.它是在功和能的基础上,由牛顿定律推导而出,即运动理论与功的结合公式.在解题过程中,它是能量与运动的过渡公式.

从以往的教学经验来看,题设中出现力（F）、功（W）、位移（S）、速度（v）和质量（m）等物理变量时,可利用“动能定理”从功的角度考虑问题,使问题迎刃而解.我们知道,力（F）可以改变物体的形状与运动状态,物体的运动状态的改变可以是运动方向与运动速率的改变.从上述公式可知,动能的大小与运动速率有关,运动速率与运动位移有关.从功（W）的定义看,运动位移（S）与力（F）决定了功（W）的多少.可见,利用“动能定理”可有效解决基础物理问题.

二、激发学生兴趣

由于高中物理比较抽象且概念及规律较多,学生难以理解,甚至丧失学习物理的兴趣.因此,笔者在讲解有关“动能定理”的例题时,先让学生总结规律、构建知识体系,再由教师补充和修正,充分体现“教师主导,学生主体”的教学思想,使学生体验成功的喜悦,激发学生的学习兴趣.

例1：在h米的高台上,将一铁球以初始速率v1水平抛出,不计空气阻力的影响,求该铁球落地的速度.通过分析,可得出两种解题思路：一是利用“动能定理”解题,二是利用“速度分解”解题.那么,哪种思路更简便呢?通过分析发现：利用“动能定理”解题,只须知道物体位移始末状态的动能和重力所做的功.所以,利用“动能定理”解题不仅简单快捷,而且不易出错.此外,“动能定理”在“变力做功”“分段做功”及“全程做功”类的题目中同样具有解题的优越性.

例2：在高为h的地方,将一质量为m的小球自由释放,检测设小球在运动过程中所受空气阻力（f）不变,且铁球在与地面碰撞时不损失能量,试求铁球从开始到静止在地面的过程中所运动的路程总量.

通过分析可知：这是一道“分段做功”类的题目.我们可利用“动能定理”解答这类题目,关键是直接将问题锁定在初动能与末动能上,从而快速得出铁球运动的总路程为S等于mgh/f.

在解答上述例题时,笔者让学生写出解题过程,并以投影方式展示学生的解题步骤,然后指出其中的不足,完善解题过程.在这一过程中,需要指出的关键问题是：“动能定理”是从能量的角度解决未知的物理量,其主要涉及位移（S）与速度（v）.所以,利用“动能定理”应具体注意三点：一是确定研究对象,选择参考系；二是对研究的物体进行受力分析；三是利用功的定义,结合动能定理,解决未知物理量.其中,对研究的物体进行受力分析,通常情况下是对其所受合力进行分析（W总等于F合S）.当然,计算总功分为两种情况：一是 所受合力共同作用于研究物体上时,可利用W总等于F合S进行计算；二是所受各力不同时作用于物体,总功应为各阶段各力所做功的代数和.通过上述方式,不仅巧妙地解决问题,更让学生感受到学习物理的乐趣,增强学生学习物理的信心.

三、与实际生活结合

根据“动能定理”的定义可知：它所反映的是物体始末状态动能的变化与其合力所做的功之间的量值关系.因此,我们不必考虑物体运动过程中运动方向、受力恒定与否等问题,也就是说,不论物体是做直线运动,还是曲线运动,抑或是变速运动,都可使用“动能定理”分析和解决.可见,“动能定理”在实际生活中具有广泛的应用性.因此,教师在教学“动能定理”这一内容时应结合实际生活,引导学生学以致用.

例3（2009年安徽高考题）：过山车是游乐场中常见的设施.图1是一种过山车的简易模型,它由水平轨道和在竖直平面内的三个圆形轨道组成,B、C、D分别是三个圆形轨道的最低点,B、C间距与C、D间距相等,半径R1等于2.0m、R2等于1.4m.一个质量为m等于1.0kg的小球（视为质点）,从轨道的左侧A点以v0等于12.0m/s的初速度沿轨道向右运动,A、B间距L1等于6.0m.小球与水平轨道间的动摩擦因数μ等于0.2,圆形轨道是光滑的.检测设水平轨道足够长,圆形轨道间不相互重叠.重力加速度取g等于10m/s2,计算结果保留小数点后一位数字.当小球经过第一个圆形轨道的最高点时,求轨道对小球作用力的大小；如果小球恰能通过第二圆形轨道,求B、C间距L.

解析：首先,设小球经过第一个圆轨道的最高点时的速度为v1,根据“动能定理”

小球在最高点受到重力mg和轨道对它的作用力F,根据牛顿第二定律,

由①②得,

F等于10.0N 其次,设小球在第二个圆轨道的最高点的速度为v2,由题意

由④⑤得,

L等于12.5m.

将例题解答与实际生活相结合,既提高学生的学习兴趣,又使学生更好地理解题意,还提高学生解题的正确率.

通过“动能定理”的教学,可见高中物理教学的重要性.转变教学方式、激发学生兴趣及与实际生活相结合成为高中物理教学的三个基本策略.转变教学方式在于活跃课堂气氛,使教师与学生更好地互动,有效地培养学生的思维能力,最终提高课堂教学效率.激发学生兴趣在于让学生感受成功,增强学生学习物理的信心.与实际生活结合在于培养学生的动手能力和观察能力,让学生将书本理论与实际生活相结合,真正提高学生解决实际问题的能力.

（作者单位：山东莒南第一中学）

（责任编辑：梁金）