建立三功概念的四個(gè)方法2

1、建立“三功”概念的四個(gè)思路理解總功、有用功和額外功三個(gè)概念，是解決機(jī)械效率問(wèn)題的關(guān)鍵。而這三個(gè)概念中，只要理解了有用功和額外功，那么總功就水到渠成了。而對(duì)總功、有用功和額外功三個(gè)概念的理解，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)是有點(diǎn)困難的。因?yàn)閷W(xué)生剛開(kāi)始接觸功的概念，對(duì)功的概念的理解還不是很到位，而且我們是在一個(gè)事例中分解出來(lái)的三個(gè)功（三功一體），這個(gè)分解的過(guò)程就是一個(gè)很難的事情，所以如果我們一開(kāi)始就要從創(chuàng)設(shè)情景入手，結(jié)合生活實(shí)例，奇妙遷移和分析，將三功的概念夯實(shí)在學(xué)生的頭腦里。建立三功概念的方法一：1情景創(chuàng)設(shè)1：上課前把一保溫瓶熱水放在講臺(tái)旁邊的地面上。教師：我的水杯沒(méi)水了，小明同學(xué)，幫忙把熱水提到講臺(tái)上來(lái)。 小明

2、完成任務(wù)。教師：謝謝，請(qǐng)問(wèn)在這個(gè)過(guò)程中,小明做功了嗎?學(xué)生：做功了。教師：可他做的功有一部分我認(rèn)可，有一部分我感覺(jué)不需要。學(xué)生：為什么？教師：因?yàn)樾∶鳑](méi)有按我的要求完成工作，我的要求是將熱水提到講臺(tái)上來(lái)?？伤粌H將熱水提上來(lái)了，同時(shí)也將保溫瓶提上來(lái)了。提熱水時(shí)對(duì)水做的功我認(rèn)可，這是我的目的。對(duì)保溫瓶做的功我認(rèn)為無(wú)用, 因?yàn)槲覜](méi)有請(qǐng)他提保溫瓶。學(xué)生：可是要將水提上去,不提保溫瓶是不可能的。教師：所以對(duì)保溫瓶做的功不需要,但為了完成任務(wù)又不得不做,物理上把這種功稱(chēng)為額處功。對(duì)水做的功是目的,為實(shí)現(xiàn)目的而做的功物理上稱(chēng)為有用功。對(duì)水和保溫瓶做功的和則稱(chēng)為總功。 物理上按功的作用不同分為三種:有用功:

3、為實(shí)現(xiàn)目的而做的功。額外功:對(duì)我們無(wú)用但又不得不做的功。總功:為完成任務(wù)做的所有的功，也就是有用功跟額外功的總和。通過(guò)對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單情景的分析，使學(xué)生對(duì)三個(gè)功有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，形成初步的概念。力圖通過(guò)實(shí)例分析建立概念。2情景創(chuàng)設(shè)2：演示實(shí)驗(yàn) ，用杠桿提鉤碼。教師：同學(xué)們思考或討論一下用杠桿使鉤碼提高時(shí)，有用 功、額外功、總功各指哪部分功？（注意思考問(wèn)題 的順序）。 學(xué)生回答在此三種功的所在。教師評(píng)價(jià)學(xué)生的回答。教師：在用滑輪等機(jī)械做功時(shí)，同學(xué)們應(yīng)該把握好兩個(gè)重要的力,拉杠桿（拉機(jī)械）的力F，杠桿（機(jī)械）拉重物的力F，此力大小等于物重G（勻速拉動(dòng)時(shí)）。F做的功是對(duì)杠桿(機(jī)械)做的功，即總功。F做的功

