由“机械能守恒定律”的物理意义与物理图像说开去

胡扬洋+李蓓

摘 要：高中物理“机械能守恒定律”的物理意义是不同形式机械能之间的转化。定律的数学推导应呈现机械能转化双向性的物理图像。定律的表述则可采取从反面揭示的方式。教学实现从动力学观点的物理图像到功能观点的物理图景应考虑在教材编写中联系生产与工程实践并采取从一般到特殊的编写顺序。

关键词：机械能守恒；物理意义；教学设计；物理图像；物理图景

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）11（S）-0046-3

1 机械能守恒定律的物理意义

更为深刻地理解高中物理“机械能守恒定律”的教学，需要从理解该条定律的物理意义与物理图像开始。

德国卡尔斯鲁厄（KPK）物理教材中文译者陈敏华博士认为，首先，机械能是不守恒的；其次，守恒是对物理量来说的，而不是对系统来说的。“守恒定律”可以简洁地表述为，守恒量既不会产生也不会消灭。所有守恒定律都是无条件的。当我们说能量守恒时，意味着能量这个物理量不会产生，也不会消灭。或者说，当一个系统的能量增加时，肯定有别的系统减少同样多的能量；当一个系统的能量减少时，肯定有别的系统增加了同样多的能量。所以说，能量守恒与系统无关，即与系统是封闭的还是开放的无关。如果我们不这样来理解“守恒”，我们就不能真正理解“不守恒”。系统的机械能最好说“不变”，而不要说“守恒”。

由此，我们认为，中学阶段的学生本该有更多的机会、重点地学到“守恒”，但是“机械能守恒定律”及其衍生的习题却更多地是在体现“不变”，而没有更多地体现准确的“守恒”。……