《功》创新教学设计

向优生 牟银勇 方子怡 冯庆

摘   要：为了进一步落实初中物理教学中的核心素养要求，结合义务教育课程标准，对初中八年级《功》这一节作出了创新性教学设计。加强物理学与生活的联系，让学生从生活中的体验走向物理的规律总结，在丰富的社会生活体验中学习物理知识。从物理学习走向社会应用，从而能够真正关注科技发展，培养学生的科学核心素养。

关键词：功;体验式教学;教学创新;教学设计

中图分类号：G633.7 文献标识码：A    文章编号：1003-6148（2019）11-0073-5

1    教材分析

《功》是人民教育出版社八年级下册第十一章第一节的内容，前面已经学习了力、匀速直线运动、二力平衡、力和运动的关系、牛顿第一定律等知识，为这一章节学习功做了很好的基础铺垫，也为后面进一步学习功率、认识能量的转化方式、了解分析简单机械提供了很好的理论基础。《功》是属于课程标准内容标准中能量的转化方式部分，是学生构建物理知识体系的重要课程内容。

2    教学目标

2.1    知识与技能

（1）结合实例，认识功的概念。

（2）知道机械功，利用生活中的实例说明机械功的含义。

（3）能够计算简单的功。

2.2    过程与方法

通过对力是否做功的实际生活情景判断，让学生归纳、总结做功的条件，能够根据数据测量计算简单过程中力做了多少功。提高分析问题和解决的能力，并能够将所学的功的知识应用于实际生活。

2.3    情感、态度与价值观

培养学生学习物理的兴趣，激发他们对科学的求知欲，尊重自然规律，总结成功，分析失败。让学生体验战胜困难、解决物理问题时的喜悦。培养学生愿意投身科学事业、热爱祖国，有振兴中华的使命感。

3    教学重点、难点

重点：功的简单计算。

难点：力是否做功的判断。

4    教学资源准备

创新教具“二维起重机做功演示仪”、体验教具“系有两个10 L水桶的扁担”、鸡蛋、力和方向箭头指示牌、卷尺、弹簧测力计、导学案、多媒体课件、气球奖品。

5    教学过程

5.1    课堂引入

“做回山城棒棒军，比比谁的‘武功高”的学生体验挑战活动。

具体方案：给学生展示PPT图片，展示重庆山城棒棒军的工作。播放山城棒棒军的电视剧主题曲。让学生也来当一回小棒棒，比比谁的“武功”高。从而提出生活中的“功”的概念。先邀请两名学生上台来将拴有水桶的扁担（就是重庆棒棒的扁担）提在胸前，再邀请另外两位学生将水桶提在腰前，然后再扛在肩上。通过比赛和重庆独有的劳动体验来提出本堂课要学习的内容。调动学生的积极性，提升学生的学习热情。

设问1：同学们，刚才两位同学将扁担提到胸前，他们的手给扁担一个什么力的作用啊？

设问2：这个力的作用对扁担有什么样的效果呢？

设问目的：让学生能够准确进行受力分析，知道做功的对象是力或施力物体，从力的效果描述让学生体会力做功的过程，为后面建立功的概念做鋪垫。

5.2    新课教学

5.2.1    力学中的功

学生：观看老师被叉车竖直匀速举高的视频。

设问1：老师受到叉车给的什么力的作用？这个力对老师有什么作用效果？这个力对老师做了功吗？

老师总结功的概念的建立：物理学中，如果某个力对物体在这个力的方向上的移动作出了贡献，取得了成效，我们就说这个力对物体做了功。

介绍法国物理学家科里奥利是世界上首位将“力在一段距离对物体的作用效果”称为“功”的科学家。为了纪念他，人们把他的名字雕刻在法国埃菲尔铁塔上。激发学生了解科学发展历史的兴趣。

设问2：如何描述做功呢？

学生观看视频：手推小车水平运动的过程。

设问3：手对小车的推力对小车有“成效”吗？

老师引导并做规范描述：此时手对小车的推力对小车做了功，往往也说成手对小车做了功。让学生知道什么力对物体做了功。

【学生活动1】

【挑战提起坐在凳子上的“重量级”同学】

老师邀请两位学生上台挑战，一位较为瘦小，一位较为魁梧。请较为魁梧的学生坐在椅子上，让较为瘦小的学生用双手连人带凳子一起提起来，并强调要注意安全。老师提问请学生思考。