4、是機(jī)械對(duì)外(對(duì)鉤碼)做的功，即有用功。 通過(guò)對(duì)此情景的分析，使三個(gè)功回歸到機(jī)械上來(lái)，使學(xué)生加深對(duì)三個(gè)功的理解。明確對(duì)機(jī)械做功和機(jī)械對(duì)外做功，寄希望于換一個(gè)說(shuō)法幫助學(xué)生助于理解三個(gè)功。3創(chuàng)設(shè)情景3:用動(dòng)滑輪提鉤碼，并進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。學(xué)生首先思考：哪個(gè)力對(duì)機(jī)械做功了（總功），機(jī)械對(duì)誰(shuí)做功了（有用功），哪是額外功？此情景的設(shè)置，進(jìn)一步落實(shí)對(duì)三個(gè)功的理解。數(shù)據(jù)記錄：鉤碼重G=2N 被提高h(yuǎn)=0.5m 彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F=1.5N 拉動(dòng)距離s=1m學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算三個(gè)功。W有=Gh=2N0.5m=1JW總=Fs=1.5N1m=1.5JW額= W總W有=1.5J1J=0.5J教師：通過(guò)定量計(jì)算也會(huì)看出，使用機(jī)

5、械時(shí)要多做一部分功額外功，這就好比養(yǎng)雞下蛋，喂一斤糧食（對(duì)機(jī)械做功），不可能下一斤雞蛋（機(jī)械對(duì)外做功小于總功），雞自身還要消耗一部分（機(jī)械自身消耗一部分功額外功）。建立三功概念的方法二：在實(shí)際教學(xué)中，可以設(shè)計(jì)三種物理情景來(lái)建立有用功、額外功的概念。第一個(gè)情景：人從水井中提水，在這個(gè)過(guò)程中，涉及到的物體有：人、水桶、桶內(nèi)的水。人對(duì)水桶做了功，人也對(duì)桶內(nèi)的水做了功。在這個(gè)基礎(chǔ)我就問(wèn)學(xué)生，如果我們的目的是提水，哪一部分功能直接滿(mǎn)足我們的目的？如果我們的目的是撈掉在水井中的桶，哪一部分功能直接滿(mǎn)足我們的目的？哪些功不能直接滿(mǎn)足我們的目的但不得不去做的呢？這時(shí)我們就可以建立概念了：能直接滿(mǎn)足我們的工作目

6、的的功，就叫有用功；不能直接滿(mǎn)足我們的工作目的，但不得不額外做的功叫額外功。第二個(gè)情景：利用滑輪組在豎直方向上提升一個(gè)物體，在這個(gè)過(guò)程中，涉及到的物體有：人、動(dòng)滑輪、重物。人在繩子的自由端拉的時(shí)候，人對(duì)動(dòng)滑輪做了功，也對(duì)重物做了功，如果我們的目的是提升重物，那么對(duì)重物做的功就是有用功，對(duì)動(dòng)滑輪做的功就是額外功。W有Gh,W額G動(dòng)h第三個(gè)情景：利用滑輪在水平方向上拉一個(gè)物體，此時(shí)對(duì)動(dòng)滑輪要做功，克服物體和地面間的摩擦也要做功，如果我們的目的就是拉動(dòng)物體，那么克服摩擦所做的功是有用功，拉動(dòng)動(dòng)滑輪做的功是額外功。我設(shè)計(jì)這三個(gè)物理場(chǎng)景的目的，就是讓學(xué)生通過(guò)各種情況來(lái)認(rèn)識(shí)、分析、歸納從而建立有用功、額外

7、功的概念。在操作過(guò)程中，一定要讓學(xué)生找出在做功的過(guò)程中涉及到了哪些物體、做了哪些功、我們做功的目的是什么、我們的工作目的是什么、哪些功直接滿(mǎn)足我們的目的、哪些功不能直接滿(mǎn)足我們的目的。這些事實(shí)都搞清了，就可以建立概念了。 有了有用功、額外功的概念，我們就很容易給出總功的概念：有用功加上額外功，就叫總功。最后通過(guò)兩個(gè)例題加深概念的理解例1 已知斜面高1.5米，長(zhǎng)4.5米，把重為7500牛的物體勻速拉到斜面的頂端，所用拉力是3000牛，求使用斜面拉木塊時(shí)所做的額外功？錯(cuò)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，在這一過(guò)程中物體被舉高，總功W總=Gh=750

