八年级物理建立三功概念的四个思路素材沪科版

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1、建立“三功”概念的四个思路理解总功、有用功和额外功三个概念,是解决机械效率问题的关键。而这三个概念中,只要理解了有用功和额外功,那么总功就水到渠成了。而对总功、有用功和额外功三个概念的理解,对于学生来说是有点困难的。因为学生刚开始接触功的概念,对功的概念的理解还不是很到位,而且我们是在一个事例中分解出来的三个功(三功一体),这个分解的过程就是一个很难的事情,所以如果我们一开始就要从创设情景入手,结合生活实例,奇妙迁移和分析,将三功的概念夯实在学生的头脑里。l 建立三功概念的方法一:1情景创设1:上课前把一保温瓶热水放在讲台旁边的地面上。教师:我的水杯没水了,小明同学,帮忙把热水提到讲台上来。

2、小明完成任务。教师:谢谢,请问在这个过程中,小明做功了吗?学生:做功了。教师:可他做的功有一部分我认可,有一部分我感觉不需要。学生:为什么?教师:因为小明没有按我的要求完成工作,我的要求是将热水提到讲台上来。可他不仅将热水提上来了,同时也将保温瓶提上来了。提热水时对水做的功我认可,这是我的目的。对保温瓶做的功我认为无用, 因为我没有请他提保温瓶。学生:可是要将水提上去,不提保温瓶是不可能的。教师:所以对保温瓶做的功不需要,但为了完成任务又不得不做,物理上把这种功称为额处功。对水做的功是目的,为实现目的而做的功物理上称为有用功。对水和保温瓶做功的和则称为总功。 物理上按功的作用不同分为三种:有用

3、功:为实现目的而做的功。额外功:对我们无用但又不得不做的功。总功:为完成任务做的所有的功,也就是有用功跟额外功的总和。通过对一个简单情景的分析,使学生对三个功有一个初步的认识,形成初步的概念。力图通过实例分析建立概念。2情景创设2:演示实验 ,用杠杆提钩码。教师:同学们思考或讨论一下用杠杆使钩码提高时,有用 功、额外功、总功各指哪部分功?(注意思考问题 的顺序)。 学生回答在此三种功的所在。教师评价学生的回答。教师:在用滑轮等机械做功时,同学们应该把握好两个重要的力,拉杠杆(拉机械)的力F,杠杆(机械)拉重物的力F,此力大小等于物重G(匀速拉动时)。F做的功是对杠杆(机械)做的功,即总功。F做

4、的功是机械对外(对钩码)做的功,即有用功。 通过对此情景的分析,使三个功回归到机械上来,使学生加深对三个功的理解。明确对机械做功和机械对外做功,寄希望于换一个说法帮助学生助于理解三个功。3创设情景3:用动滑轮提钩码,并进行数据记录。学生首先思考:哪个力对机械做功了(总功),机械对谁做功了(有用功),哪是额外功?此情景的设置,进一步落实对三个功的理解。数据记录:钩码重G=2N 被提高h=0.5m 弹簧测力计示数F=1.5N 拉动距离s=1m学生根据数据计算三个功。W有=Gh=2N0.5m=1JW总=Fs=1.5N1m=1.5JW额= W总W有=1.5J1J=0.5J教师:通过定量计算也会看出,使

5、用机械时要多做一部分功额外功,这就好比养鸡下蛋,喂一斤粮食(对机械做功),不可能下一斤鸡蛋(机械对外做功小于总功),鸡自身还要消耗一部分(机械自身消耗一部分功额外功)。l 建立三功概念的方法二:在实际教学中,可以设计三种物理情景来建立有用功、额外功的概念。第一个情景:人从水井中提水,在这个过程中,涉及到的物体有:人、水桶、桶内的水。人对水桶做了功,人也对桶内的水做了功。在这个基础我就问学生,如果我们的目的是提水,哪一部分功能直接满足我们的目的?如果我们的目的是捞掉在水井中的桶,哪一部分功能直接满足我们的目的?哪些功不能直接满足我们的目的但不得不去做的呢?这时我们就可以建立概念了:能直接满足我们

