在八年級物理下冊《機械能及其轉化》一節中,教材為了說明動能和重力勢能的轉化,給出了下圖所示事例:
用單擺擺球的來回擺動已經足以說明問題,我想不明白的是,為什麼要用滾擺來示例呢?
我們來回顧一下動能的概念。無論是初中還是高中,中學物理所涉及的動能,指的都是物體的平動動能:
從「探究物體的動能跟哪些因素有關」的實驗中,我們也能看出這一點。而我們這節課要講的,正是物體的平動動能與勢能的相互轉化。
再看看滾擺,滾擺的動能由兩部分構成:平動動能和轉動動能。更要命的是,轉動動能還與滾擺的半徑和輪軸的半徑有關。用滾擺的「動能」來替換中學物理的「動能」,怎麼說也有偷換概念的嫌疑。當然了,八年級的學生不可能知道他們上節課學的動能跟滾擺的動能是兩種不同的動能。從這個角度來看,這樣安排似乎也能說明問題。但從科學的角度來看,偷換概念畢竟不是嚴謹的科學行為。當然,我說過了,這是吹毛求疵。
其實,生活中有很多動能和勢能相互轉化的事例,在聽課中也能觀察到老師們用心收集到生活中的事例來加強學生的認識。所以,能不用滾擺就不用吧。
本來不想再囉嗦了,可既然是吹毛求疵,那就吹到底吧。請觀察下面截圖。
如果說用滾擺的「動能」來替換中學物理的「動能」還能讓人忍受,畢竟實驗效果比較明顯。可是上圖實在是讓人忍受不了。尤其是一些地市的中招題,以此為題幹讓學生填寫衛星動能和重力勢能的轉化情況——這是錯誤的!
在【深挖「力的作用成效」——八下物理《功》】一文中給老師們留了個思考題:G=mg有沒有前提?
用心的老師知道,前提是:在地面附近。
如果物體離地面太高(太深),重力就失去了意義,人造地球衛星的高度已經不適用重力的概念了。在忽略稀薄氣體阻力的影響下,人造地球衛星的機械能守恆,但,是動能和引力勢能的相互轉化和守恆。其方程為:
再次跟老師們分享我的教學理念:教物理,不教物理課本。
疫情終將過去!期待與您相會於真實的物理課堂!
(本文系葉老師物理原創文章,轉載請註明作者和來源於百家號葉老師物理)