8、0牛1.5米=1.125104焦，所以，額外功W額=W有-W總=1.35104焦-1.125104焦=2.25103焦。辨析 錯(cuò)解額外功的數(shù)值是對(duì)的，但是總功、有用功的概念搞錯(cuò)了，額外功的表達(dá)式也搞錯(cuò)了。利用斜面的目的是為了用小于重力的力將物體舉高，所以有用功W有=Gh。由于斜面不光滑，做功時(shí)總功W總=FL，額外功W額=W總-W有。使用機(jī)械做功時(shí)，總功=有用功，額外功為零，這是理想機(jī)械（沒(méi)有摩擦等）；使用機(jī)械做功時(shí)，總功有用功，額外功=總功-有用功，這是實(shí)際機(jī)械（有摩擦等）。例2 用如圖所示的滑輪組來(lái)提起800牛的重物，所用拉力是250牛，當(dāng)繩的自由端拉下12米時(shí)，人對(duì)滑輪組做的總功是多少？滑

9、輪組提起重物做的有用功是多少？錯(cuò)解 已知G=800牛，F(xiàn)=250牛，h=12米，則W有=Gh=800牛12米=9.6103焦，W總=F4h=250牛412米=1.2104焦。辨析 錯(cuò)解混淆了h和S兩個(gè)物體量的概念，因此，對(duì)有用功和總功的計(jì)算都是錯(cuò)誤的。公式中h表示物體升高的高度，S表示繩子自由端移動(dòng)的距離，所以S=12米，h=S/4=1/412米=3米，W有=Gh=800牛3米=2.4103焦，W總=FS=250牛12米=3.0103焦。建立三功概念的方法三：在機(jī)械效率的學(xué)習(xí)中，如何正確區(qū)別有用功、總功和額外功是學(xué)好機(jī)械效率的前提，也是學(xué)生容易混淆的概念，如何形象地、易于理解地讓學(xué)生掌握這些，

10、是我們做老師必須思考的，在平時(shí)的教學(xué)中我是這樣做的：一、瞄準(zhǔn)目標(biāo)目的就是有用的什么是有用功，顧名思義?。簩?duì)我們有用的功！簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，就是我們的“目的”，簡(jiǎn)單又明了，如果我們想提水，克服水的重力做的功就是我們的目的，就是有用功，如果我們是上樓，那克服我們?nèi)说闹亓λ龅墓褪怯杏霉?，了解目的，就等于知道了什么是有用功！二、面?duì)現(xiàn)實(shí)無(wú)奈的選擇是額外的額外功，很好理解，額外所做的功，也就是對(duì)我們沒(méi)有用（不是我們的目的）但又不得不做的功稱(chēng)為額外功！就像我們的目的是提水上樓，不想提水桶，可又不得不把這個(gè)容器一起提起，提水，自己也得上樓啊，于是我們又要把自己搬上樓，水桶啊，提水人自己啊，都是讓我們無(wú)奈的那個(gè)選

11、擇，它們都是額外功！三、我們所付出的一切就是總功我們?yōu)榱诉_(dá)到目的，必須的、無(wú)奈的我們都做了，那我們所做的有用功和額外功的總和就是總功！其實(shí)初中階段我們遇到的題目里面，如果是人來(lái)操作的，絕大多數(shù)的總功其實(shí)就是人手來(lái)做的功（當(dāng)然，也要因題而異，不能太絕對(duì)）。教學(xué)片斷：（麻煩一位同學(xué)幫我從樓下的辦公室里幫我拿水過(guò)來(lái)）學(xué)生回來(lái)后，進(jìn)行新課：師：同學(xué)們，我剛剛麻煩了xxx同學(xué)幫我拿水過(guò)來(lái)，謝謝xxx！他幫我實(shí)現(xiàn)了我的目的，同學(xué)們知道是什么？生：“老師你想喝水！”“當(dāng)然是端水過(guò)來(lái)了！”師：對(duì)，大家說(shuō)的很好，我的目的只有一個(gè)，那就是將水從樓下搬上來(lái)！這是我的目的，是對(duì)我有用的，那對(duì)它做的功就是有用功W有（板

