基于中学教学层面的机械能守恒定律的三点讨论摘要：中学物理各种版本教材中关于机械能守恒定律的表述方式、机械能守恒条件的理解以及机械能守恒定律在不同的惯性系中是否都适用这三个方面存在不同的见解。本文结合其文献资料对这三个方面进行了综合性的比较，从中学教学的层面提出了可行的策略。关键词：机械能守恒定律条件惯性系学习了一些杂志中关于机械能守恒定律方面的文章，觉得关于机械能守恒定律有三个方面的问题仍需讨论一下：一是关于定律的表述方式比较杂乱，特别是在中学物理教学中，我们应该如何表述该定律？二是机械能守恒条件的理解存在分歧；三是机械能守恒定律在不同的惯性系中是否都适用？下面就这三方面作一讨论．一．关于机械能守恒条件的讨论中学阶段机械能守恒定律有三种表述．表述一：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（见人民教育出版社2000年2月第2版的全日制普通高级中学教科书（试验修订本·必修）《物理》第一册148页和山东科学技术出版社2004年8月第1版的普通高中课程标准实验教科书《物理》共同必修2第37页．）；表述二：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变．（见人民教育出版社2004年5月第1版的普通高中课程标准实验教科书《物理》必修2第23页．）；表述三：如果没有摩擦和介质阻力，物体只发生动能和势能的相互转化时，机械能的总量保持不变（见人民教育出版社1995年10月第2版的高级中学课本《物理》必修第一册第122页）．这三种表述中机械能守恒的条件一种是从重力或弹力做功的角度来叙述，另一种是从没有摩擦和介质阻力的角度来叙述．荣蟠作老师在《谈机械能守恒定律的表述》（《物理教师》2007年第5期）一文中指出这两种条件的叙述都不严密．这两种机械能守恒条件的分歧可以用许雪艳和陈海波老师的《有关机械能守恒条件的讨论》（《巢湖学院学报》2005年第3期）一文中的例子来分析：如图1所示，以两个质量均为m的物体作研究对象，两物体间的动摩擦因素为μ，叠放在光滑水平面上，若分别施于两物体上的外力F1=F2=μmg，则两物体作匀速运动．上述过程中外力F1和F2所做的功不为零，系统内摩擦力所做的功也不为零，但系统的机械能却保持不变．可见，这一例子中的条件与机械能守恒条件的两种叙述都不符．解决这一矛盾的关键在于理解好机械能守恒中的“守恒”之意，许雪艳和陈海波老师在《有关机械能守恒条件的讨论》一文中指出：“机械能不变”和“机械能守恒”是有区别的，“不变”只是机械能这个状态量的数值大小不发生变化，甚至仅仅是一个过程的起始、终止两个状态的机械能大小相等；而“守恒”则是系统与外界没有能量交换，系统内也不发生机械能与其他形式能量间的转化．从中学教学的角度来看，让学生从不同的角度来理解机械能守恒定律应该是值得提倡的．强志贤老师在《对机械能守恒定律两种表述的理解》（《中学物理教学参考》2003年第6期）一文中就两种守恒条件的区别进行了比较：只有重力或弹力做功，侧重于能量转化的原因．描述更充分、更严谨，有利于学生对功和能关系的深刻理解，从而突出过程中各力做功情况的分析，判断能量的转化情况；如果没有摩擦和介质阻力，侧重于能量转化的现象和结果——无其他形式能量的参与转换，只发生动能和势能的相互转化，描述更通俗、更普遍，有利于学生从能量的形式和增减现象入手判断能量的转化情况，树立更广泛意义上的能量转化思想和利用能量守恒分析问题的方法．当然，两种表述的结合点是“只发生动能和势能的转化”．因此，理解好定律本身的同时，结合具体的教学情况达到概念教学的目的是最重要的．二．关于机械能守恒定律表述的讨论从机械能守恒定律涉及到的对象来看有两种：一是关于质点的机械能守恒定律（例如无阻力情况下的质点的抛体运动），二是关于质点系的机械能守恒定律（例如滑块在光滑水平面上的光滑斜面上自由下滑）．在中学部分这两种情况都有涉及，因此这两种类型的机械能守恒定律都要明确地加以说明．这一点在中学教学中往往是不加区分的．机械能守恒定律一般是以自由落体运动为例来...
