《上海市中小学物理课程标准》提出了三维课程目标，即知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三维，并对每一维度的目标做出的具体说明。
（1）“知识与技能”要求的分类界定。对科学事实、概念、原理、规律的“认知”可以分为知道（A）、理解（B）、掌握（C）、应用（D）四个层次。“实验”要求分为初步学会（A）、学会（B）、设计（C）三个层次，主要针对学生实验和演示实验。
（2）“过程与方法”要求的分类界定。“过程与方法”维度的要求分为感受、认识、运用三个层次。
（3）“情感态度与价值观”要求的分类界定。“情感态度与价值观”维度的要求分为体验、感悟、形成三个层次。本研究根据现有的《上海市中学物理课程标准》和中学物理课堂教学实践，开展教学目标细化梳理和配套案例说明，目的使课程标准在转化为实施标准时有依据、有参考。其中，教学目标细化梳理将以布鲁姆教育目标分类学和《上海市中学物理课程标准》为依据，而案例说明将使每一课时的教学内容和要求有可参考的表现标准。
2基于教学目标梳理的研究框架形成
目标细化分解案例说明下面是《机械能守恒定律》案例的教学目标设计，强调教学目标的设定和目标的细化分解，分为三维目标综述、目标分解、案例说明三部分。目的使学生明了教学目标，以便独立地进行学习。案例：《机械能守恒定律》教学目标分解与案例分析
（1）知道机械能的概念；会用DIS实验探究机械能守恒定律；理解机械能守恒定律及其条件；能够应用机械能守恒定律解决简单的问题并归纳出解题步骤。①知道机械能的概念。从教材中找出基本概念以及动能和势能相互转化的例子，并填写在表格中。②会用DIS实验探究机械能守恒定律。DIS实验研究动能和势能转化过程中存在怎样的数量关系并分析机械能守恒的条件，写出机械能守恒定律的表达式，能指出实验中存在的问题。③理解机械能守恒定律及其条件。判断各个实例是否符合机械能守恒定律。运用牛顿第二定律和初速为零的匀加速运动公式证明机械能守恒定律。通过不同实例的推导，进一步掌握机械能守恒的条件是只有重力做功。④能够应用机械能守恒定律解决简单的问题并归纳出解题步骤。判断各个实例是否符合机械能守恒定律。课堂例题练习，讨论，归纳总结解题步骤。
（2）通过实验探在动能和重力势能转化过程中，动能和势能的总和保持不变；通过对机械能守恒条件的归纳，经历在不同的现象中寻找共性的研究方法。①探究在单摆摆动时，在动能和重力势能转化过程中，动能和势能的总和保持不变。结合教材能够描述实验的设计思想及其实验步骤、数据处理，并能够分析机械能守恒的条件，写出机械能守恒定律的表达式，能指出实验中存在的问题。②通过对机械能守恒条件的归纳，经历在不同的现象中寻找共性的研究方法。通过对各种实例的研究，归纳出他们中存在的共性，进而获得解决同类问题的共性的研究方法，便于以后将要进行的研究。
（3）在运用机械能守恒定律解决实际问题的过程中，体验学有所得的快乐，并感悟物理与社会生活的紧密联系。①课堂练习与巩固练习相结合，感悟机械能守恒定律在实际生活中的应用。②学生工作单制作：针对教学目标的分解目标教师可精选8道左右的习题，供学生在课堂或课前课后练习。这样可以及时检测教学目标的达成度，精选习题也使学生的学习减负（这里不例举具体案例）。
3总结
关键词：物理教科书；机械能守恒定律；人教版；沪科版
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）24-0136-03
物理是一门研究物质结构、物质相互作用及运动规律的基础自然科学。史实证明，正是它所取得的巨大成就，推动着这人类文明的延续和发展。而物理教科书作为物理学科知识和学生间的连接纽带，是学生获得物理知识的主要来源和教师教学的主要依据，其编写历来受到教育研究者们的重视。本文主要以“机械能守恒定律”为例，从知识分布、插图使用、教材案例和课后习题几方面，对比了人教版高中物理课程标准实验教科书必修2第七章和沪科版高中物理课程标准实验教科书必修2第三章、第四章中相关内容的知识编排及呈现方式的差异，探索两本物理教材中知识的呈现特点。
一、知识分布的比较
“机械能守恒定律”相关知识点在人教版与沪科版两种教科书中的分布比较如表1所示。