12、書(shū)）。那同學(xué)們，xxx只是把水帶上來(lái)了嗎？生：“不，還有水杯！”“還有xxx，他還需要把他自己搬上來(lái)?。苷J(rèn)識(shí)到這點(diǎn)很不容易?。?！”師：同學(xué)們說(shuō)的太好了，他為了幫我還做了這些事情，杯子還有他自己屬于目的嗎？生：“當(dāng)然不是，老師，杯子的味道可不好，相信你不需要！”“可不搬它們不行?。　睅煟簩?duì)了！現(xiàn)實(shí)是多么讓人無(wú)奈啊，不想做又不得不做！我們稱(chēng)搬運(yùn)它們所做的功為額外功W額外（板書(shū)）。師：再次對(duì)xxx同學(xué)表示感謝！不分析還真不知道，你為了實(shí)現(xiàn)目的還做了這么多事情！有用的無(wú)奈的你都做了，那我們把你一共所做的功稱(chēng)為總功W總（板書(shū)），也就是有用功與額外功的總和！師：同學(xué)們來(lái)說(shuō)說(shuō)你對(duì)這三種功的理解，關(guān)于它們，

13、你知道了什么？學(xué)生討論發(fā)言。（略）（設(shè)計(jì)目的：通過(guò)實(shí)例，讓學(xué)生形象地了解有用功、額外功、總功的概念，明白目的有用功；不得不額外功；一共總功！）師：同學(xué)們，大家現(xiàn)在來(lái)思考這樣一個(gè)問(wèn)題：有人在井邊發(fā)現(xiàn)桶掉水里了，想把水桶撈上來(lái)，撈上來(lái)后發(fā)現(xiàn)桶里帶了些水！撈上桶后又想打水上來(lái)，就又打了一桶水！同學(xué)們，在剛才敘述的片段中，這人做了幾件事？?jī)杉碌挠杏霉?、額外功、總功，相同嗎？有什么不同？討論一下，發(fā)表一下你的看法！學(xué)生討論發(fā)言。（略）（設(shè)計(jì)目的：在有了有用功、額外功、總功的知識(shí)鋪墊后，我們需要的是深化它們?cè)趯W(xué)生大腦中的印象，這個(gè)撈桶、打水的例子是個(gè)不錯(cuò)的選擇，大家認(rèn)為呢？）師：同學(xué)們，我們看到課本上的

14、例子：（以課本上的運(yùn)沙子上樓的舉例為出發(fā)點(diǎn)，與學(xué)生一起研究：）同學(xué)們思考、計(jì)算一下，在將沙子運(yùn)上樓的過(guò)程中，這三種方法各自的有用功、額外功、總功各是多少？有用功（W有）/J額外功(W額外) /J總功（W總）/J第一種方法第二種方法第三種方法（設(shè)計(jì)目的：在定性的認(rèn)識(shí)了三種功后，我們需要的就是讓學(xué)生熟悉怎樣對(duì)三種功進(jìn)行計(jì)算！畢竟，學(xué)生們會(huì)在考試中遇到這種類(lèi)似的計(jì)算！無(wú)奈??！不過(guò)練習(xí)計(jì)算可不是學(xué)生無(wú)奈的額外功??！它屬于有用功！）建立三功概念的方法四：下面是我在教學(xué)過(guò)程中采用的一些方法，請(qǐng)大家批評(píng)指正。方法一：書(shū)包教師：同學(xué)們每天都要背著書(shū)包到學(xué)校（黑板板書(shū)“書(shū)包”二字），如果我們把書(shū)包分開(kāi)來(lái)看，它包

