朱建廉南京市金陵中學 （210005）
背景：在《普通高中課程標準實驗教科書物理必修2》（人民教育出版社課程教材研究所物理課程教材研究開發中心編著、人民教育出版社2023年11月第2版）中，於第七章《機械能守恆定律》的第1節安排了題為「追尋守恆量」的相關內容。本節課的授課物件是「國家級示範高中」的高一年級學生。
考慮到教學內容的相應特徵，同時也考慮到授課物件的相應特徵，故而設計並實施了本節課展示如下的教學。
過程： 1、引入
師：從這節課起，我們開始學習《第七章機械能守恆定律》。這節課的任務是完成這一章的第一節內容的相應學習。
（板書課題：7-1 追尋守恆量）
師：老師建議：首先針對這節課的標題做一點研究。
生：……
師：怎麼剛開始就冷場呢？
生a：老師，我們不明白：關於這「5個字」能研究出什麼名堂呢？您能給點啟發嗎？
師：好！那我就把這「5個字」的標題讀一遍吧——追尋……守恆量。
生a：哦！老師是想讓我們針對標題的結構進行分析，是嗎？
師：……
生a：「追尋」，這是乙個行為動詞；「守恆量」，作為「追尋」的賓語實際上就應該理解為是「追尋」的目標或物件。老師，是嗎？
師：大家看呢？
生：（大部分）是！
師：是的！我們在這節課中所要做的工作就是所謂的「追」與「尋」；我們所要「追」的是某個「量」、所要「尋」的是某種「守恆量」。有誰能夠針對「守恆量」談一談認識嗎？
生b：「守」，意思是「保持」；「恆」，意思是「不變」；「守恆量」，指的就應該是「保持不變的量」。
師：……哎！對b同學如此精彩的表述怎麼沒有反應呢？
生（全體）：（掌聲）
師：弄清了「守恆量」的確切的含義，明確了「追尋守恆量」的實質性任務。接下來就應該思考如下兩個問題：
第一，我們有必要做這件事嗎？（板書小標題：1、追尋守恆量的必要性分析）；第二，我們怎樣去做這件事呢？
（板書小標題：2、追尋守恆量的示範性案例）。
2、追尋守恆量的必要性分析
師：讓我們先行閱讀兩段文字。
展示：兩段文字
（注：第一段文字是教材中的「章首語」；第二段文字則選自授課教師的**。在展示第二段文字作者姓名時激起了輕鬆的笑聲。閱讀思考時間約2分鐘。）
師：閱讀上述兩段文字，有些什麼體會、或者有些什麼質疑嗎？
生c：這兩段文字解決了「追尋守恆量的必要性問題」。
師：何以作此判斷？
生c：既然自然界存在著「守恆量」，我們當然就有必要去追尋它；既然自然界的規律中有「守恆定律」的表現形式，我們當然就有必要去研究它。
師：很好！因為「有」，所以「追尋」與「研究」就成為必要。還有人能再更具體、更深入的談一談你的感悟、體會或質疑嗎？
生d：老師，你的「x = y」和「x = x」指的是什麼意思？
師：有人能幫我予以解釋嗎？
生e：我覺得老師是想用「x」或者「y」表示某一種物理量、或者是表示某幾個物理量的某一種組合。「x = y」是指等式兩端的物理量及其組合方式不同；「x = x」則是指等式兩端的物理量及其組合方式相同。
老師，這樣的理解對嗎？
師：對！能舉些例項嗎？
生e：能！牛頓第二定律就是形如「x = y」的因果規律，這一章將要學習的機械能守恆定律就是形如「x = x」的守恆定律。
師：很好！「f = ma」，反映了力與加速度之間的「因果關係」；「e1=e2」，表現出在一定條件下機械能的「守恆特徵」。
生f：其實，類似的規律還很多。
師：請舉例。
生f：歐姆定律和動量守恆定律。
師：是的，這樣的例項很多很多，就不要再列舉了。現在我們集中精力思考一下：難道我們追尋「守恆量」、研究「守恆定律」僅僅是因為它們的客觀存在嗎？
