高中物理教师必读：动能，动能定理与机械能守恒定律解读

本模块是共同必修模块。在本模块中，学生将通过机械能、曲线运动的规律和万有引力等内容的学习，进一步了解物理学的核心内容，体会高中物理课的特点和学习方法，为以后进一步学习打好基础，为后续模块的选择做准备。在本模块中，学生还将初步了解一些近代物理的内容，这些内容将为学生们进一步了解世界开启一扇窗户。

本模块划分为以下三个二级主题：

·机械能和能源

·抛体运动与圆周运动

·经典力学的成就与局限性

（一）机械能和能源

1.举例说明功是能量变化的量度，理解功和功率。关心生活和生产中常见机械功率的大小及其意义。

通过例子说明功是能量变化的量度，理解功和功率，学生应该会计算功和功率，例如，学生能分析物体移动的方向与力的方向不在一条直线上时力所做的功，会分析汽车发动机的功率一定时，牵引力与速度的关系等，还可以让学生设计实验，测量人在某种运动中的功率等。

生活中有很多增大机械效率的例子，要求学生将机械效率的学习与生活、生产结合起来，关注生活和生产中常见机械效率的大小及意义。

2.通过实验，探究恒力做功与物体动能变化的关系。理解动能和动能定理。用动能定理解释生活和生产中的现象。

要求学生用实验的方法，探究恒力做功与物体动能变化的关系，例如，可以用打点计时器或光电计时器等实验仪器探究恒力做功与物体动能变化的关系等，本条目强调了学习过程，注重了对学生科学探究能力的培养。

要求学生理解动能和动能定理，这意味着要求学生会计算动能，能根据动能定理计算功和动能的变化等，注意不必出现繁难的题目。动能定理在生活、生产中有不少应用，要求学生能用动能定理解释生活和生产中的现象。例如，可以让学生查找资料、访问有关部门，收集汽车刹车距离与车速关系的数据，尝试用动能定理进行解释等。

3.理解重力势能。知道重力势能的变化与重力做功的关系。

本条目要求学生会计算重力势能，知道重力势能的变化与重力做功的关系。学生可以进一步认识重力做功与物体的运动路径无关，只与起点与终点的位置有关，这种认识对学习后续内容有帮助。重力势能的变化与重力做功的关系在日常生活中也随处可见，因此，教学中可以列举一些例子帮助学生理解。

4.通过实验，验证机械能守恒定律。理解机械能守恒定律。用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题。

要求学生通过实验，验证机械能守恒定律，例如，通过打点计时器研究物体在自由下落过程中，动能和重力势能的变化，可以证明两者之和保持不变，再如，用细线悬挂小球的摆动也可以证明机械能守恒定律等。

要求学生理解机械能守恒定律，知道守恒的条件，并能应用机械能守恒定律进行计算。机械能守恒的现象在自然界以及生活与生产中大量存在，要求学生能用机械能守恒定律分析生活和生产中的问题。

5.了解自然界中存在多种形式的能量。知道能量守恒是最基本、最普遍的自然规律之一。

自然界存在多种形式的能量，学生不仅应认识机械能，而且还应认识其他形式的能量，如内能、电磁能、光能、甚至化学能等。能量守恒是最基本、最普遍的自然规律之一，学生对此应该有所认识，这是科学研究方法和科学思想的体现。在教学中可以举例说明在某种条件下机械能守恒，而总体能量的守恒则是更为普遍的自然规律。

6.通过能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性。了解能源与人类生存和社会发展的关系，知道可持续发展的重大意义。

学生应通过能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性。这要求学生不仅知道能量守恒，而且还应了解能量转化与转移是有方向性的。

学生应该知道能量守恒是自然界的普遍规律之一，还应了解能量是可以转化和转移的，例如，电能可以转化为内能，化学能可以转化为内能，内能可以转化为光能等，在这些转化中能量都是守恒的，一个物体从外界吸收多少热能就有多少内能从外界转移给这个物体，能量在转移中也是守恒的。

但是能量的转化和转移却有一定的方向性，例如，机械能可以全部转化为内能，内能却不能在不引起其他变化时全部转化为机械能，再如，热量会自发地从高温物体传给低温物体，但却不能自发地从低温物体传给高温物体，因此这里便出现了提高效率的问题，学生应认识到提高效率的重要性。

本条目还要求学生了解能源与人类生存和社会发展的关系，认识能源危机，关注新能量的开发给人类带来的福利与问题，知道可持续发展的意义，节约能源，具有可持续发展的意识等。

（二）抛体运动与圆周运动

1.会用运动合成与分解的方法分析抛体运动。

本条目要求学生知道什么是抛体运动，会用运动合成与分解的方法分析抛体运动。运动的合成与分解是一种研究方法，通过这种方法可以将曲线运动分解为两个方向上的直线运动，以便问题研究简单可行。例如，可以分别以物体在水平方向和竖直方向的位移为横坐标和纵坐标，描绘做抛体运动的物体的轨迹。