“机械能守恒定律”在人教版教材中占一章内容，知识点呈现较为集中、详细，但课时安排较多，增加了教学负担。而沪科版教材将此分为两章，层次较为分明，针对性更强。7课时的安排虽少于人教版，但这样的安排对课堂教学效率提出更高要求。虽然两种版本教科书关于“机械能恒定律”的相关内容分布有所差别，但基本上都涵盖了新课标中要求的知识点，如“功”、“功率”、“做功与能量变化的关系”以及“动能和动能定理”等。作者认为，人教版教材倾向于将与“机械能守恒定律”有关的基本物理量如“功”、“势能”、“重力势能”等优先逐一呈现给学生，而后，在学生学习过这些基本物理量的前提下进一步教学生利用这些知识展开对功能转化以及能量守恒问题的探究。可见，人教版教材更强调物理知识的系统性传授，有助于学生建构扎实的物理基础；而沪科版教材则注重在学生探究“功能转化关系”以及“能量守恒”问题的同时将所需的基本物理量渗透其中，说明其更加注重物理知识间的关联和渗透，这有利于培养学生物理探究思维，但对学生素质提出较高的要求。
二、插图的比较
物理教材中插图的引用为高中物理教学质量的提高发挥了积极作用。插图不仅有助于为学生模拟展现出抽象的物理过程和微观物理现象，还有助于将教材物理知识与学生生活实际特别是爱国热情紧密联系起来[1]，集教育性、趣味性、情感价值观培养于与一体，使学生在生动、形象、趣味的环境中获得物理知识。两本教材中插图使用情况见表2。
对比发现，沪科版教材插图使用总数较人教版教材多12幅，其中包括2幅模型图，9幅实物图和1幅人物图，人物图涉及物理学史。由此，作者认为，沪科版教材更重视利用插图来强化物理知识与实际生活的联系，更强调物理学史的教用价值及其在教材中的渗透。但人教版教材在“机械能守恒定律”这一章首页呈现了一副大尺寸且能反映本章节主题的过山车图片，在给学生带来视觉冲击的同时，突出了本章知识特点，设计精妙。
三、教材案例与课后习题的比较
教材案例与课后习题的呈现在两本教材中也存在着差异。在“机械能守恒定律”相关章节中，人教版共呈现5道教材案例，而沪科版这部分内容的教材案例共13道，分布见表3。
人教版5道教材案例全部涉及计算。，作者认为其更注重学生计算能力的培养，虽然案例题量较小，但内容设计更精练，重点突出，为学生仅通过有限的案例计算就能掌握教学重点提供了可能，同样也为减轻学生课堂负担提供了可能。沪科版教材13道案例中9道计算题，4道分析题。9道计算题中有4道涉及动能定理应用计算，较人教版多2道，可见沪科版教材对“动能定理”相关应用的重视程度。其余案例计算还涉及到重力做功与重力势能以及能量的转化效率，可见覆盖面较广，利于学生强化基础。此外沪科版教材还另设4道分析案例，引导学生对物理现象进行分析、推理，这种设计有利于发挥教材案例对培养学生良好物理思维习惯的功用，同时也利于提高课堂效率[2]。
人教版“机械能守恒定律”章节共28道课后习题，沪科版教材共50道课后习题，见表4。
比较发现，两种版本教材在习题类型设计上相差不大，题型多样，均考查察了学生的多种能力。但习题总量有所差别，人教版题量小，以考查察基础知识为主，题型分布以简答、计算、推断为主，难度适中，有利于由浅及深地强化学生对本章知识的掌握；沪科版多于人教版22道，作者发现与人教版相比，沪科版在每章节后还设有综合习题，多达17道，由此造成二者总题量的差别。作者认为沪科版教材设计章节后综合习题，有助于强化学生物理知识的复习与巩固，有助于学生把握章节知识脉络，是可取之处。沪科版实验类和活动类习题较人教版多，强调培养学生的探究能力和动手能力，要求较高。
四、结论
通过比较分析，作者认为人教版高中物理教材知识点呈现较为集中，强调物理知识的系统性传授，有助于学生建构扎实的物理基础；插图突出章节主题，设计精妙；案例习题题量精练，重点鲜明，强化基础，利于学生由浅入深系统建构物理知识。沪科版教材针对性更强，层次分明，更注重在学生物理探究能力的培养；强调物理知识与实际生活的联系，注重物理学史的教用价值；案例习题题量丰富，内容广泛，注重知识引导和巩固，有益于学生物理思维与探究能力的养成。
参考文献：
[1]兰世书.插图与爱国主义教育[J].中学物理（初中版），1997，（05）.
[2]庞新美.浅谈运用物理教材例题提高教学效率[J].学周刊，2012，（11）.