6、的工作目的的功,就叫有用功;不能直接满足我们的工作目的,但不得不额外做的功叫额外功。第二个情景:利用滑轮组在竖直方向上提升一个物体,在这个过程中,涉及到的物体有:人、动滑轮、重物。人在绳子的自由端拉的时候,人对动滑轮做了功,也对重物做了功,如果我们的目的是提升重物,那么对重物做的功就是有用功,对动滑轮做的功就是额外功。W有Gh,W额G动h第三个情景:利用滑轮在水平方向上拉一个物体,此时对动滑轮要做功,克服物体和地面间的摩擦也要做功,如果我们的目的就是拉动物体,那么克服摩擦所做的功是有用功,拉动动滑轮做的功是额外功。我设计这三个物理场景的目的,就是让学生通过各种情况来认识、分析、归纳从而建立有用

7、功、额外功的概念。在操作过程中,一定要让学生找出在做功的过程中涉及到了哪些物体、做了哪些功、我们做功的目的是什么、我们的工作目的是什么、哪些功直接满足我们的目的、哪些功不能直接满足我们的目的。这些事实都搞清了,就可以建立概念了。 有了有用功、额外功的概念,我们就很容易给出总功的概念:有用功加上额外功,就叫总功。最后通过两个例题加深概念的理解例1 已知斜面高1.5米,长4.5米,把重为7500牛的物体匀速拉到斜面的顶端,所用拉力是3000牛,求使用斜面拉木块时所做的额外功?错解 利用斜面可以省力,所以,有用功W有=FL=3000牛4.5米=1.35104焦,在这一过程中物体被举高,总功W总=Gh

8、=7500牛1.5米=1.125104焦,所以,额外功W额=W有-W总=1.35104焦-1.125104焦=2.25103焦。辨析 错解额外功的数值是对的,但是总功、有用功的概念搞错了,额外功的表达式也搞错了。利用斜面的目的是为了用小于重力的力将物体举高,所以有用功W有=Gh。由于斜面不光滑,做功时总功W总=FL,额外功W额=W总-W有。使用机械做功时,总功=有用功,额外功为零,这是理想机械(没有摩擦等);使用机械做功时,总功有用功,额外功=总功-有用功,这是实际机械(有摩擦等)。例2 用如图所示的滑轮组来提起800牛的重物,所用拉力是250牛,当绳的自由端拉下12米时,人对滑轮组做的总功是

9、多少?滑轮组提起重物做的有用功是多少?错解 已知G=800牛,F=250牛,h=12米,则W有=Gh=800牛12米=9.6103焦,W总=F4h=250牛412米=1.2104焦。辨析 错解混淆了h和S两个物体量的概念,因此,对有用功和总功的计算都是错误的。公式中h表示物体升高的高度,S表示绳子自由端移动的距离,所以S=12米,h=S/4=1/412米=3米,W有=Gh=800牛3米=2.4103焦,W总=FS=250牛12米=3.0103焦。l 建立三功概念的方法三:在机械效率的学习中,如何正确区别有用功、总功和额外功是学好机械效率的前提,也是学生容易混淆的概念,如何形象地、易于理解地让学

10、生掌握这些,是我们做老师必须思考的,在平时的教学中我是这样做的:一、瞄准目标目的就是有用的什么是有用功,顾名思义啊:对我们有用的功!简单说来,就是我们的“目的”,简单又明了,如果我们想提水,克服水的重力做的功就是我们的目的,就是有用功,如果我们是上楼,那克服我们人的重力所做的功就是有用功,了解目的,就等于知道了什么是有用功!二、面对现实无奈的选择是额外的额外功,很好理解,额外所做的功,也就是对我们没有用(不是我们的目的)但又不得不做的功称为额外功!就像我们的目的是提水上楼,不想提水桶,可又不得不把这个容器一起提起,提水,自己也得上楼啊,于是我们又要把自己搬上楼,水桶啊,提水人自己啊,都是让我们

