机械功与机械能》的教学思考与设计.doc

关于《机械功与机械能》的教学思考与设计
平陵中学 邓育良
摘要：宇宙中一切事物可以分为三大类：物质、能量、信息；很多时候，事物往往是上述三者的综合体。物理学是一门研究声、光、力、热、电等现象与规律的一门自然科学。每一种现象的出现背后都伴随着各种能量的变化，《机械功与机械能》这一章是整个初中物理学中最重要的桥梁，是它第一次把物理现象与能量联系起来。

关键词：初中物理、物质、能量、力、运动、做功、能量转化

目录：
第1部分 引言
第2部分 总体介绍与分析
2.1宇宙的组成
2.2物理学研究什么
2.3做功起什么作用
第3部分 教学设计
3.1整体介绍，全局认识
3.2本章各节的概念破冰
3.2.1怎样才叫做功
3.2.2怎样比较做功的快慢
3.2.3如何提高机械效率
3.2.4认识动能和势能
3.3简单介绍各章节大概讲什么内容，了解各节的具体学习目标
3.4为每一节预设问题，提前一节课布置预习，便于学生有针对性地预习
3.5课前检查学生的预习效果，然后评讲授课
3.6精选练习，巩固加强
3.7布置作业与预习

1、引言
很多同学在刚接触《机械功与机械能》这一章时，往往“只见树木，不见森林”，也就是光盲目地去记忆和理解“什么是做功”，“做功需要什么条件”等问题，而对于为什么前面学了声光力热电，到这里突然冒出来一个做功，好像跟前面学过的那些东西关系不大，因而不能从全局上去深刻理解和把握做功与能量之间的关系。而好多老师在教本章内容时，也没有事先让学生认识到在这里设置一个“做功”内容的用处，导致学生在相当长一段时间的学习里都处于一种茫然的状态，本文就是着眼于让学生先从全局的视角对宇宙、对物理学及其研究的这些现象和规律背后存在的关联，让学生能清楚地认识到自己在这一章所学内容的必要性和重要性，从而更进一步理解和把握做功与能量转化之间的关系。
2、总体介绍与分析
2.1宇宙的组成
宇宙中的事物纷繁复杂，形态多样，但是归根结底可以分为三大类，即：物质、能量、信息；任何事物都是由上述三者之一，或者两、三者的综合体。比如一块木头，它本身是物质，燃烧时可以放出能量，而木头上有年轮，我们可以年轮知道生长这段木头的那棵树曾经存活了多少年，哪一年雨水丰沛，哪一年气候干旱，这是信息，故而木头是物质、能量与信息的综合体。
2.2物理学研究什么
物理学是一门研究声、光、力、热、电等现象与规律的一门自然科学，每一种现象在产生和演变的背后都是能量在支撑，这些现象的实质是能量在传播、在转移、在变化，声音是物质振动产生的，与之对应的能量是机械能，光是电磁波，与之对应的是电磁能，热现象背后的能量是内能，与电现象相对应的能量是电能；
2.3做功起什么作用
力是一个物体对另一个物体的作用，它可以改变物体的运动状态，因此物体的运动与力密切相关，力在改变物体运动状态的过程中常常会对物体做功，而做功就是这样一个能量转化的过程，它会消耗一种能，再把它变成另一种能。做多少功，就消耗多少能。因而，做功是能量转化的量度。
3、教学设计
3.1整体介绍，全局认识
我们所知道的宇宙中一切东西可以分为三大类，即：物质、能量、信息，有的事物是上述三者中的一者，有的同时包含上述三者中的两个，甚至三个，以木头、石头等举例。物理学是一门研究声、光、力、热、电等现象与规律的一门自然科学，每一种现象在产生和演变的背后都是能量在支撑，这些现象的实质是能量在传播、在转移、在变化；做功就是这样一个能量转化的过程，它会消耗一种能，再把它变成另一种能。做多少功，就消耗多少能。因而，做功是能量转化的量度。
3.2本章各节的概念破冰
3.2.1怎样才叫做功
本节内容首先在于让学生明白做功与之前所学知识背后存在着某种联系，这种联系就是能量，物理学所研究的声光力热电等诸种现象的产生与演变实质都是能量在支撑、在变化，而做功只是让我们知道这些现象中能量变化的情况，即：做多少功，就有多少能量被消耗掉，转化成其他一种或几种形式的能；然后再进一步了解怎样才算做了功，做功的多少怎么正确计算，计算过程中，各物理量采用什么样的单位，并进一步得出不同单位之间的换算关系。最后，了解不同机械完成同一个事情时在做功的过程中有何不同，有的省力但必定费距离，有些省了距离，但必定费力，总而言之，所有机械都不能省功，都至少要消耗那么多能量