关键词：高中物理；学习；训练；应用
“学案导学”在高中物理教学中有很多优点，它体现在教学的每一个环节中。现以《机械能守恒定律》一节为例来说。
第一步，提出学习目标，结合新课程标准，紧扣教材，立足于自己所带的学生提出本节的学习目标：①知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化；②理解机械能守恒及其条件；③学会探究机械能守恒定律的实验操作，掌握相关仪器的使用方法。学习目标的提出很符合学生的认知能力和新课标的要求，也为本节课的学习指明了方向。
第二步，学生自学，完成学案中的有关问题。我在本节设置的问题是：①回顾机械能的概念。②打桩机重锤在下落过程中，动能与势能怎样转化？下落的苹果呢？过山车呢？③课本中是如何研究打桩机重锤在下落过程中机械能的关系的？机械能守恒吗？条件是什么？④机械能守恒的表达式是什么？学生自学的同时，应进行适当辅导，使学生较好地掌握教学内容，提高学生的自学能力。辅导学生些什么呢？我认为：第一，指导学生自学的方法。如，机械能守恒有没有条件？能量之间是怎样转化的？引导学生去思考；第二，让学生把自己自学中遇到的问题做一标记，等教师讲解时认真听讲。这一环节学生在课前都应该完成，为课堂教学节省了时间，也是一节课成功的基础。
第三步，讨论交流。在自学的基础上，组织学生讨论学案中的有关问题，对一些简单、易懂的内容只需一带而过，如上面提到的问题①，而教学中的重点、难点问题则应引导学生展开讨论交流，达成共识，如上面提到的问题③④。我在这节课上组织讨论：在只有重力和弹力做功的情况下，机械能守恒定律应该如何表述？你是怎样理解机械能守恒定律的条件“只有重力做功”的？对学生进行引导使其进入教师设计的思维轨道，以达到最高的效率。
第四步，疑难讲解。在学生自学、讨论交流的基础上，根据教学重点、难点及学生在自学交流过程中遇到的问题，进行重点讲解。本节讲解（一）守恒条件：①只有重力（或弹簧的弹力）做功；②受其他外力，但其他外力不做功或做功的代数和为零。（二）机械能守恒定律的表达式为：EK1+EP1=EK2+EP2或ΔE=0等，学生其实已经都把表达式推导出来了，学生在讨论的时候就已经解决了大部分问题，教师起到一个画龙点睛的作用。我认为在讲解过程中，语言要精练、内容要精确、讲解要有针对性，对学生要有启发性。
第五步，当堂训练。紧扣本节课的教学内容和能力培养目标及学生的认知水平我设计了几个小练习：
1.下列运动物体，机械能守恒的有（ ）
A.物体沿斜面匀速下滑
B.物体沿竖直平面内的圆形轨道做匀速圆周运动
C.跳伞运动员在空中匀速下落
D.沿光滑面自由下滑的木块
2.如图1所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，在将弹簧压缩到最短的整个过程中，下列关于能量的叙述中正确的是
（ ）
A.重力势能和动能之和总保持不变
B.重力势能和弹性势能之和总保持不变
C.动能和弹性势能之和总保持不变
D.重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变
3.如图2所示，均匀铁链长为L，平放在距离地面高为2L的光滑水平面上，其长度的1/5悬垂于桌面下，从静止开始释放铁链，求铁链下端刚要着地时的速度。
从课堂反馈来看学生掌握得比较好，能用学到的知识解决问题，达到了学习的目的。当然，学案后面还有针对的练习作业去为学生补缺。
第六步，课堂小结。先让学生自己小结，教师点评，总体回顾本节知识要点，便于学生归纳记忆并巩固所学知识。操作时可以根据课堂内容特点进行详略处理。这个环节可以提高学生的归纳总结能力，使学生系统掌握所学内容。
本课将以科学探究作为教学的突破口，力求将传统教学的“以知识为本”转移到以“学生的发展为本”，体现“知识技能”、“过程方法”、“情感态度与价值观”等目标融为一体的化学教学价值观。在教学过程中先讲解并演示一个实验，接着让学生分组合作探究不同的实验，通过实验探究不但使学生能够较为深刻地理解质量守恒定律而且培养学生的科学探究能力以及严谨求实的科学态度、开拓创新的精神，真正体现教师为主导、学生为主体的双边良性互动效应。(教学内容为人教版新课标教材第五单元课题1《质量守恒定律》第82―89页)
二、教学理念
体验“人人参与，个个成才”的成功感。
三、教学方法
采用合作探究、类比推理的学习方式。
四、教学目标
1.知识与技能 (1)通过实验测定，使学生理解质量守恒定律的原因。 (2)理解并应用质量守恒定律解释化学变化中发生的―些现象。 (3)说出化学方程式所表示的意义，正确书写简单的化学方程式。
(4)通过对质量守恒定律的探究，进一步提高观察、分析实验和总结归纳的能力。
2.过程与方法 (1)通过学生分组实验、探究，培养学生的动手实验能力及观察分析能力。
(2)通过对化学反应实质的分析及质量守恒原因的分析，培养学生研究问题能力和逻辑推理能力。
(3)提高学生实验、思维能力，培养学生定量研究和应用知识解决实际问题的能力。
3.情感态度和价值观 (1)通过自己动手进行试验探索，逐步形成研究问题的科学态度。 (2)通过化学反应中反应物及生成物的测定，逐步形成辩证唯物主义观点。通过练习，培养学生多角度思维的能力，提高学生的思维品质。