设问1：刚才同学给凳子有没有力的作用？

老师需要让学生明确指出是哪个力，让学生知道做功的对象。

设问2：这个力有没有成效呢？使物体在力的方向移动了一段距离没有？那么该同学对凳子有没有做功呢？

设问3：我们发现不是所有情况都做了功。那么有哪些情况不做功呢？

【生活实验演示1】

播放老师自己在水平推汽车的情景（图1），但是没有推动。

教师引导学生进行受力分析，总结归纳，当有力但在力的方向上没有移动一段距离，那么这个力不做功，为方便记忆简称“劳而无功”。

【生活实验演示2】

【学生讨论】请学生回忆我们体育锻炼投掷实心球的情景（图2）。

设问1：从A点到B点该同学对实心球施加了一个什么力，这个力对实心球有没有做功？

请学生举手回答，并给答对的学生颁发奖品（气球）。

紧接着再次提问。

设问2：实心球从B点到C点呢？手对它还有作用力吗？它有没有移动一段距离呢？为什么会移动呢？

老师强调做功的统一性，还复习了惯性概念的知识。引发学生的积极思考。

实际上，实心球投掷过程是学生初中学习生活过程中很熟悉的情景，学生学习了惯性、弹力、压力、重力等知识，但是这个过程其实比较复杂。在教学过程中，通过图片展示受力分析和频闪照相处理，方便学生直观分析，知道有距离不一定做功。

设问3：那么实心球从B到C运动的过程中手对实心球有没有做功呢？

【学生交流讨论】 学生得出结论，虽然物体移动了一段距离，但是在这个过程中没有相应力的作用，这个过程手对实心球不做功，简称“不劳无功”。

教师强调：力做功必须满足力和沿力的方向移动一段距离，两者必须具有“同时性”。

通过学生熟悉的体育训练项目，对做功条件进行分析研究，有效地结合生活实际，符合学生的生活体验认知。对惯性知识的复习实现综合知识的应用，强调同时性的科学知识，培养学生的物理思维。

【生活实验演示3】

教师播放叉车载着自己在水平方向匀速直线运动的情景（图3）。

设问1：请問老师现在受到叉车给的什么力？该力朝什么方向？老师现在向什么方向移动？

让学生用教师提前制作的教具，分别展示出此情景下力的方向和移动距离的方向（图4）。

自制教具的使用，让学生对力和运动的关系一目了然。从而有效地突破难点知识：当力和物体运动的方向垂直时力不做功。

设问2：有力的作用同时有移动一段距离，这个力一定做功吗？

【交流讨论】

有力，但是物体在力的方向上没有移动一段距离，这个力没有成效，因此当力和物体运动的方向垂直时这个力不做功，简称“垂直无功”。

【交流总结】

让学生总结以上不做功的情况有哪几种。

老师引导学生总结“不做功的三种典型情况”。

（1）有力，但是在力的方向上通过的距离为零， F≠0，s=0，“劳而无功”。

（2）有距离，但是和距离同一方向上没有力的作用， F=0，s≠0，“不劳无功”。

（3）有力，也有距离，但是力和距离方向是相互垂直的。F≠0，s≠0，“垂直无功”。

【学生活动2】

再次邀请两位学生上来挑战“棒棒”。

要求1：让学生同时将各自的水桶提到胸前，如图5。

设问1：同学提起水桶的过程中，对水桶做功了没有？

提起水桶的过程中对水桶的拉力做了功。

在笔者提问时，学生将扁担提在胸前没有动，并表现出很吃力的表情。

于是继续追问。

设问2：此时两位同学将扁担和水桶举在胸前，有力吗？此时这个力做了功没有？

学生思考并回答：有力但是沿着力的方向没有移动一段距离，这是“劳而无功”的类型。

要求2：又让学生将扁担挑在肩上，并让他们扛起扁担水平缓慢地从教室前面走到教室后面（图6）。

设问3：在这个过程中他对水桶有没有做功？

学生思考并总结出这是“垂直无功”的类型。有效激发学生的学习兴趣，让学生直观地看到生活中“垂直无功”的情景。

引导学生总结物体做功的两个必要条件;

（1）作用在物体上的力;

