功的原理.

第四章*4.4 功的原理

向化中学张博

一、教学任务分析

本节属于拓展型课程内容，与学生能够直接观察到的生活实际的关系并不紧密，而对学生的思维能力有较高的要求。

学习本节内容要以简单机械、机械功等知识为基础，进一步讨论是否使用简单机械时所用的动力和所做的功之间的关系。以学生对于物理知识的掌握水平来看，力是一个比较直观的概念，而功则比较抽象。使用简单机械能够省力的结论能够通过实验现象直接得出，但关于使用简单机械时做功情况的分析则要根据机械功的定义，并对实验数据进行计算处理后，才能得出结论。

功的原理作为简单机械和机械功的后续内容，是通过分析理想情况下的实验（仅考虑研究对象对机械的阻力而不考虑机械内部的阻力和外界对系统的阻力）所得到的数据，指出了使用机械可以省力，但是不能省功。而在实际情况下的实验（考虑了所有的阻力）导出的机械效率这一概念，更说明了使用机械所做的功实际上是大于不使用机械直接用外力对物体所做的功的，而这正是为了达到省力的目的而付出的代价。机械效率可以设法提高，但不可能达到100％。

本节教学要求学生主动参与，积极思考，通过实验、分析讨论和建立概念拓展所学的知识，深入发展综合能力，感受从简单到复杂、从具象到抽象、从现象到本质的科学研究过程。同时体会节能的重要性。

二、教学目标

1、知识与技能

（1）理解功的原理。

（2）理解机械效率。

2、过程与方法

通过对两次斜面实验的分析和讨论，明白理想情况和实际情况的区别，经历从简单到复杂的研究过程。

3、情感、态度与价值观

（1）通过对使用机械省力不省功的学习和讨论，了解事物的两面性。

（2）通过对机械功原理和机械效率这两条物理规律不同点的比较，懂得是否忽略阻力在机械做功中的影响是其中的关键，感悟理性情况和实际情况的区别。

（3）通过对如何提高机械效率的学习，感悟合理利用能源和节约能源的重要性，增强节能意识。

（4）通过引入新课时的情景照片，领悟中华民族在抵御外来侵略时不屈不挠的民族精神。

三、教学重点和难点

重点：功的原理。

难点：功的原理和机械效率的矛盾统一。

四、教学资源

1、学生实验器材：贴有细砂纸的长木板、木块、弹簧测力计。

2、“二十四道拐”资料照片

五、教学设计思路

本设计的内容包括功的原理和机械效率等两部分内容。

本设计的思路是：以学生的实验探究、讨论、分析和教师的点拨为基本方法，理解外力对机械所做的功和机械克服阻力做的功之间的大小关系。

本设计要突出的重点是功的原理。具体方法是：通过对在光滑的大倾角斜面上拉动小车和直接提起小车两个实验所获的数据进行分析、处理和比较，并结合对不同类型的杠杆特点的回顾，得到使用任何机械都不能省功这一物理规律。

本设计要突破的难点是理解功的原理和机械效率的矛盾统一。通过对在粗糙斜面上拉动木块和直接提起木块两个实验所获得的数据进行分析、处理和比较，认识到在实际情况下使用机械对物体做功与不使用机械直接对物体做功而言其实是“费功”的。通过对其“费功”原因的讨论和分析，认识到无用功的存在，从而形成机械效率这一概念。然后通过对“光滑”与“粗糙”两斜面实验的对比，感悟理想与现实的矛盾统一。

本设计通过学生的自主活动，引发学生的好奇心和进行分析思维的欲望，使学生体验发现问题，分析问题解决问题的科学过程，感受物理学与生活的关系。

本设计需要1课时。

六、教学流程

1、教学流程图

2、教学流程图说明

情景I 图片

展示超市斜坡自动扶梯、医院斜坡楼梯、盘山公路。提问：图片中现象是对哪种简单机械的应用？

活动I实验数据分析

分析活动卡P13“活动”中记录下的数据，计算两次测力计对小车所做的功，比较其大小关系。结合对课本相关内容的阅读，理解功的原理。结合不同类型杠杆的特点分析，使用机械的利弊。

活动II应用1

结合不同类型杠杆的特点分析，使用机械的利弊。

活动卡P24“活动”及“思考与分析”。

活动III学生实验

通过对直接用测力计提起木块及用测力计在粗糙斜面上匀速拉动木块至同样的高度两个实验所得数据的分析比较，引出总功、有用功和额外功的概念，提出机械效率的定义。

活动IV应用2

测定学生实验中斜面的机械效率；分析比较两次斜面实验的异同；思考如何提高机械效率。

3、教学的主要环节本设计可分为两个主要的教学环节：

第一环节，分析实验数据、研究机械做功的规律，理解功的原理。

第二环节，实验探究、分析数据，理解机械效率。

七、教案示例

（一）引入

1、展示超市斜坡自动扶梯、医院斜坡楼梯、盘山公路。提问：图片中现象是对哪种简单机

械的应用？

（二）新课

2. 功的原理

（1）问题

使用斜面能够省力，但使用斜面能不能省功呢？

（2）对活动卡P13“活动”中记录下的数据进行分析，计算两次测力计对小车所做的功，比较其大小关系。

（3）交流

学生交流，说明分析的结论。

结论：使用斜面能省力，但不能省功。

（4）阅读和理解

阅读P21功的原理和例题

（5）应用1

○1结合省力杠杆和费力杠杆的特点，分析功的原理在其中的应用。

○2让学生自己用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组，探究滑轮组两种工作情况，根据功的原理分析它们的省力特点和拉力的方向。

3、机械效率

（1）学生实验

直接用测力计提起木块；用测力计在粗糙斜面上匀速拉动木块至同样的高度。学生交流实验数据，得出结论：不使用斜面做的功小于使用斜面做的功。

（2）问题

为什么在前一个斜面的实验中，两次做功的数值相同，而这次实验不同？（教师提示：注意实验器材的区别）

（3）思考、分析、交流

原因分析：前次实验中斜面光滑，且小车有轮子是滚动摩擦，阻力很小，可以忽略。而这次实验中斜面粗糙，且拖动木块时木块与斜面间时滑动摩擦，阻力较大。

（4）阅读理解

P21~22机械效率

○1由于各种摩擦的存在，额外功不可能避免。

○2机械效率只能提高，不可能为100％。

（5）应用2

○1计算粗糙斜面实验中的机械效率

○2讨论提高机械效率的方法