(3)培养学生由感性到理性，由个别到一般的认识方法。
五、教学重点、难点
重点
1.通过实验探究，认识质量守恒定律。
2.对质量守恒定律含义的理解和运用。
难点
对质量守恒定律和含义的理解和运用。
六、教具
1.实验用品：天平、烧杯、锥形瓶、玻璃管、小气球、石棉网、坩埚钳、白磷、铁、CuSO4溶液、蜡烛、镁条、火柴等。
2.多媒体播放软件或投影以及相关资料。
七、教学流程 2.质量守恒定律的内容和实质(见课本)。 3.理解和应用质量守恒定律时注意以下几
八、板书设计
1、活动与探究
2.质量守恒定律的内容和实质(见课本)。
3.理解和应用质量守恒定律时注意以下几点：
(1)质量守恒定律是一切化学反应必然遵循的一个定律而且 是针对化学反应(注：物理变化不属于此定律)。
(2)质量守恒定律研究的内容仅是指“质量”不能任意推广到 其他物理量，它强调的是“质量守恒”。
(3)守恒的数量是“总质量”，是指“参加反应”的所有反应物 和“反应生成”的所有生成物的总质量。
(4)守恒的范围是：“参加反应的各物质”和“反应生成的各物 质”，强调“参加”和“生成”，即运用此定律时其他没有参加化学 反应的物质，不能计算在内。
(5)宏观上“物质的总质量”和“元素的种类”不变；微观上“原 子的种类”、“原子的个数”、“原子的质量”不变，“分子的种类”可 能改变。
4、化学方程式的定义、读法和意义(见课本)。
关键词： 质量守恒定律 适用 化学变化
教学中，有些教师强调“质量守恒定律”只适用于化学变化，物理变化不适用此定律。对此说法，笔者有一些疑问：“质量守恒定律”通俗地说就是“物质不灭定律”，这是一个大家都知道的公理，怎么会不适用于物理变化？我国著名的科普作家叶永烈是这样描述“物质不灭定律”的：“物质虽然能够变化，但是不能消灭或凭空产生。”这里所指的变化，当然包括物理变化和化学变化。
为了调查这种说法在初中化学教师中的认可情况，笔者又进一步上网搜索“质量守恒定律”的教学设计和相关作业，竟然发现有不少相关教学设计都强调“质量守恒定律”只适用于化学变化而不适用于物理变化，还搜索出相关的习题。
如网上有这样一道题目，100克水与100克酒精混合等于200克的酒精溶液，这一现象能否用质量守恒定律解释？其给出的答案是不能。原因是根据教科书上的质量守恒定律，“参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和”，而水与酒精混合不是化学反应，所以不适用于质量守恒定律。原本质量守恒定律是一个普遍适用的公理，物理变化、化学变化都适用，只是在化学变化中，具体定义为“参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和”。怎么能片面地解释为只有化学变化适用？
部分初中教师之所以会这样认为，据说是源于某地某次中考出现了一道这样的考题。而对这种有明显科学性错误的题目，我们的教师竟然盲从，迷信所谓的专家权威，以讹传讹地教授给学生。
笔者想起了亚里士多德的名言：“吾爱吾师，但吾更爱真理。”亚里士多德是柏拉图的学生，而柏拉图是当时最著名的大哲学家，当别人问起他为什么要与老师的意见相左时，他作出了上述回答。新课程要求教师要培养学生的探究能力、问题意识，但是教师只有具有不唯上、不唯书、只唯实的科学精神，才可能培养出学生的问题意识、探究能力。如果教师自己都不去独立思考，没有问题意识，那么培养学生的探究能力和科学精神就只能是一句空话。所以教师要加强自己的专业修养，要理清概念的外延与内涵。现将“质量守恒定律”的相关资料附后，以供同行参考。
［附1］质量守恒定律简解
自然界的基本定律之一。在任何与周围隔绝的物质系统（孤立系统）中，不论发生何种变化或过程，其总质量保持不变。18世纪时法国化学家拉瓦锡从实验上了燃素说之后，这一定律始得公认。20世纪初以来，人们发现高速运动物体的质量随其运动速度而变化，又发现实物和场可以互相转化，因而应按质能关系考虑场的质量。质量概念的发展使质量守恒原理也有了新的发展，质量守恒和能量守恒两条定律通过质能关系合并为一条守恒定律，即质量和能量守恒定律。
［附2］质量守恒定律的发现
现在我们称质量守恒定律为罗蒙诺索夫―拉瓦锡定律。拉瓦锡在1789年给这个定律下了定义：“……由于人工的或天然的操作不能无中生有地创造任何东西，因此每一次操作中，操作前后存在的物质总量相等，且其要素的质与量保持不变，只是发生更换与变形，这可以看成为公理。”他的著作使该定律得到广泛的承认。但是，这一定律是由罗蒙诺索夫在1748年发现的，并于1756年用实验证明的。俄国化学家罗蒙诺索夫把锡放在密闭的容器里煅烧，锡发生变化后生成了氧化锡，但容器和物质的总质量在反应前后并没有改变。经过反复的实验，都得到相同的结果。于是罗蒙诺索夫认为在化学变化中物质的质量是守恒的。但他的这一发现并没有引起科学家们的注意，直到1777年法国化学家拉瓦锡做了同样的实验，也得到了同样的结论，这一结论才获得广泛认可。但要确切证明或否定这一结论，都需要极精确的实验结果，而拉瓦锡时代的工具和技术都不能满足严格的要求，所以后来又有不少科学家用更精确的方法证明这一定律。直到1908年德国化学家郎道耳特及1912年英国化学家曼莱做了精确度极高的实验来验证这个结论，反应前后的质量变化小于一千万分之一，这个误差是在实验误差允许范围之内的，从而使质量守恒定律确立在严谨的科学实验的基础上，科学家们才一致承认了这一定律。