这里的抛体运动未明确是平抛还是斜抛，这为教材编写、教师教学提供了弹性的空间。(www.xing528.com)

2.会描述匀速圆周运动。知道向心加速度。

学生必须知道什么是匀速圆周运动，会描述匀速圆周运动，例如用角速度、线速度、周期等物理量描述这种特殊的圆周运动。知道什么是向心加速度等。

3.能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。分析生活和生产中的离心现象。

首先要求学生知道什么是向心力，向心力与向心加速度的关系，用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。例如，分析自行车拐弯时受到的向心力等，另外还可以让学生调查公路拐弯处的倾斜情况或铁路拐弯处两条铁轨的高度差异。

学生还应知道什么是离心现象，结合所学知识分析生活、生产中的离心现象，例如洗衣机脱水、汽车拐弯时人倾斜等都属于离心现象，进一步了解人们是如何利用离心现象或避免离心现象的。

4.关注抛体运动和圆周运动的规律与日常生活的联系。

本条目要求学生关注抛体运动和圆周运动的规律与日常生活的联系，因为在日常生活中抛体运动和圆周运动的现象比较普遍，强调这两种运动与日常生活的联系，以便学生深入了解这两种运动的规律，这也体现了加强课程内容与生产、生活联系的指导思想。

（三）经典力学的成就与局限性

1.通过有关事实了解万有引力定律的发现过程。知道万有引力定律。认识发现万有引力定律的重要意义，体会科学定律对人类探索未知世界的作用。

通过史实了解万有引力定律的发现过程，这里强调了对物理学发展历程的展示，体现了学科互相渗透的理念。当然学生不仅要了解发现过程，而且还应知道万有引力定律。

万有引力定律的发现具有非常重要的意义，如促使物理学完成了第一次大综合，预测了当时的未知天体，使人造卫星上天等等，万有引力定律的发现让人类对世界有了更多的认识，学生应由此体会科学定律对人类认识世界的作用。

2.会计算人造卫星的环绕速度。知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。

学生应该知道什么是环绕速度，会通过公式计算人造卫星的环绕速度，知道为什么人造卫星不会从天上掉下来。

学生还应知道什么是第二宇宙速度和第三宇宙速度，什么情况下卫星达到第二宇宙速度和第三宇宙速度。

这些内容学生会很感兴趣，因此可以组织学生观看有关人造地球卫星、航天飞机、空间站的录像片等，进一步激发学生的学习兴趣，了解人类在这方面的进展。

3.初步了解经典时空观和相对论时空观，知道相对论对人类认识世界的影响。

在共同必修模块中引入经典时空观与相对论时空观的比较，旨在为学生开启了解近代物理的一扇窗户，让学生了解近代物理的一些核心内容，同时也让学生了解经典物理的一些局限性。

爱因斯坦的相对论是近代物理的支柱之一，学生应该了解相对论时空观的主要思想，了解相对论对人类认识世界的影响。本条目体现了经典物理与近代物理的结合。

4.初步了解微观世界中的量子化现象，知道宏观物体和微观粒子的能量变化特点，体会量子论的建立深化了人类对于物质世界的认识。

在共同必修中引入量子论的一些思想，这有利于学生了解与宏观世界有区别的微观世界，了解近代物理的另一支柱——微观世界的量子论。

本条目要求学生初步了解微观世界的量子化现象，知道微观世界的能量变化与宏观世界的能量变化不同，即不是连续的，而是量子化的。体会量子论的建立是如何促进人们认识物质世界的。本条目也体现了经典物理与近代物理的结合。

5.通过实例，了解经典力学的发展历程和伟大成就，体会经典力学创立的价值与意义，认识经典力学的实用范围和局限性。

本条目要求学生从历史的角度，通过实例了解经典力学的发展历程，了解经典物理的伟大成就及其对人类社会发展带来的影响。例如，让学生了解经典力学对航天技术发展的重大贡献等；再如，让学生比较重物下落与天体运动的多样性与统一性，了解万有引力定律对科学发展所起的重要作用，由此，让学生体会经典力学创立的价值与意义。在实践活动中可以让学生收集我国和世界航天事业发展历史和前景的资料，写出调查报告等。

当然，随着时代的发展，科技的进步，经典力学也逐步显现出一定的局限性，因此，本条目要求学生认识经典力学的实用范围和局限性。这有利于学生整体上了解物理学的发展历程，把握物理学的主要思想。

6.体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用。举例说明物理学的进展对于自然科学的促进作用。

在学习共同必修课程时，学生还应体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用。物理学是一门基础学科，对其他学科的发展发挥了重要的作用，因此，学生应该通过实例了解物理学的发展对自然科学的进步的重要作用。