15、括“書(shū)”和“包”兩部分（把黑板上的兩個(gè)字分別圈上以示區(qū)別）。請(qǐng)同學(xué)們想一想，你是想把“書(shū)”帶到學(xué)校還是把“包”帶到學(xué)校呢？學(xué)生大笑：書(shū)。教師：是呀，我們想著把書(shū)到學(xué)校來(lái)學(xué)習(xí)使用。帶書(shū)才是我們想做的工作，是我們的目的，對(duì)書(shū)做的功對(duì)我們來(lái)說(shuō)是有用的。（在“書(shū)”字旁邊畫(huà)線板書(shū)：有用功）教師：那么我們?yōu)槭裁催€要用“包”呢？學(xué)生：為了攜帶書(shū)呀。教師：“包”可以幫助我們方便的完成帶書(shū)的工作，是一個(gè)輔助性的工具。對(duì)包做的功對(duì)于我們來(lái)說(shuō)是額外做的工作，即額外功。（在“包”字旁邊畫(huà)線板書(shū)：額外功）教師：書(shū)和包是一個(gè)整體，我們對(duì)書(shū)包做的功是我們做的所有的功，叫做總功。（在“書(shū)包”上方畫(huà)線板書(shū)：總功） 教師：我們使

16、用機(jī)械做功時(shí)，也會(huì)存在剛才我們分析書(shū)包時(shí)存在的有用功、額外功和總功的區(qū)別，下面我們來(lái)看一個(gè)實(shí)例。教師演示實(shí)驗(yàn)：用一個(gè)動(dòng)滑輪將一個(gè)物體提升一定的高度。問(wèn)題：請(qǐng)同學(xué)們分析，在這個(gè)物體背提升的過(guò)程中，有用功、額外功和總功都是哪部分呢？學(xué)生討論分析，作出解答。教師根據(jù)學(xué)生的實(shí)際問(wèn)答情況來(lái)再次確定和明確有用功、額外功和總功的概念。方法二：水桶教師：當(dāng)我們利用水桶從井中向上提水時(shí)，我們既對(duì)水做了功，同時(shí)也對(duì)桶做了功。從工作目的的角度來(lái)分析，我們是想對(duì)水作功，還是想對(duì)桶作功呢？學(xué)生：對(duì)水做功。教師：我們的目的就是想提水，所以對(duì)水做的功對(duì)我們來(lái)說(shuō)是有用的，叫做有用功。教師：既然我們我們不想對(duì)桶作用，那么要是沒(méi)有桶，行嗎？學(xué)生：不行，沒(méi)桶就不好打水了。教師：是呀，桶是一個(gè)很重要的工具。雖然我們不想對(duì)桶做功，沒(méi)有還不得不對(duì)它做功，我們就把對(duì)桶做的功叫做額外功。教師：我們一共做了哪些功呢？學(xué)生：對(duì)水做的有用功，對(duì)桶做的額外功。教師：我們就把對(duì)水桶做的功叫做總功，它包括了有用功和額外功。學(xué)生活動(dòng)環(huán)節(jié)：對(duì)生活實(shí)例進(jìn)行三功分析。方法三：撿豆子講臺(tái)上的有一些豆子，在講臺(tái)上再放置一個(gè)凳子，凳子上放置一個(gè)盤(pán)子。請(qǐng)幾位同學(xué)按照老師的不同要求來(lái)完成工作。1、 把豆子一個(gè)個(gè)撿起，放到凳子上的盤(pán)子里。2、 把豆子放在一張紙上，再把豆子倒入凳子上的盤(pán)子里。3、 把