［附3］质量守恒定律的发展
1905年，爱因斯坦发现了狭义相对论。他指出，物质的质量和它的能量成正比，可用以下公式表示：E=mc2式中E为能量；m为质量；c为光速。
【关键词】电磁感应 综合问题 观点 效用
电磁学是高中物理课程教学中的重点和难点，电磁感应与力学综合题是每年高考必考试题之一，这类试题多数以压轴题的形式出现，对学生的逻辑思维能力要求较高，给不少学生带来了麻烦；笔者从自身的教学实践出发，借助于几道典型的案例分析，从三个角度重点阐述处理这类问题的具体方式与手段，希望能给读者带来一定的帮助。
一、根据“力学的观点”处理电磁感应与力学综合试题
只要涉及到速度、加速度、运动状态的判断等情况，应当牢牢树立“瞬时”的意识，分析清楚受力情况，进行清晰的受力分析，并通过牛顿第二定律和运动学公式列出方程求解。并且在这个过程中要特别注意无具体数据时产生的多解情况。
例1：如图1所示，导体棒 可在竖直平面内足够长的金属导轨上无摩擦的滑动，导轨间距 ，导体棒 的电阻为 ，质量 ，匀强磁场垂直于纸面向内且 ，当导体棒自由下落 时，立即接通电键 ，试求：（1）分析电键接通后 棒运动情况；（2）最终 棒匀速下落的速度为多少？
解析：（1）电键 闭合的瞬间 速度 则 大于重力 则 即 向下做加速度不断减小的加速运动，直至安培力等于重力时变成匀速直线运动。（2）匀速运动时： 即
点评：本题主要考查力与运动相关知识和规律，解题的关键在于利用牛顿第二定律分析导体棒 运动特点，抓住瞬时速度和加速度发分析，值得注意的是导体棒切割磁感线构成回路时棒存在一定的初速度，必须要先判断安培力与重力的关系，才能确定运动的特征。
二、根据“能量的观点”处理电磁感应与力学综合试题
能量守恒定律是自然界的普遍规律之一，在电磁感应与力学综合试题中应该充分认识到：“摩擦力做功，有内能升高；重力做功，可能有机械能参与转化；安培力做功就实现电能与它形式的能转化”，利用能量守恒定律进行处理综合试题是可取的办法之一。
例2：如图2-甲所示，放置在光滑绝缘水平面上的正方形金属线框边长 ，质量 ，整个装置放在方向竖直向下，磁感应强度为 的匀强磁场中，线框的一边与磁场边界 重合，线框在水平力作用下由静止开始向左运动，经过 线框被拉出磁场，线框中电流与时间的变化图像如图2-乙所示，在此过程中：（1）通过线框导线截面的电量和线框的电阻；（2）水平力 随时间变化的表达式；（3）若在线框被拉出的 过程中水平力 做功为 ，则在此过程中线框产生的焦耳热为多少？
解析：（1）由 图像可得在 内通过线框导线截面的电量为图线与 轴围成的面积， ；由于 则 ；（2）感应电流 即 ，由 图像可知 则 ，根据牛顿第二定律得到： 即 （ ）；（3）线框从磁场中拉出的瞬时速度 ；根据能的转化和守恒定律，线框中产生的焦耳热
点评：本题涉及牛顿运动定律、电磁感应、运动学规律、能量守恒、图像知识等方面的考查，综合性比较高，题目中加速度恒定是本题的明显特征之一，对学生利用所学知识处理实际问题的能力要求较高，提醒一线教师在平时的教学中应该注意培养学生的综合素质能力。
三、根据“动量的观点” 处理电磁感应与力学综合试题
例3：如图3所示，质量为 的金属杆放置于导轨间距为 的光滑的平行导轨上，导轨左端连接的电阻阻值为 ，其他电阻不计，磁感应强度为 的匀强磁场垂直于导轨平面，现给金属杆一个水平向右的初速度 ，然后任其运动，导轨足够长，试求：（1）电阻 上产生的最大热量；（2）金属杆在导轨上向右移动的最大距离是多少？
解析：（1）金属杆在安培力的作用下，最后处于静止状态。由能量守恒得电阻 上产生的最大热量为： ；（2）金属杆运动至最大距离的过程中通过导体棒截面的电量 ，对棒运用动量定理可得： 即 则
点评：本题主要考查能量守恒、动量定理等知识和规律，解题关键之处是确定通过金属棒的电量，从两个方面求出电量，建立等量关系进行求解，要求学生平时注重物理规律的理解和应用。
总而言之，高中物理电磁感应与力学综合问题是高中物理的难点，对于物理问题的处理，以上三种观点的处理方式并不是孤立的，在处理实际问题的时候，常常会综合、灵活的运用它们，从而获取最佳的解题方案，作为一线的高中物理教师在平时的教学中，应该多角度引导学生理解处理问题的有效方法与规律，进而促进课堂教学效率的提升。
【参考文献】
物理课程是工科各专业的一门专业基础课。通过本课程的学习，学生在掌握基本物理规律的基础上，熟悉物理知识在实际生产生活中的应用，了解物理知识在后续专业课程的作用。在苏州大学出版社出版的五年制高等职业《物理》（第一册）中，第5章第五节“机械能守恒定律”的探究建立在前面所学知识的基础上，而机械能守恒定律又是普遍的能量守恒定律的一种特殊情况。教材通过多个具体实例，说明势能和动能，先猜测动能和势能的相互转化的关系，引出对机械能守恒定律及守恒条件的探究，由定性分析到定量计算，逐步深入，最后得出结论，并通过应用使学生领会定律在解决实际问题时的优越性。