（2）物体在力的方向上要移动一段距离。

两个条件缺一不可。

5.2.2    功的计算教学

【功的计算】

通过对做功条件和概念的学习，学生知道了做功的条件。

设问1：同学们，做功有多少之分吗？

学生进一步思考讨论。

设问2：将一桶水从地面提到讲台上和将一瓶矿泉水从地面拿到讲台上做功的多少一样吗？

设问3：将同样的一扁担水从1楼挑到2楼和从1楼挑到10楼做的功一样吗？

老师引导：说明做功确实有多有少，力的大小和沿着力的方向移动的距离都会决定做功的多少。

（1）定义：功等于力的大小和物体在力的方向上通过的距离的乘积。

（2）公式（图7）：

教师强调单位要统一，规范学生的书写，培养严谨的科学态度。

【学生活动3】

一个鸡蛋约为50 g，重为0.5 N，将其放在手心，手给鸡蛋的支持力为0.5 N。现在让每组学生派一个代表走上讲台，和老师一起把一个鸡蛋从地面缓慢举过头顶（图8），通过估算，学生就知道了我们在这个过程中对鸡蛋做了约1 J的功。

通过这次活动考查学生简单计算功的能力，更为重要的是让学生直接感受1 J的功。

功的概念对学生来说还比较陌生，体验和认识感知1 J的功也是缺乏的。

实验结束后我们把刚才做实验的鸡蛋奖励给上台的学生，激励学生继续努力，拉近同学和老师的距离，并有效激发了全班学生的学习激情和欲望。

【计算练习】

例题1 向老师的质量为60 kg，在向老师被叉车匀速竖直举高2 m的过程中，叉车对向老师做了多少功？

要求学生仔细审题，完成学案，要求完整地计算书写。

老师对学生进行指导观察。

5.3    课堂总结回顾

我们这节课解决了如下问题：

1.物理上的“功”指什么？

如果某个力对物体的移动作出了贡献，取得了成效，说这个力对物体做了功。

2.怎样判断力对物体做功了？

（1）作用在物体上的力;

（2）物体在力的方向上移动了一段距离。

两个条件缺一不可。

3.功如何计算？

W=Fs，计算过程中单位要统一。

4.功的单位是什么？

焦耳（J）。

【创新教具】

老师展示自制创新教具：“自制电动龙门吊”（图9）。通过实验来加强对本节课所学知识点的应用能力，培养学生的创新能力。

首先，通过电动机将玩具提起来，让学生判断拉力是否对玩具做了功。

固定玩具的高度，水平推动挂点，使得玩具水平运动，问学生此时绳子的拉力是否做了功？

竖直提升玩具小虫的过程中，拉力做了功。将绳子固定在挂点，水平推动滑轨时，拉力没有做功。

5.4    课后思考

老师展示：同样利用创新演示教具，打开电动机让玩具被提升，并同时推动滑轨让玩具运动，问此时绳子的拉力对玩具做了功没有？这个过程中如何计算绳子拉力做了多少功呢？

老师亲自制作创新教具，吸引学生的注意力，培养学生的创新能力。在教学过程中提出新的问题，是教学的衍生和新问题的自然生成。让学生能够利用所学知识解决实际问题。

例题2  课后思考题：

如图10所示，三种不同的路径方式將同一物块用相同的力拉到相同的高度，拉力方向始终竖直向上，问三个过程中拉力F做的功（    ）

A.甲最多

B.乙最多

C.丙最多

D.一样多

课后思考可以培养学生独立思考的能力，这个过程对于巩固当天所学知识十分重要，真正考查学生是否理解了功的概念。

5.5    生活应用

展示2019年4月23号海军节的盛况，并播放中国人民解放军进行曲，增强学生的爱国情怀。

介绍我国的嫦娥4号探月器、重庆轻轨、航母、长征火箭、J20第五代战斗机、高铁等先进科技装备，告诉学生这些设备都是利用到了今天所学的知识，在老师的引导下试着让学生利用本节课所学习功的知识描述这些科技产品的做功情况，勉励学生一定要好好学习。

让这节课能够得到人文的升华，激励孩子们在学习和生活中要刻苦努力，一步一个脚印，持之以恒，就一定能取得成功。

6    板书设计

第十一章 第1节 功

一、力学中的功

二、功的计算

力和物体在力的方向上通过的距离的乘积。

单位要统一。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2011.

[2]人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材研究开发中心.义务教育教科书物理九年级全册[M].北京：人民教育出版社，2012.

（栏目编辑    李富强）