11、无奈的那个选择,它们都是额外功!三、我们所付出的一切就是总功我们为了达到目的,必须的、无奈的我们都做了,那我们所做的有用功和额外功的总和就是总功!其实初中阶段我们遇到的题目里面,如果是人来操作的,绝大多数的总功其实就是人手来做的功(当然,也要因题而异,不能太绝对)。教学片断:(麻烦一位同学帮我从楼下的办公室里帮我拿水过来)学生回来后,进行新课:师:同学们,我刚刚麻烦了xxx同学帮我拿水过来,谢谢xxx!他帮我实现了我的目的,同学们知道是什么?生:“老师你想喝水!”“当然是端水过来了!”师:对,大家说的很好,我的目的只有一个,那就是将水从楼下搬上来!这是我的目的,是对我有用的,那对它做的功就是有

12、用功W有(板书)。那同学们,xxx只是把水带上来了吗?生:“不,还有水杯!”“还有xxx,他还需要把他自己搬上来啊(能认识到这点很不容易啊)!”师:同学们说的太好了,他为了帮我还做了这些事情,杯子还有他自己属于目的吗?生:“当然不是,老师,杯子的味道可不好,相信你不需要!”“可不搬它们不行啊!”师:对了!现实是多么让人无奈啊,不想做又不得不做!我们称搬运它们所做的功为额外功W额外(板书)。师:再次对xxx同学表示感谢!不分析还真不知道,你为了实现目的还做了这么多事情!有用的无奈的你都做了,那我们把你一共所做的功称为总功W总(板书),也就是有用功与额外功的总和!师:同学们来说说你对这三种功的理解

13、,关于它们,你知道了什么?学生讨论发言。(略)(设计目的:通过实例,让学生形象地了解有用功、额外功、总功的概念,明白目的有用功;不得不额外功;一共总功!)师:同学们,大家现在来思考这样一个问题:有人在井边发现桶掉水里了,想把水桶捞上来,捞上来后发现桶里带了些水!捞上桶后又想打水上来,就又打了一桶水!同学们,在刚才叙述的片段中,这人做了几件事?两件事的有用功、额外功、总功,相同吗?有什么不同?讨论一下,发表一下你的看法!学生讨论发言。(略)(设计目的:在有了有用功、额外功、总功的知识铺垫后,我们需要的是深化它们在学生大脑中的印象,这个捞桶、打水的例子是个不错的选择,大家认为呢?)师:同学们,我们

14、看到课本上的例子:(以课本上的运沙子上楼的举例为出发点,与学生一起研究:)同学们思考、计算一下,在将沙子运上楼的过程中,这三种方法各自的有用功、额外功、总功各是多少?有用功(W有)/J额外功(W额外) /J总功(W总)/J第一种方法第二种方法第三种方法(设计目的:在定性的认识了三种功后,我们需要的就是让学生熟悉怎样对三种功进行计算!毕竟,学生们会在考试中遇到这种类似的计算!无奈啊!不过练习计算可不是学生无奈的额外功啊!它属于有用功!)l 建立三功概念的方法四:下面是我在教学过程中采用的一些方法,请大家批评指正。方法一:书包教师:同学们每天都要背着书包到学校(黑板板书“书包”二字),如果我们把书

15、包分开来看,它包括“书”和“包”两部分(把黑板上的两个字分别圈上以示区别)。请同学们想一想,你是想把“书”带到学校还是把“包”带到学校呢?学生大笑:书。教师:是呀,我们想着把书到学校来学习使用。带书才是我们想做的工作,是我们的目的,对书做的功对我们来说是有用的。(在“书”字旁边画线板书:有用功)教师:那么我们为什么还要用“包”呢?学生:为了携带书呀。教师:“包”可以帮助我们方便的完成带书的工作,是一个辅助性的工具。对包做的功对于我们来说是额外做的工作,即额外功。(在“包”字旁边画线板书:额外功)教师:书和包是一个整体,我们对书包做的功是我们做的所有的功,叫做总功。(在“书包”上方画线板书:总功) 教师:我们使用机械做功时,也会存在刚才我们分析书包时存在的有用功、额外功和总功的区别,下面我们来看一个实例。教师演示实验:用一个动滑轮将一个物体提升一定的高度。问题:请同学们分析,在这个

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