2 学生分析
学生在初中已经了解动能和势能的概念，动能和势能可以相互转化。通过本章前面几节的学习，学生加深对动能和势能的概念理解，知道重力做功与重力势能的关系，并会运用动能定理解决简单的问题。但中职学生物理水平普遍不高，学习物理的能力不强，本设计力图通过生活实例和物理实验，展示相关情景，激发学生的求知欲，引出对机械能守恒定律的探究，体现从“生活走向物理”的理念，通过建立物理模型，由浅入深进行探究，让学生领会科学的研究方法，并通过规律应用巩固知识，体会物理规律对生活实践的作用。
3 教学目标
3.1 知识与技能
1）通过演示实验，让学生知道物体的动能和势能可以相互转化。2）通过对物体做自由落体的例子分析、推导，得出物体做自由落体的机械能守恒；并理解机械能守恒定律的内容，知道它的含义和适用条件。3）在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式。
3.2 过程与方法
1）通过学习机械能守恒定律的推导过程，学会研究物理的科学方法。2）通过对机械能守恒定律的理解，学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒；学会运用能量转化和守恒来解释物理现象及分析问题的方法。
3.3 情感、态度与价值观
1）通过实验及物理现象增加学生对物理知识规律的求知热情；2）通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题。
4 教学重点
1）掌握机械能守恒定律的推导、建立过程，理解机械能守恒定律的内容；2）在具体的问题中能判定机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式。
5 教学难点
1）从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件；2）能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒，能正确分析物体所具有的机械能，尤其是分析、判断物体所具有的重力势能。
6 教学方法
演绎推导法、分析归纳法、讨论法。
7 教具
滚摆（或溜溜球）、铁球、圆形轨道（过山车模型）、细线、钢球、投影片、弹簧振子。
8 教学过程
8.1 复习提问，导入新课
1）教师提问。本章我们已经学习了哪几种形式的能？动能定理的内容和表达式是什么？物体重力做的功与重力势能的变化之间有什么关系？
2）学生回答。本章我们已经学习了动能、重力势能、弹性势能。动能定理的内容：合力对物体所做的功，等于物体动能的改变量。表达式：W合=EK1-EK2。物体重力做的功与重力势能的变化之间的关系：物体重力做的功等于重力势能的减少量。
3）教师总结。动能定理中物体动能的改变量是物体的末动能减去初动能，定理的表达式：W合=EK1-EK2。物体重力做的功与重力势能的变化之间的关系中的重力势能的减少量是初位置的重力势能减去末位置的重力势能，关系表达式：WG=EP1-EP2。动能、重力势能、弹性势能统称为机械能，本节课我们就来研究有关机械能的问题。提出课题：机械能守恒定律。
8.2 进行新课
1）举例分析机械能之间的相互转化。
演示实验1：滚摆
演示实验2：过山车模型（铁球从圆形轨道某一高度滚下）
引导学生分析得出：通过重力做功，物体的动能和重力势能之间可以相互转化。
展示图片“撑杆跳高”“拉弓射箭”，引导学生分析得出：通过弹力做功，物体的动能和弹力势能之间可以相互转化。
总结结论：机械能之间可以相互转化。
2）探寻机械能之间相互转化所遵循的规律。
①定性分析。
演示实验3：钢球用细绳悬起，请一学生靠近，将钢球偏至他鼻子处释放，钢球摆回时，观察该生反应。（调节课堂气氛，激发学生学习的兴趣。）释放钢球后，钢球来回摆动，摆回到该生鼻子处返回，不会碰到鼻子。
演示实验4：将小钢球用细线悬挂一端固定在黑板上部，把小球拉到一定高度的A点，然后放开，让小球在同一平面内摆动。观察到小球可以摆到跟A点等高的C点，如图1甲。再用一钉子固定在小黑板上某点挡住细线，再观察，发现小球虽然不能摆到C点，但摆到另一侧时，也能达到跟A点相同的高度，仍等高，如图1乙。
问题1：这个小实验中，小球的受力情况如何？各个力的做功情况如何？能量转化情况？问题2：小球摆动过程中总能回到原来高度，好像“记得”自己原来的高度，说明在摆动过程中有一个物理量是保持不变的，是什么呢？
学生观察演示实验，思考问题，发表见解：“小球受重力和绳的拉力，绳的拉力不做功，只有重力做功。下降时，重力做正功，重力势能减少，动能增加；上升时，重力做负功，重力势能增加，动能减少。小球摆动过程中总能回到原来高度，说明重力势能与动能的总和保持不变，也就是机械能保持不变。”
②定量分析推导。提出研究方法：在探究物理规律时，应该是由简单到复杂，逐步深入，先对简单的物理现象进行探究，然后加以推广深化。在动能与势能转化的情景中，自由落体（只受重力）应该是比较简单的。
