新課標(biāo)視角下《功》的教學(xué)設(shè)計(jì)

梁振圣

摘要：本文以《功》的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，充分體現(xiàn)了物理新課程理念，展示了在物理課堂教學(xué)中如何落實(shí)高中物理課程的三維目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：功；正功；負(fù)功；總功；教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2013）8（S）-0067-3

1 教材分析

《功》是“人教版”普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)物理必修2第七章《機(jī)械能守恒定律》第二節(jié)的內(nèi)容。功是貫穿全部物理學(xué)的重要概念，是繼加速度之后從能量的角度將運(yùn)動(dòng)和力聯(lián)系起來(lái)的橋梁，對(duì)后面學(xué)習(xí)功率、動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律等知識(shí)能起到鋪墊作用。所以是本章學(xué)習(xí)的重點(diǎn)之一。教材列舉了很多貼近學(xué)生生活的實(shí)例，能增加學(xué)生對(duì)物理的親切感和興趣。關(guān)于功的計(jì)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：通過(guò)力的平行四邊形定則推導(dǎo)功的一般表達(dá)式。

此外，教材還介紹了正功和負(fù)功的意義、合力做功和分力做功的關(guān)系等。

2 學(xué)情分析

高一學(xué)生已具備一定的抽象思維能力，但仍需進(jìn)一步加強(qiáng)。據(jù)此，在教學(xué)中應(yīng)引入更多的生活實(shí)例，使學(xué)生更具體、形象地了解功的相關(guān)知識(shí)。在初中，學(xué)生已經(jīng)知道了做功的兩個(gè)必要因素。對(duì)于功的計(jì)算僅限于力與物體運(yùn)動(dòng)方向相同的情況。對(duì)于高中力與物體運(yùn)動(dòng)方向不相同的情況，可以結(jié)合學(xué)生已有的知識(shí)。運(yùn)用矢量合成與分解的方法引導(dǎo)學(xué)生分析理解。

3 教學(xué)目標(biāo)

3.1 知識(shí)與技能

（1）初步認(rèn)識(shí)做功與能量變化的關(guān)系。

（2）理解功的概念，知道做功的兩個(gè)要素。

（3）明確功是標(biāo)量，會(huì)計(jì)算恒力做功的大小。

（4）理解功的正負(fù)的物理意義，并會(huì)計(jì)算總功。

3.2 過(guò)程與萬(wàn)法

（1）培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的習(xí)慣，從熟悉的實(shí)例分析中進(jìn)一步理解功的概念。

（2）體會(huì)力的合成與分解、微元法等思想方法在物理研究中的重要作用。

3.3 情感、態(tài)度與價(jià)值觀

（1）體驗(yàn)物理知識(shí)在生產(chǎn)、生活中的廣泛應(yīng)用，激發(fā)探究的興趣和學(xué)習(xí)的熱情。

（2）通過(guò)功的概念的建立、計(jì)算公式的導(dǎo)出、功的求解等過(guò)程，培養(yǎng)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。

4 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

4.1 教學(xué)重點(diǎn)

功的概念和功的計(jì)算公式。

4.2 教學(xué)難點(diǎn)

（1）功的正負(fù)的物理意義和對(duì)“克服阻力做功”的理解。

（2）各個(gè)力所做總功的計(jì)算。

5 教學(xué)流程（圖1）

6 教學(xué)過(guò)程

6.1 創(chuàng)設(shè)情景，引出課題

請(qǐng)學(xué)生判斷以下情景中重力是否做功？投影展示：列車(chē)啟動(dòng)；起重機(jī)提起箱子：籃球從高處下落。

教師引導(dǎo)：力做功的要素是什么（是力和力方向上的距離。）？我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了位移，對(duì)功的要素應(yīng)如何更加精確地描述？能否從能量變化的角度進(jìn)行分析？

學(xué)生小組討論、歸納總結(jié)：一個(gè)物體受到力的作用，并在力的方向上移動(dòng)一段位移。這個(gè)力就對(duì)物體做了功；如果物體在力的作用下能量發(fā)生了變化，這個(gè)力一定對(duì)物體做了功；如果力和物體運(yùn)動(dòng)的方向垂直，那么力對(duì)物體不做功。

【設(shè)計(jì)意圖】創(chuàng)設(shè)物理情景，提供感性認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生對(duì)具體的物理現(xiàn)象及其特性進(jìn)行概括。形成復(fù)雜而抽象的物理概念。同時(shí)融入能量轉(zhuǎn)化的思想。

6.2 探究：計(jì)算力和物體位移方向成某一角度時(shí)的功

引導(dǎo)學(xué)生回顧初中學(xué)習(xí)過(guò)的功的公式及其適用條件。多媒體展示“司南版”教材《機(jī)械功》中的犁田圖。提出如何計(jì)算牛拉犁所做的功？

教師提示：牛拉犁問(wèn)題可簡(jiǎn)化成物體在與水平方向有夾角的恒力作用下。沿水平方向移動(dòng)一段位移。物理中我們經(jīng)常將不熟悉的、復(fù)雜的問(wèn)題轉(zhuǎn)化成熟悉的、簡(jiǎn)單的模型。熟悉的是力和位移同方向或垂直的情況。

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

學(xué)生小組合作討論、交換成果、歸納總結(jié)：把力分解成沿著位移方向的分力和垂直于位移方向的分力，根據(jù)力的等效性原理，把力做功的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為分別求和的問(wèn)題。由于與位移方向垂直不做功，力做的功就等于分力做的功。即，同樣把位移沿著力的方向和垂直于力的方向進(jìn)行分解，計(jì)算分位移上的功也能得到相同的結(jié)論。