3.2.2怎样比较做功的快慢
本节提出了一个新的物理量——功率，在讲授该物理量之前，先要引导学生去思考“怎样比较做功的快慢？”，在此之前可以先举几个例子作类比引入，例如“搬砖上楼：甲同学一小时搬了200块砖，乙同学三小时搬了450块砖，谁搬得快？”“两人走路，A同学2小时走了20公里，B同学3小时走了21公里，谁走得快？”根据上述两个例子引导学生得出结论：要比较快慢既要看完成的数量，又要看完成所用时间，从而可以看出在单位时间内谁完成得多，就是谁完成得快。再进一步引导得出：“比较两个物体做功的快慢也必须既知道做功的多少，又知道做功所用时间，最后看单位时间内谁做的功多，就是谁做功快。而单位时间内所做的功就等于功率。”由上述结论进一步引导得出功率的计算公式P=W/t，并进一步说明它的计算所使用的单位，从而得出1 W=1 J/s ，即“物体的功率为1W”这句话的物理意义就是物体在1s内做1J的功
3.2.3如何提高机械效率
本节内容首先的一个难点就在于有用功、额外功的区分，因此首先需要从生活中类比举例，帮助学生理解怎样去区分有用功跟额外功；例如：“某同学要在网上买一本价值20块的书，但这书要拿到手里，他必须为此多出10块钱的邮递费。”在这个事情中，该同学想要的是书，因此那20块钱的书本费是他愿意付出的，这就相当于有用功，而那10块钱是他不想花但又不得不花的，没有10块钱邮递费，他拿不到书，那10块钱相当于额外功，整个买书这件事，该同学一共花了30块钱，这就相当于总功。这样举例之后就便于学生理解有用功、额外功以及总功之间的关系了。而机械效率则让我们知道，我们花在自己想要的东西上的支出占总支出的百分比是多少。然后再进一步举出一些例子和出一些练习帮学生进一步巩固加深理解。
3.2.4认识动能和势能
本节主要让学生认识两种生活中常见的能量，即动能和势能，动能是运动物体才具有的，如果物体相对于地面静止，则不具有动能；再从生活中举例说明动能受哪些因素影响，势能则是包括两种形式重力势能和弹性势能，它们各受什么因素影响
3.3简单介绍各章节大概讲什么内容，了解各节的具体学习目标
第一节 让我们知道什么是做功，做功需要什么条件，并掌握做功的正确计算；第二节让我们知道怎么比较做功的快慢；第三节让我们知道什么是机械效率，它有什么含义，怎么计算，受什么因素影响；第四节让我们知道什么是动能和势能，它们的影响因素各是什么。
3.4为每一节预设问题，提前一节课布置预习，便于学生有针对性地预习
设置预习提问如下：
§11.1 怎样才叫做功（2课时 新课与练习各1课时）
（1）什么是做功？（2）做功需要什么条件？（3）怎样计算功？（4）机械功原理告诉我们什么？
§11.2 怎样比较做功的快慢（1课时）
（1） 甲2小时走了20公里，乙3小时走了21公里，谁走得快？
（2） 怎么比较快慢？
（3） “功率”这个物理量用来描述什么的？
（4） “功率为1W”的物理意义是什么？（5）怎样计算功率？
§11.3如何提高机械效率（3课时 新课1课时、练习1课时、实验1课时）
（1）机械效率这个物理量能告诉我们什么信息？（2）请举例或打比方说明什么是有用功、额外功和总功 （3）用桶从深井里面打一桶水上来用，这个过程我们对哪些物体做了功？对谁做的是有用功？对谁做的是额外功？（4）怎样计算机械效率？ （5）机械效率受哪些因素影响？
§11.4认识动能与势能
（1）什么是动能，它受什么因素影响？（2）探究动能大小的实验中，让两个不同小球从同以高度滑下，目的是什么？（3）势能有哪些种类？各是怎么产生的？受什么因素影响？
3.5课前检查学生的预习效果，然后评讲授课
先学生针对老师布置的问题在各自独立预习过之后开展小组自学讨论，然后由老师检查各组讨论结果，最后针对学生自学中存在比较多问题的地方进行评讲授课
3.6精选练习，巩固加强
从教材以及参考资料精选数道练习题当堂完成，当堂讲评，并总结分析常考点与易错点
3.7布置作业与预习
布置一至两道作业题，做完后由科代表收齐交给老师检查；公布下一节课内容预习时要回答的问题