投影片如图2所示，质量为m的物体自由下落过程中，经过位置1时，高度h1，速度v1；下落至位置2时，高度h 2，速度v2。引导学生思考分析：若不计空气阻力，分析物体由h1下落到h2过程中机械能的变化。
分析：质量为m的物体自由下落过程中，只有重力做功，根据动能定理，有WG=mv22-mv12。下落过程中重力对物体做功，重力做功在数值上等于物体重力势能的变化量。取地面为参考平面，有WG=mgh1-mgh2。由以上两式可以得到mv22-mv12=mgh1-mgh2①。移项得mgh1+mv12=mgh2+mv22②，即EP1+EK1=EP2+EK2，E1=E2。引导学生讨论式①的含义是什么？式②的含义又是什么？
在表达式①中，左边是物体动能的增加量，右边是物体重力势能减少量，该表达式说明：物体在下落过程中，重力做了多少正功，物体的重力势能就减小多少，同时物体的动能就增加多少。在表达式②中，左边是物体在初位置时的机械能，右边是物体在末位置时的机械能，该式表示：动能和势能之和不变即总的机械能守恒。
3）分析机械能守恒的条件。举例分析：物体沿光滑斜面下滑，上述结论是否成立；物体沿光滑曲面下滑，上述结论是否成立。由学生推导、分析：物体沿光滑斜面或光滑曲面下滑时，受重力和支持力作用，支持不做功，只有重力做功，由动能定理和重力做功，同样得出动能和势能之和即总的机械能保持不变。
演示实验5：弹簧振子（水平方向）来回振动。引导学生分析得出：在只有弹力做功的情形下，系统的动能和弹力势能可以相互转化，总的机械能也保持不变。
演示实验6：竖直弹簧振子的振动。引导学生分析得出：只有重力和弹力做功的情形下，系统的动能和重力势能、弹力势能相互转化，总的机械能也保持不变。
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4）归纳结论。在只有重力和弹力做功的情况下，物体（系统）的动能和势能可以相互转化，物体机械能总量保持不变。这个结论叫做机械能守恒定律。
8.3 巩固拓宽
【投影片】
1.分析下列情况下机械能是否守恒
A.跳伞运动员从空中匀速下降的过程
B.重物被起重机匀速吊起的过程
C.物体做平抛运动的过程
D.物体沿光滑圆弧面下滑
【分析】机械能守恒的条件：物体只受重力或弹力的作用，或者还受其他力作用，但其他力不做功，那么在动能和势能的相互转化过程中，物体的机械能守恒。依照此条件分析，AB项均错。答案：CD。
2.某人站在h1=10 m高的阳台上，以v1=10 m/s的速度随意抛出一个小球，如果不计空气阻力，求小球落地时速度的大小。
【分析与解答】小球被随意抛出，可能上抛、斜抛或斜下抛，方向不定，用牛顿第二定律难以求解落地时的速度大小。本题用机械能守恒定律来解。
小球在空中飞行过程中，只有重力做功，机械能守恒。取地面为零势能面，小球被抛时，重力势能mgh1，动能mv12；小球落地时，重力势能mgh2=0，动能mv22。根据机械能守恒定律，mgh1+mv12=mgh2+mv22，得mgh1+mv12=mv22，所以v22=2gh1+v12=2×9.8×10+102，v2≈17.2 m/s。
引导学生分析总结此题的解题要点、步骤。机械能守恒定律不涉及运动过程中的加速度、时间及速度方向，用它处理问题要比牛顿定律方便。运用机械能守恒定律解题的基本步骤：1）审题，明确研究对象；2）对研究对象进行受力分析，并分析各力做功情况，判断是否符合机械能守恒条件；3）（符合）选取零势能面，找出物体初、末两状态的动能和势能；4）根据机械能守恒定律列等式，求解。
8.4 总结（略）
8.5 作业布置
1）课本P131知识研读；2）课本P132思考与练习“1.2”。
8.6 板书设计
5.5 机械能守恒定律
1、机械能
定义：动能、重力势能、弹性势能统称为机械能
总的机械能：E=EK+EP
2、机械能之间可以相互转化
3、机械能守恒定律
1）内容：在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。2）数学表达式：mgh1+mv12=mgh2+mv22或EP1+EK1=EP2+EK2。
4、机械能守恒条件
1）物体只受重力或弹力的作用；2）物体除受重力或弹力的作用外，还受其他力，其他力不做功或所做功的代数和为零。
5、运用机械能守恒定律解题的基本步骤
关键词：对称性；物理学；具体表现
随着物理学的不断发展，人们对自然界规律的认识也逐渐深入，一些原本看似无关紧要的东西却日益变得举足轻重起来，物理学中的对称性便是其中之一。物理学从过去单纯地将对称性看作对物理现象的一种限制，转向把它确立为物理定理的一块基石。加利福尼亚大学教授阿・热在《可怕的对称》一书中指出“没有对称性思想的引导，当代物理学家将无法工作”。诺贝尔物理学奖得主李政道教授指出：“艺术和科学，都是对称和不对称的巧妙组合。”可见，对称在物理学中扮演着非常重要的角色。本文试图对物理学的一些科目中的对称性思想进行一番分析，以引起大家对对称性的重视。
一、关于对称性
（一）对称与对称破缺