教師與學(xué)生一起完成例題：物體在粗糙平面和光滑平面的運(yùn)動(dòng)。最后對(duì)公式的使用進(jìn)行歸納：力和位移的夾角是力和位移的起點(diǎn)共點(diǎn)時(shí)所形成的夾角，力對(duì)物體做的功只和力、位移、兩者的夾角有關(guān)，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。公式中的力要始終作用在物體上。

【設(shè)計(jì)意圖】合作學(xué)習(xí)會(huì)增加學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。學(xué)生在功的一般表達(dá)式的推導(dǎo)過(guò)程中，提高了推理能力和歸納總結(jié)的能力。讓學(xué)生體會(huì)公式在使用過(guò)程中的注意事項(xiàng)。

6.3 探究：正功和負(fù)功的物理意義

教師引導(dǎo)：從課本漫畫(huà)中，體會(huì)正負(fù)功的含義，小組合作討論，完成以下表格（表1）。

投影展示幾個(gè)小組導(dǎo)學(xué)案中的研究成果。并進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。

教師和學(xué)生交流、歸納總結(jié)：動(dòng)力對(duì)物體做正功，物體獲得能量；阻力對(duì)物體做負(fù)功，物體失去能量。功的正負(fù)不表示方向，表示的是動(dòng)力還是阻力。正功、負(fù)功和零功取決于力和位移之間的夾角。

習(xí)題鞏固：一輛汽車(chē)勻速開(kāi)上一個(gè)斜面。分別從夾角的大小和力的作用效果兩個(gè)角度。判斷各力做的是正功還是負(fù)功。

教師闡述：“某力對(duì)物體做負(fù)功”常常說(shuō)成“物體克服某力做功（取絕對(duì)值）”。例如：上拋過(guò)程中重力對(duì)物體做了-8J的功，常常說(shuō)成物體克服重力做了8J的功。形象比喻：甲向乙借了50元錢(qián)。從甲的角度是甲借了錢(qián)：從乙的角度是乙把錢(qián)借給甲。

【設(shè)計(jì)意圖】對(duì)于此教學(xué)難點(diǎn)的突破，采用生活體驗(yàn)、數(shù)學(xué)角度和物理角度結(jié)合、實(shí)例分析等方法。讓學(xué)生在合作與交流的過(guò)程中。理解正功和負(fù)功的物理意義。

6.4 探究：求解幾個(gè)力對(duì)物體所做的功

展示情景：在光滑水平面上，一物塊在兩個(gè)沿水平方向的力（F1，F(xiàn)2）的共同作用下，沿著合力方向運(yùn)動(dòng)，求F1做的功，F(xiàn)2做的功，合力做的功，并分析這三個(gè)功之間存在的關(guān)系。

學(xué)生合作探究得出：合力做的功等于各個(gè)分力做的功的代數(shù)和。

教師設(shè)疑：合力的功和兩個(gè)分力的功符合平行四邊形定則？

師生交流：“功不是矢量而是標(biāo)量”。

歸納總結(jié)：當(dāng)物體在幾個(gè)力的共同作用下發(fā)生一段位移時(shí)。這幾個(gè)力對(duì)物體所做的總功等于各個(gè)力分別對(duì)物體所做的功的代數(shù)和。也可以先求出這幾個(gè)力的合力，再求合力所做的功。

【設(shè)計(jì)意圖】此例需要讓學(xué)生體會(huì)功的計(jì)算公式的正確應(yīng)用，求幾個(gè)力做功的兩種方法。功是標(biāo)量等三個(gè)方面的效果，做到一題多用。

6.5 探究：計(jì)算變力所做的功

展示情景：一冰塊在光滑的冰面上受到水平向右的拉力，其發(fā)生了一段位移，求力F所做的功。

教師點(diǎn)撥：（配合多媒體展示）引導(dǎo)學(xué)生類(lèi)比推導(dǎo)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間公式時(shí)的過(guò)程。利用微元法，將位移分割到無(wú)限小。使得每一小段位移上的力視為恒力。得出變力做的功就是圖線(xiàn)下面三角形的面積。

【設(shè)計(jì)意圖】此探究并非要求學(xué)生掌握變力做功的計(jì)算。而是體會(huì)極限思想在物理問(wèn)題中的應(yīng)用，并認(rèn)識(shí)物理學(xué)習(xí)是一個(gè)從特殊到一般。簡(jiǎn)單到復(fù)雜，不斷深入的過(guò)程。

6.6 課堂總結(jié)

請(qǐng)一位同學(xué)到黑板上總結(jié)。其他學(xué)生在筆記本上做好書(shū)面總結(jié)，并把自己對(duì)這堂課的體會(huì)寫(xiě)下來(lái)。然后請(qǐng)同學(xué)們?cè)u(píng)價(jià)黑板上的總結(jié)內(nèi)容，比較黑板上的總結(jié)和自己的總結(jié)，看誰(shuí)的更好？好在什么地方？教師對(duì)上臺(tái)同學(xué)的總結(jié)給予肯定和評(píng)價(jià)。最后學(xué)生根據(jù)教師的總結(jié)修改自己的總結(jié)。

【設(shè)計(jì)意圖】培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力，進(jìn)而構(gòu)建他們自己的知識(shí)框架。

7 板書(shū)設(shè)計(jì)（略）

8 布置課后練習(xí)（略）

（欄目編輯 鄧?yán)冢?/p>