“机械功”课堂教学改进

1“机械功”课堂教学改进进才中学北校臧永红一、案例背景机械功这个知识点，对初中学生来说，是比较抽象的概念，从知识的学习性质来说，是属于形成性的概念，是今后学习功率、电流做功及电功率的基础。教学目标要求学生不但要理解机械功的概念，能利用功的两个必要因素判断力对物体是否做功，而且能用功的公式计算力对物体所做的功。在机械功的学习中同学们经常会产生一些疑惑，如：一位旅客手提200牛的行李，从机场大厅沿水平方向步行50米，旅客对手中的行李是否做功？这位旅客手提行李乘坐轿厢式电梯从1楼到20楼的过程中，对手中的行李是否做功？手枪子弹推力600N，枪膛长10cm，子弹飞行120m，求枪对子弹做的功？学生在计算或回答类似上述问题时，不能很好的利用做功的两个要素来进行判断，计算时往往带入错误的已知量，从而得出错误结论。存在这类问题的原因，就是学生还没有真正理解机械功这一概念的本质。常规教学就是教师先举几个生活中的例子，告知学生在物理学中物体在力的作用下沿力的方向移动了一段距离，我们就说这个力对物体做了功，然后才强调做功的两个要素，再直接给出机械功的计算公式，讲解例题，接下来就是对学生的大量训练。学生只是被动的接受老师强加的知识，没有通过有效途径将机械功的概念、计算公式真正消化，变成与自己原有知识体系相结合的一部分。既然机械功属于形成性概念，那么概念的形成过程则不可忽视，于是我作了一下改进，先通过所设置的情境，让学生自己得出做功的两个要素，建立机械功的概念，然后通过实验，由学生自己得出机械功的计算公式。下面是“机械功”教学的一段实录。二、案例情景（一）、教学准备哑铃，小车，木板组成的斜面（可调节斜面的坡度），弹簧秤，刻度尺，细绳，实物投影，多媒体课件，实验记录表等。（二）、创设情境，引入机械功，归纳做功的二个要素1、引入机械功师：建筑工地实行多劳多得的分配制度。有甲、乙两名搬运工人，甲力气大，一次搬运20块砖运往3楼；乙腿脚快，一次搬运15块砖运往4楼，每块砖5牛，每层楼高3米，他们每天搬运的次数相同，如果你是建筑工地老板，会分别付给他们多少工资？学生1：给工人甲多发工资，因为甲出力多。2学生2：给工人乙多发工资，因为乙上的楼层高。学生3：不能确定，因为：虽然甲用力大，但上的楼层低；乙用力小，可是上的楼层高。同学们经过一阵热烈地讨论，一致认为学生3的分析的较全面，也就是说，学生遇到了需要解决的问题，教师适时将机械功这一物理量引入。2、归纳做功的二个要素师：在汉语词典中“功”有：功劳、技术、成效三个含义，物理学中的“功”是指“成效”的意思，即：力对物体的移动的这段距离的成效。设计学生活动：请一位同学手托哑铃向上举起，另一位同学手托哑铃沿水平方向移动一段距离，利用多媒体课件引导学生分析哑铃所受的竖直向上的力，与哑铃移动的距离的关系，学生判断：当手托哑铃向上举起时，人给哑铃的竖直向上的力对哑铃竖直向上移动的距离是有成效的，当手托哑铃沿水平方向移动时，人给哑铃的竖直向上的力对哑铃水平移动的距离无成效，即：人给哑铃的竖直向上的力与哑铃水平移动的距离无关，在此基础上学生总结出做功的二个要素：作用在物体上的力，物体沿力的方向上移动的距离。并通过一组变式训练题目，如：判断起重机将货物吊到某一高度是否做功？起重机吊起货物后在水平方向移动时是否做功？小球在光滑的水平面上滚动时，有没有力对它做功？运动员将足球踢出后，足球在空中飞出20米，运动员是否对足球做功？帮助学生利用做功的二个要素判断力是否对物体做功，巩固做功的二个要素。（三）、探究功的大小，明确功的概念演示实验：器材：小车，木板组成的斜面（可调节斜面的坡度），弹簧秤，刻度尺，细绳，实物投影，实验记录表等。实验过程：如上图所示，用弹簧秤拉着小车分别沿竖直方向S1、倾斜角度不同的斜面S2、S3匀速运动到同一高度，在已设计好的实验结果记录表格（表1）中，记录小车沿力的方向移动的S1F1S2F2S3F33距离S1、S2、S3；及弹簧秤施加的力F1、F2、F3。表1实验结果记录表实验次数拉力F（N）沿力的方向移动的距离S（m）11.00.3020.70.4230.50.60实验分析：教师引导学生根据实验现象分析实验数据，在三次实验中，虽然小车受到的拉力大小不同，沿力的力方向移动的距离也不同，但力使小车在竖直方向上移动的距离是相同的，当忽略摩擦力的影响时，F1、F2、F3三个力对小车做的功应该是相等的。实验结论：同学们进行小组讨论，分析每次实验小车受到的拉力与小车沿力的方向移动的距离之间的关系，发现二者的乘积是相等的，于是大胆提出机械功等于作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离的乘积，得出机械功的计算公式：W=FS，并建议老师为表格增加第四列，如表2：表2实验结果记录表（改进）实验次数拉力F（N）沿力的方向移动的距离S（m）拉力*沿力的方向移动的距离F*S（N·M）11.00.300.3020.70.420.29430.50.600.30由学生用上述得到的机械功的计算公式：W=FS，完成引入课题的计算，帮助建筑工地的老板合理的为甲、乙工人发放工资。学以致用，同学们在完成该项任务时，态度认真而积极。在课程结束前，利用5分钟时间进行了课堂反馈测试，内容如下：1、手枪子弹推力600N，枪膛长10cm，子弹飞行120m，求枪对子弹做的功？2、用100牛的拉力拉着重500牛的小车沿水平方向前进了10米，求人对物体所做的功？学生的答题的正确率达到了95.4%。三、教学反思重视导入：4首先从生活实例体现引入机械功——这一物理量的必要性，同时激发了学生的学习兴趣，使学生在情感上愿意主动探究新问题。重视概念形成过程：1、从“功”字面的含义入手，激发学生的好奇心以期有效导入，使学生一开始就能形成一个较模糊的功的概念。通过所设计的学生活动，及活动分析，将抽象的做功问题变为简单具体的力对物体移动距离的成效问题，使每个学生都能参与其中进行判断，从而由学生自己得出做功的二个要素。通过使抽象的概念直观化，降低学习难度，提高学生学习的自信心。2、通过引导学生对所设计实验的现象、数据的分析，让学生自己归纳得出功的概念和计算公式，使其真正理解了机械功的本质，在教学中重视知识形成过程，即提高了学生对实验数据的分析能力，又让学生体会了学习物理的方法。重视变式训练：通过二组变式训练题目，即巩固了所学基本知识，又让学生学会了应用，同时也是教学效果的反馈手段。四、教学评价本节课是新区第二教育署的一节区公开课，本着重视概念形成过程的态度，对以往的教学进行了大胆的改进，改进后的课堂教学具备以下优点，改变学生被动接受知识的角色为主动探究、参与知识形成过程的主体；提高学生的实验分析、归纳能力，利用学生原有的知识结构将抽象的知识变为简单具体的问题，多媒体手段及方法明确，恰当地与课堂实际相联系。