生：……
師：促使我們對「守恆量」的追尋、對「守恆定律」的研究還有其他的原因嗎？
生g：老師，促使我們追尋「守恆量」的原因是不是因為它比較簡單？
師：我們不妨對兩種形式的規律進行比較。
展示：兩種形式基本規律的比較
師：通過上述**、分析與比較，誰來對「追尋守恆量的必要性分析」作總結性發言？
生（部分）：e同學。
師：好的，就請e同學來總結吧。
生（全體）：（掌聲）
生e：由於「守恆量」的「存在」和「簡單」、由於「守恆定律」的「形式簡潔」和「應用方便」，所以追尋「守恆量」和研究「守恆定律」應該被認為是非常必要的，而且也是非常重要的。
3、追尋守恆量的示範性案例
師：總結的很好！既然追尋「守恆量」和研究「守恆定律」被認為是必要的、重要的工作，那我們就應該在「追尋」與「研究」的具體操作中去體驗相關的操作過程、去探索相應的操作要點。
我們先得做什麼？
生：……？
師：既然「守恆量」是在某個具體的過程中表現出其「守恆特性」，那麼我們追尋「守恆量」的工作應該從何處開始呢？
生h：我們首先應該確定某個具體的過程，然後在這個過程中去追尋「守恆量」。
師：是嗎？
生（全體）：是！
師：好！那就讓我們通過演示實驗來展示這個過程吧！
演示過程：（邊演示，邊描述）
師：同學們請注意：參與我們所考察的過程的物理模型是用細線懸掛於o點處的小球；開始小球靜止於最低點處而懸線呈豎直方向；當把小球拉開使懸線與豎直線夾某個角度而由靜止釋放，小球就開始進入我們所要考察的那個過程了。
相應的過程如圖1中（a）所示，在這過程中，小球蕩過去、蕩過來；蕩過去、蕩過來；蕩過去、蕩過來；……
生（全體）：（笑聲）
師：笑什麼？大概是在笑老師一邊做作動作、一邊重複的說著「蕩過去、蕩過來；……」這六個字。是嗎？
生（全體）：是！
師：老師不怪大家，因為老師的「言」與「行」確實都有點可笑。可是，有誰想過老師究竟是在幹什麼了嗎？
生：……？
生i：老師是想通過剛才的「言」與「行」生動的描述那個過程。是嗎？
師：知我者，i同學也。其實，對過程的研究往往是從對過程的描述開始。注意：這句話可以作為警句記下來……
生（全體）：（笑聲）
師：只是，老師剛才對過程的描述雖然比較生動，但不夠精細（注：「精細」兩個字咬的很重）。誰能幫我？
生j：老師，對過程作這樣的描述是不是要更精細些——蕩下去、蕩上來；回頭蕩下去、蕩上來。
師：……過程結束了嗎？
生j：沒有。
師：那怎麼不繼續說下去？
生j：因為下面都是重複性過程，所以就不必再說下去了。
師：非常好！描述不僅精細，還很理性。如果將過程呈現在某種特定的背景中，我們對過程的描述可能會更精細、更全面、更理性。
展示背景：取下實驗裝置背景板上的一層白紙而顯現出第二層背景如圖1（b）所示。
師：在背景板上加上一條水平線，仔細觀察小球的擺動過程中的細微變化，我們就應該能夠把過程描述的更精細、更全面、更理性。誰來？
生k：小球自a點靜止釋放，先加速盪到最低點b而獲得最大速度，接著又減速盪到與a點等高的c點而速度減為零，然後又回頭加速盪到最低點b而獲得最大速度，接著又減速蕩回到a點速度減為零而完成乙個週期的運動。接下來的運動過程就是不斷重複上述階段的運動。
師：對k同學如此精細、如此全面、如此理性的描述應該有點表示吧？
生（全體）：（掌聲與笑聲）
師：別高興太早——沒事你可以偷著樂，現在我們的事情還遠遠沒完呢！我們可以從k同學如此精細、如此全面、如此理性的描述中獲得些什麼呢？
生：……？
