浅谈《机械能》一轮复习策略

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  《机械能》一章在力学中地位很重要。本章在牛顿运动定律的基础上,引入了功和能的概念,得出有关机械能的规律,特别是机械能守恒定律,使学生对自然的认识更深入,为解决力学问题提供了新的思路。本章知识也是高考考查的热点,因此我们对本章复习尤为重视。针对学生实际情况,在复习中我们采取了以下措施。
  
  一、前后联系——引导学生实现知识内化
  
  《机械能》一章中的概念主要有功、功率、动能、重力势能、机械能等,规律主要有动能定理、机械能守恒定律等。本章的核心是功和能的关系及守恒观点。在复习这些知识和规律的时候,我们注意引导学生把它们和其它的相关知识联系起来。比如动能定理,我们把它与力和运动知识相联系。在复习动能定理时,首先让学生证明动能定理。这个证明需要学生自己设计情景及相关题设条件,设计的物理模型要注意一般性,这一方面锻炼了学生严谨、规范陈述物理模型的能力,另一方面也让学生熟悉动能定理的过程模型。通过对动能定理的证明,学生初步认识了动能定理和牛顿运动定律的联系。其次,我们给学生提供了一些恒力做功的问题,请同学们分别用牛顿第二定律和动能定理解决。这些训练进一步让学生理解了牛顿第二定律和动能定理的联系。最后我们把对动能定理的理解归结为这样的问题:“力作用了一段位移,我们说这个力做了功,做了功意味着什么或者说引起什么结果呢?(会引起动能变化)为什么会引起动能变化呢?做功和动能变化的定量关系又如何呢?”要求学生用动力学知识回答这后两个问题,就能引导学生实现知识内化。
  
  二、研究学生思维误区,指导学生辨析纠错
  
  在复习本章前,我们对学生进行了诊断测试,再加上平时辅导时给学生答疑,我们可以发现学生易出现的错误,从而分析学生的思维误区。
  我们发现学生思维误区主要在这几个方面:对功的概念理解不够深刻、全面;对功率的计算易忽略;对功与各种能的变化的关系模糊不清;对摩擦力做功特点没有正确认识。
  针对这些思维误区,我们既从知识层面加以分析,在复习时重点突破,又选取了一些典型例题,引导学生辨析、纠错。
  例1:[06全国I,20]一位质量为m的运动员从下蹲状态向上起跳,t时间,身体刚好伸直并离开地面,速度为在此过程中,(B)
  A.地面对他的冲量为mv+mg△t,地面对他做的功为
  B.地面对他的冲量为mv+mg△t,地面对他做的功为0
  C.地面对他的冲量为mv,地面对他做的功为
  D.地面对他的冲量为mv-mg△t,地面对他做的功为0
  此题很多同学误选A,原因是对功的概念理解不准确。此题让学生认识到功是力对位移的积累(没有位移该力就没有做功),这里的位移指的是力的作用点的位移。
  
  三、精讲勤练——引导学生运用能量观点,提炼“过程模型”
  
  本章知识为学生解决力学问题开辟了新的途径,同时也要求学生的思维达到新的高度——用能量观点分析问题。对一个力学问题,可以用动力学观点,也可以用能量观点来分析过程,而能够自觉熟练地运用能量观点来分析过程,并提炼出相应的物理过程模型,则标志着学生能力的提高。本章复习的一个重要任务也在于此。
  具体说来,本章问题呈现的过程用动力学观点分析为“力的作用产生加速度,从而改变物体速度”这样的过程模型,用能量观点则可提炼出“力做功,引起能量转化”这样一个更抽象的过程模型。而很多学生,虽然能运用能量观点,但还谈不上自觉和熟练。为此我们精心准备了一些典型问题,供学生训练。
  这些训练让学生熟悉了各具体问题抽象成物理模型后的同一性,评讲中我们注意引导学生熟悉过程中相关联的各关键要素(力、位移、功、动能、重力热能、机械能)及各要素的关系,尤其是分析做功与物体(系统)的能量变化的因果关系及各种能量变化与做功的对应关系。
  
  四、归纳反思——引导学生总结审题解题方法
  
  在进行了一系列训练后,我们开始引导学生归纳反思,总结审题、解题方法,把自己解决问题的实践上升到理论高度。
  如对应用机械能守恒定律解题,同学们总结了两种列式方法:
  1.系统初态总机械能等于末态总机械能,即E1=E2.
  2.系统机械能的改变量为0,即△ER+△EP=0.
  对应用功能定理解题的方法及步骤大家这样总结:
  1.充分审题,确定合理的研究对象和过程(用文字说明取什么为研究对象及过程和适用的规律)。2.对研究对象进行受力分析,并判断每个力是否做功以及功值和功的正负,并逐项写出。3.确定始、末状态的动能。4.写出动能定理在所研究过程中的具体表达式并求解。
  大家特别提到在多阶段问题中要有全程观,一般选全过程为研究对象较简便。
  通过比较,大家发现:一般而言,对单个物体,用动能定理较为简便,对多个物体组成的系统,若满足机械能守恒条件,应用机械能守恒定律较为简便。
  总而言之,我们就是通过这些措施逐步深入地引导学生熟练理解和运用功能关系,潜移默化地帮助学生自觉运用能量观点,提高建立物理模型能力。
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