“功和機械能”學習指要

鄒麗暉

本章首先通過對功、功率的學習，為認識“能”做了鋪墊，“能量”是課程標準中科學內(nèi)容的三大主題之一.這充分說明了能量在初中物理課程中的重要地位.解決力學問題時，如果從能量角度研究，有時會更簡便.研究功的重要意義在于，可以通過做功研究能量的變化。為研究能量的轉(zhuǎn)化過程奠定定量分析的基礎(chǔ)，由于在初中階段只要求初步認識能量概念，所以教科書并未追求能量概念的嚴密性，而是在功的知識的基礎(chǔ)上，直接從勸和能的關(guān)系引入能量的概念——物體能夠?qū)ν庾龉?我們就說這個物體具有能量.

認識功與功率

功的概念起源于早期工業(yè)革命的需要.當時的工程師們需要一個比較蒸汽機效益的辦法.在實踐中.人們逐漸同意用機器舉起的物體所受的重力與高度之積來量度機器的輸出.并稱之為功，功是本章學習的難點，對功的概念的認識水平.會直接影響能的概念的形成和功能關(guān)系的建立.如何讓同學們正確認識功的概念呢？編者在以下幾個方面做了努力.

1.認識做功的含義

教科書重視聯(lián)系實際與生活經(jīng)驗，通過叉車托舉貨物的實例引入功的概念，分析叉車托起貨物的過程.說明托舉貨物的力使貨物移動了一段距離，貨物被舉高，機械工作的成效顯現(xiàn)出來了，隨后給出物理學中做功的含義，生活中沒有功這個概念.所以同學們很難認識功，恰當?shù)剡x取實例.能夠有效幫助同學們完成對做功的感性認識.

2.描述做功的兩個必要因素

通過“想想議議”總結(jié)教科書圖11.1-2所示實例中力做功的共同點，以及教科書圖11.1-3所示實例中力不做功的原因.分析實例.幫助同學們經(jīng)歷描述做功的兩個必要因素的過程.即作用在物體上的力和物體在這個力的方向移動了距離.

3.定量計算功的大小

功的大小由力和物體移動的距離共同決定，由此引出功的計算公式，并介紹功的單位，初中只計算力的方向與物體移動方向相同情況下的功.不涉及力和運動方向成角度的問題.

4.定義功率的概念

與速度、密度和壓強的定義方法相同，功率也是采用比值法定義的物理量.教科書通過往樓上搬運磚的實例創(chuàng)設(shè)情景，讓大家思考做相同的功.用時不同，從而引出做功快慢的問題.為功率概念的提出做鋪墊.

通過“想想議議”再次讓同學們討論老爺爺和小女孩爬樓梯的實例，爬相同的樓梯，老爺爺?shù)馁|(zhì)量大，做功多;小女孩質(zhì)量小，做功少：但小女孩爬得快，做功時間短.這就需要引入同時考慮做功的多少，以及做功時間長短的物理量，類比速度是表征物體運動快慢的物理量.做功的快慢取決于相同時間內(nèi)做功的多少.因此新概念的引入需要用功與做功所用時間的比來完成，它的大小為單位時間內(nèi)所做的功，

突出能做功的物體具有能量的思想

同學們在生活中經(jīng)常會聽到“能量”一詞，但能量概念卻很抽象，機械能是最常見的一種能.比較容易理解，教科書注意用具體的實例引入能量的概念，例如，流動的水能推動水車、拉開的彈弓能將彈丸射出，它們的共同之處在于能夠?qū)ν庾龉?這樣就把“能”和前面學過的“功”聯(lián)系起來了，能量就是物體做功的本領(lǐng)，

功和能有密切聯(lián)系，功是能量變化的量度.做功的過程是能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的過程，這些內(nèi)容是后面學習其他各種形式的能，以及能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的基礎(chǔ).在介紹以下概念時，教科書采用的思路是一致的.這樣處理的目的就是使大家加深對功與能關(guān)系的理解.從整體上理順功和能之間的關(guān)系.

1.動能.動能概念的引入以能做功的物體具有能量的思想為基礎(chǔ).通過列舉生活中的實例.讓同學們感知這些物體能夠?qū)ν庾龉Φ墓餐?，即運動的物體能夠?qū)ν庾龉Γ砻鬟@個物體具有能量.

2.重力勢能.重力勢能概念的引入方式與動能相同.即以能做功的物體具有能量的思想為基礎(chǔ)，通過列舉生活中的實例讓大家感受到位于高處的物體下落時可以做功，表明這個物體具有能量.

3.彈性勢能，彈性勢能概念的引入同樣是以能做功的物體具有能量的思想為基礎(chǔ).通過列舉生活中的實例讓大家感受到發(fā)生彈性形變的物體在恢復(fù)形變時可以對外做功.表明這個物體具有能量.

明確“探究物體的動能跟哪因素有關(guān)”實驗的邏輯關(guān)系

為使同學們能定性地描述動能，教科書設(shè)計了“探究物體的動能跟哪些因素有關(guān)”的實驗.這個實驗的邏輯關(guān)系如下.

首先，通過前面的學習，大家已經(jīng)知道，運動的物體將相同質(zhì)量靜止的物體向前撞得越遠.說明運動物體所具有的動能越大，

其次.觀察從不同高度由靜止?jié)L下的同一鋼球，滾到同一平面時速度大小不同，從高處滾下的鋼球速度大，速度大的同一物體能將木塊撞得遠，說明質(zhì)量相同的物體，速度大，動能大.

最后，速度相同，質(zhì)量不同的物體，質(zhì)量大的能將木塊撞得遠，說明速度相同的物體，質(zhì)量大.動能大，

需要明確，“質(zhì)量相同的物體，運動的速度越大，動能越大;運動速度相同的物體，質(zhì)量越大，動能也越大”的說法是一種粗略的定性比較.不是指成正比地變化，

利用機械能及其轉(zhuǎn)化滲透守恒思想

自然界是千變?nèi)f化的，而科學就是要在這變化莫測的自然界中找出不變性.找出各種各樣的守恒定律.同學們在學習質(zhì)量的過程中已經(jīng)體會到質(zhì)量守恒的思想，而在動能和勢能的轉(zhuǎn)化中將進一步體會能量的轉(zhuǎn)化與守恒，

在介紹動能和勢能的轉(zhuǎn)化時，教科書通過分析射箭、蹦床這些實例中的能量轉(zhuǎn)化過程，并通過滾擺、鐵鎖的擺動等有趣的實際操作.使大家進一步體會和初步認識機械能的轉(zhuǎn)化和守恒，

責任編輯 蔡華杰