日常生活中大家可以看到许多对称的例子，例如，人体和许多特定的生物体形态，以及自然界中的矿物晶体，雪花的形状等。大家还可以注意到许多建筑和美术设计的图案也都具有对称性。之所以有如此多的对称的例子，那是因为人们认为对称是一种美。
但仔细看来，人们并不满足于绝对意义上的对称，总是在整体的对称中设置局部的不对称，即对称性被破坏了，物理学上称这种情况为对称破缺。
（二）对称的分类
根据上述的对称定义，不同的对称操作对应着不同的对称性，如体系A经空间平移后变为体系B，若A、B等价，则空间平移就是一种对称操作；若体系A经时间平移后变为体系B，若A、B等价，则时间平移就是一种对称操作，等等。常见的对称操作主要有：空间操作：转动、平移、空间反演等；时间操作：时间平移、时间反演等；其它：置换、电荷共轭变换等。
当然，操作的类型远不止于此，这里列举的仅是一些比较简单的，其它的操作会在下面的论述中逐步指出。
（三）对称性和守恒律
守恒量和守恒律是物理研究的一个重要内容，守恒律常被看作是最基本的自然定律，它以确定的可靠性和极大的普遍性预言着哪些过程是允许的，哪些过程是禁戒的，它为物理学的研究指明了方向。
1918年德国女数学家尼约特发表了著名的将对称性和守恒律联系在一起的定理，即每一种自然界的对称性都可得到一种守恒律。该定理揭示出了守恒律产生的原因，即守恒律是自然界的对称性所导致的。根据法国物理学家皮埃尔・居里的对称性原理，对称的原因产生守恒的结果。若将自然界中的某一对称性看作原因，则必有作为结果的一个守恒律。如：系统总机械能函数对空间坐标系平移的对称性导致了动量守恒定律。
二、对称性在物理学中的具体表现：
将对称应用于物理学的研究对象不仅仅是图形，还有物理量，物理定律等。下面我就物理学主要学科中所蕴含的对称性思想试作浅述，希望能引起大家对对称性的重视。
（一）力学
力学是一门基础学科，从牛顿到爱因斯坦，力学由绝对时空观发展到了相对时空观，相应地也就有了经典力学和相对论力学。
在经典力学中，有许多相对性思想，伽利略变换便是一个典型。若将质点系加速度视为一个物理量，伽利略变换视作一个操作，则经伽利略变换后，加速度保持不变，故质点加速度对伽利略变换的不变性可视为加速度对伽利略变换具有对称性。牛顿第二定律F=ma对惯性系A成立，对惯性B亦成立，而惯性系A、B的变换满足伽利略变换，故牛顿第二定律具有伽利略变换对称性。而若将动量视为一个物理量，伽利略变换视为一个操作，由于从不同参考系中观察到的动量不同，故动量不具有伽利略变换不变性，但动量守恒律由于对不同的惯性系均成立，故动量守恒定律对伽利略变换具有对称性。
相对论力学本身就是爱因斯坦考虑对称性的产物，近代物理学家十分重视物理美，即对称、简单、和谐等，他们认为支配自然界的规律应该是简单的、对称的。基于对称性，爱因斯坦认为对描述一切物理过程，包括物置变动，电磁以及原子过程的规律，所有的惯性系都是等价的，只是不同的物理过程对应着不同的操作而已，如力学规律关于伽利略变换对称，而电磁规律关于洛伦兹变换对称。
（二）光学
光学可以分为几何光学和波动光学，在几何光学中平面镜所成像与物体关于镜面对称，这即所谓的镜像对称，它在物理学中有着重要的运用，如宇称、电像法等。光速作为一个物理量，具有时空对称性。不论昨天、今天，还是明天，不论是中国、美国，还是其他星球，光速在同一介质中的速度都是恒定的，所以光速具有时空对称性。
（三）粒子物理学
粒子物理学是一门新兴学科，它主要研究基本粒子以及它们间相互作用的规律，在粒子物理学的研究中对称性很重要，许多问题本身研究的就是对称问题。
宇称是粒子物理研究的一个重要概念，宇称是一种函数的性质，在物理学中也是函数所代表的物理状态的性质。对函数u=u（x），若u（-x）=u（x），则u（x）的宇称是偶性的，若u（-x）=-u（x），则u（x）的宇称是奇性的。物理学家把宇称看作粒子的一种基本性质，相当于自旋电荷的质量等。研究宇称对我们掌握粒子的性质，以及粒子的分类都有重要作用。宇称守恒定律反映了粒子间相互作用的一种性质，在已知的相互作用中，强相互作用和电磁相互作用中，宇称守恒；而弱相互作用中，宇称不守恒，这说明了弱相互作用有一种特殊性质。
（四）量子力学
量子力学被认为是二十世纪的三大发现（量子力学，相对论，生物DNA双螺旋结构）之一，它以全新的理论使人们重新审视自然规律。对称性思想可指导我们对未知领域进行搜索，并据此提出合理假设，特别是量子力学所研究的微观结构，用实验研究很不方便，所以很多时候可以先用理论进行研究，再用实验验证。物质波粒二象性的发现正是遵循着这条规律，当初德布罗意正是在对称性的指导下，预言了物质的波粒二象性。
通过上面的分析，大家可以看出，物理学的各个分支学科蕴含着丰富的对称思想，研究对称性对于我们掌握物理规律，探索或发现未知领域的新情况起着重要作用。从对称性的角度出发分析和解决问题，是当今在前沿工作的物理学家习惯采用的方法。因此，在基础物理的教学中，适当介绍一些在前沿工作的物理学家正在使用的概念、理论和方法，对于物理的学习是非常有必要的，而据我所知，许多教师和学生在物理学的教与学中，对此漠然视之，所以我撰写此文，希望能够引起大家对对称性的重视。
参考文献