生l：老師，我覺得可以從k同學的描述中概括出小球擺動過程中的乙個特徵：蕩下來時速度變大；蕩上去時速度變小。
師：哦！原來我們所考察的這個過程具備著這樣的特徵：小球的「速度大小」和「位置高低」之間存在著「此消彼長」的關係。是嗎？
生（全體）：是！
師：再送大家一句警句：過程中兩個量的「此消彼長」是過程中存在著「守恆量」的必要條件。老師的分析有道理嗎？
生m：老師的分析有道理，老師送給我們的「警句」對我們也有啟發。可「必要條件」畢竟不能等同於「充要條件」呀？
師：那怎麼辦呢？
生m：那必須對「消」與「長」作定量比較。
師：怎樣在位置降低了0.8m的「消」與速度增加到4m/s的「長」之間實施定量比較呢？
生m：？
師：我用8斤蘿蔔換你4斤青菜，怎樣知道在這次交換中我究竟是賠了、還是賺了呢？
生m：老師，如果蘿蔔單價是1元/斤而青菜單價是2元/斤，您就不賠也不賺。
師：……再說下去呀！
生m：哦！我知道了：對於不同物理量的「消」與「長」的定量比較，必須將它們轉換為同乙個物理量才能夠進行。
師：太好了！大家可以記下來，這是m同學送給大家的「警句」。
生（全體）：（笑聲）
師：顯然，接下來我們需要思考的問題就是：小球的「速度大小」和「位置高低」之間的「消」與「長」可以、或者說應該用什麼量來統一度量呢？
生n：能量！
師：你到是個急脾氣。你怎麼知道的呢？
生n：書上寫著呢。
師：既然課本上寫著，那就給大家一點時間看看課本上究竟寫了些什麼吧。
（學生閱讀課本約2分鐘）
師：好了！誰能說一說課本上都寫了些什麼？課本上的相關內容對我們所考察的過程又意味著什麼？
生o：物體由於被舉高而具有的能叫重力勢能；物體由於運動而具有的能叫動能。物體的「位置高低」將決定其重力勢能的多少；物體的「速度大小」將決定其動能的多少。
對於我們所考察的過程意味著：我們可以用「能量」來統一度量小球在擺動過程中的「速度大小」和「位置高低」之間的「消」與「長」了。
師：說得很好！其實，我們在初中階段就已經接觸過「重力勢能」、「動能」等概念，也已經知道不同形式的能量之間可以互相轉化。
（指著尚在擺動著的小球發問）那麼就請你借用「能量」概念說一說這個小球在擺動過程中的「能量轉化」問題，好嗎？
生o：好的。在小球「蕩下去」的階段，小球的位置下降而重力勢能減少，但小球的速度變大而動能增加；在小球「蕩上來」的階段，小球的位置上公升而重力勢能增加，但小球的速度變小而動能減少。
在重力勢能與動能之間「此消彼長」而相互轉化的過程中，小球的總能量守恆。
高中物理《追尋守恆量》教學反思
在物理學中，能量並不是由功定義的。能量的概念是在人類追尋 運動中的守恆量是什麼 的過程中發展起來的。能量概念之所以重要，就是因為它是乙個守恆量。守恆關係是自然中十分重要的關係，從中學開始加強學生對守恆關係的認識是有益的，因為它是極為重要的研究方向。根據這種認識，所以本節從追尋守恆量出發引入能量概念，...
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作者 徐鋒楊曉榮 雲南教育 小學教師 2010年第10期 教學案例 師 兒童文化藝術展 將在兒童樂園舉辦,兒童樂園想在布展方面有一番創新,管理人員設計了兩種方案 出示 方案一 中的盆花和彩燈有規律擺放 方案二 中盆花和彩燈的擺放則沒有規律 現在想徵求大家的意見,選擇哪一種方案布置才顯得整齊 有序。生...
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