新课标视角下《功》的教学设计

梁振圣

摘要：本文以《功》的教学设计为例，充分体现了物理新课程理念，展示了在物理课堂教学中如何落实高中物理课程的三维目标。

关键词：功；正功；负功；总功；教学设计

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2013）8（S）-0067-3

1 教材分析

《功》是“人教版”普通高中课程标准实验教科书物理必修2第七章《机械能守恒定律》第二节的内容。功是贯穿全部物理学的重要概念，是继加速度之后从能量的角度将运动和力联系起来的桥梁，对后面学习功率、动能定理、机械能守恒定律等知识能起到铺垫作用。所以是本章学习的重点之一。教材列举了很多贴近学生生活的实例，能增加学生对物理的亲切感和兴趣。关于功的计算方法，教材采用由特殊到一般的探究思路：先分析力和位移同方向；逐步深入到力和位移成一定角度：通过力的平行四边形定则推导功的一般表达式。

此外，教材还介绍了正功和负功的意义、合力做功和分力做功的关系等。

2 学情分析

高一学生已具备一定的抽象思维能力，但仍需进一步加强。据此，在教学中应引入更多的生活实例，使学生更具体、形象地了解功的相关知识。在初中，学生已经知道了做功的两个必要因素。对于功的计算仅限于力与物体运动方向相同的情况。对于高中力与物体运动方向不相同的情况，可以结合学生已有的知识。运用矢量合成与分解的方法引导学生分析理解。

3 教学目标

3.1 知识与技能

（1）初步认识做功与能量变化的关系。

（2）理解功的概念，知道做功的两个要素。

（3）明确功是标量，会计算恒力做功的大小。

（4）理解功的正负的物理意义，并会计算总功。

3.2 过程与万法

（1）培养学生理论联系实际的习惯，从熟悉的实例分析中进一步理解功的概念。

（2）体会力的合成与分解、微元法等思想方法在物理研究中的重要作用。

3.3 情感、态度与价值观

（1）体验物理知识在生产、生活中的广泛应用，激发探究的兴趣和学习的热情。

（2）通过功的概念的建立、计算公式的导出、功的求解等过程，培养科学严谨的态度。

4 教学重点、难点

4.1 教学重点

功的概念和功的计算公式。

4.2 教学难点

（1）功的正负的物理意义和对“克服阻力做功”的理解。

（2）各个力所做总功的计算。

5 教学流程（图1）

6 教学过程

6.1 创设情景，引出课题

请学生判断以下情景中重力是否做功？投影展示：列车启动；起重机提起箱子：篮球从高处下落。

教师引导：力做功的要素是什么（是力和力方向上的距离。）？我们已经学习了位移，对功的要素应如何更加精确地描述？能否从能量变化的角度进行分析？

学生小组讨论、归纳总结：一个物体受到力的作用，并在力的方向上移动一段位移。这个力就对物体做了功；如果物体在力的作用下能量发生了变化，这个力一定对物体做了功；如果力和物体运动的方向垂直，那么力对物体不做功。

【设计意图】创设物理情景，提供感性认识，让学生对具体的物理现象及其特性进行概括。形成复杂而抽象的物理概念。同时融入能量转化的思想。

6.2 探究：计算力和物体位移方向成某一角度时的功

引导学生回顾初中学习过的功的公式及其适用条件。多媒体展示“司南版”教材《机械功》中的犁田图。提出如何计算牛拉犁所做的功？

教师提示：牛拉犁问题可简化成物体在与水平方向有夹角的恒力作用下。沿水平方向移动一段位移。物理中我们经常将不熟悉的、复杂的问题转化成熟悉的、简单的模型。熟悉的是力和位移同方向或垂直的情况。

能不能把力和位移既不同方向又不垂直的情况，转化成熟悉的力和位移同方向或垂直的情况？

学生小组合作讨论、交换成果、归纳总结：把力分解成沿着位移方向的分力和垂直于位移方向的分力，根据力的等效性原理，把力做功的问题转化为分别求和的问题。由于与位移方向垂直不做功，力做的功就等于分力做的功。即，同样把位移沿着力的方向和垂直于力的方向进行分解，计算分位移上的功也能得到相同的结论。

教师与学生一起完成例题：物体在粗糙平面和光滑平面的运动。最后对公式的使用进行归纳：力和位移的夹角是力和位移的起点共点时所形成的夹角，力对物体做的功只和力、位移、两者的夹角有关，与物体的运动状态无关。公式中的力要始终作用在物体上。

【设计意图】合作学习会增加学生学习的积极性和主动性。学生在功的一般表达式的推导过程中，提高了推理能力和归纳总结的能力。让学生体会公式在使用过程中的注意事项。

6.3 探究：正功和负功的物理意义

教师引导：从课本漫画中，体会正负功的含义，小组合作讨论，完成以下表格（表1）。

投影展示几个小组导学案中的研究成果。并进行点评。

教师和学生交流、归纳总结：动力对物体做正功，物体获得能量；阻力对物体做负功，物体失去能量。功的正负不表示方向，表示的是动力还是阻力。正功、负功和零功取决于力和位移之间的夹角。

习题巩固：一辆汽车匀速开上一个斜面。分别从夹角的大小和力的作用效果两个角度。判断各力做的是正功还是负功。

教师阐述：“某力对物体做负功”常常说成“物体克服某力做功（取绝对值）”。例如：上抛过程中重力对物体做了-8J的功，常常说成物体克服重力做了8J的功。形象比喻：甲向乙借了50元钱。从甲的角度是甲借了钱：从乙的角度是乙把钱借给甲。

【设计意图】对于此教学难点的突破，采用生活体验、数学角度和物理角度结合、实例分析等方法。让学生在合作与交流的过程中。理解正功和负功的物理意义。

6.4 探究：求解几个力对物体所做的功

展示情景：在光滑水平面上，一物块在两个沿水平方向的力（F1，F2）的共同作用下，沿着合力方向运动，求F1做的功，F2做的功，合力做的功，并分析这三个功之间存在的关系。

学生合作探究得出：合力做的功等于各个分力做的功的代数和。

教师设疑：合力的功和两个分力的功符合平行四边形定则？

师生交流：“功不是矢量而是标量”。

归纳总结：当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时。这几个力对物体所做的总功等于各个力分别对物体所做的功的代数和。也可以先求出这几个力的合力，再求合力所做的功。

【设计意图】此例需要让学生体会功的计算公式的正确应用，求几个力做功的两种方法。功是标量等三个方面的效果，做到一题多用。

6.5 探究：计算变力所做的功

展示情景：一冰块在光滑的冰面上受到水平向右的拉力，其发生了一段位移，求力F所做的功。

教师点拨：（配合多媒体展示）引导学生类比推导匀变速直线运动的位移时间公式时的过程。利用微元法，将位移分割到无限小。使得每一小段位移上的力视为恒力。得出变力做的功就是图线下面三角形的面积。

【设计意图】此探究并非要求学生掌握变力做功的计算。而是体会极限思想在物理问题中的应用，并认识物理学习是一个从特殊到一般。简单到复杂，不断深入的过程。

6.6 课堂总结

请一位同学到黑板上总结。其他学生在笔记本上做好书面总结，并把自己对这堂课的体会写下来。然后请同学们评价黑板上的总结内容，比较黑板上的总结和自己的总结，看谁的更好？好在什么地方？教师对上台同学的总结给予肯定和评价。最后学生根据教师的总结修改自己的总结。

【设计意图】培养学生概括总结能力，进而构建他们自己的知识框架。

7 板书设计（略）

8 布置课后练习（略）

（栏目编辑 邓磊）