高中物理中“功”的概念引入的教学思考

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1、高中物理中“功”的概念引入的教学思考山东省阳谷县第一中学252300功是物理学中一个重要的基木概念，在中学物理教学中，对这一概念的理解直接决定着学牛对能量转化与守恒的掌握。但是概念的建立过程对中学牛来说比较抽象复杂，因此这一概念的形成是教学中的一个难点。从关于功的物理学史中可以看出来，功是人们在研究机械的过程中提出的概念。功的概念的确没有力和质量的概念形象、宜观，它的抽象性也使我们教育者费尽心机、费尽口舌。我们在引入功的时候结合物理学史功的概念的形成，综合贯通多个版木的优点，开发了如下教学设计：一、思路先结合实例说明在科学上功这个术语具有确切的

2、含义，与日常生活中所说的功有所不同；再举出有关机械做功的几个例子，由浅入深地引导学生归纳出力做功的物理意义。这样会激发学牛学习功和能的兴趣，并且牢固建立了物理概念的内涵，有利于下一步的教学。二、原则1.教师应当创造条件，增强学牛的感性认识，使学生清楚地了解某一概念是从哪些物理现象中抽象、概括出来的，是怎样抽象、概括出来的。2.要引导学牛认识事物的木质，教师要从各个方面启发学生积极地进行思维活动，使学牛能在不断发现问题和解决问题的过程中理解概念的含义。3.要通过多次反复思考、运用，不断纠正错误的认识，深化对概念的理解。特别是对于为数不多的、作为重

3、点知识的基本物理概念，应当要求更高，即要求学牛对它们理解得比较正确、运用得比较灵活。三、程序1・介绍功这个物理概念之前，宜先从字面上介绍一下“功”的多重含义。（1）功劳，跟“过”相对，例如丰功伟绩、功劳、立功。（2）成绩、效果、成效的意思，如事半功倍、大功告成。（3）技术和技术修养。物理学里的功主要偏重于“成效、效果”的意思，当然还有它本身的物理意义。2•分情况讨论。<1）物体受外力作用，但静止不动。（2）物体没有受到力的作用，但因为惯性通过一段路程，也就是没有力做功。如在光滑的水平冰面上，一物体由于惯性做匀速直线运动，没受力。（3）物体受到力

4、的作用，也移动了距离，但移动的距离不是在力的方向上移动的。如手提一桶水在水平地面上行走，提桶的力没有对桶做功。3•概念的引入。我们为什么要引入功这个概念？描写物体运动和受力之间的关系我们已经有了牛顿第二定律，似乎不用再画蛇添足了。这吋可以举一个例子让学生思考一一人推车。此吋车子受到人施加的一个作用力F,在克服摩擦力之后车子将如何运动？答案是车子将从静止开始加速向前运动。换句话说，车子的运动状态发生了变化，过一段吋间之后车子的速度将从零变化到某一个速度，速度变化的大小反映了力F对车子的作用效果。但我们要问一下，力F对车子的作用效果即车子运动状态变

5、化的大小（这里是速度变化的大小）除了与力F有关以外，还与什么因素有关？是力的作用吋间和车子的位移这两个因素，力的作用吋间暂口放到一边（这将在选修3・5动量定理部分研究:力对物体的时间累积效应）,先看看车子的位移这个因素。可以这样说，如果车子的位移为零，则力F对车子的作用效果为零。这说明力F对车子的作用效果同吋与力F和位移有关，单靠力F或者位移都无法描写力F对车子的作用效果。实际上，牛顿第二定律F=ma只能说明力F对物体作用的瞬吋关系，外力F作用于物体上会使物体产生加速度a,物体的运动状态将要改变，但物体的运动状态能否改变，也即外力F对物体的作用

6、效果，还取决于力F作用下物体的位移S。我们把外力对物体作用一段距离而产生的效果，称为力对物体的空间累积效应，因此我们需要定义一个物理量来描写力对物体的空间累积效应。由于这个物理量是用来描写力F的作用效果的，所以我们用汉字“功”来给这个物理量取名。如前所述，这是借用了汉字“功”表效果的这层意思。这就是说，力F对物体产生了作用效果，我们就说外力对物体做了功，也就是使物体的运动状态或者说物体的能量发生了相应的变化，反之亦然。公式的导出：如果以W表示功的大小，F表示力的大小，S表示位移的大小，根据功的定义，功是用来描写力F的作用效果的，显然，力越大，位

7、移越大，则力F的作用效果越明显，即W的数值越大。这说明，W与F和S应成某种正比关系，即W=FSo1.深入分析复杂情形。考虑到力和位移都是矢量，都有方向问题，力和位移的方向不相同时怎么办？可以举例说明，这种情况应把力沿着位移的方向以及垂直于位移的方向进行分解，由于在垂直于位移的方向上物体没有位移，所以垂直于位移方向的分力不做功，即这个分力对物体的作用效果没有贡献，因此可以得岀W=FScosα（α是力F的方向与位移S的方向的夹角）。力和物体在力的方向上通过的位移是功的两个必要因素，缺一不可。以上是我们引入功的概念的粗浅的探索

8、，不当之处希望得到大家的批评指正。当然，在教学中应该如何引入这一概念，方法肯定是多种多样的，如果抽象地说哪种教学方式就是好的，具有超越一切情境的普适性