《功》創(chuàng)新教學設計

向優(yōu)生 牟銀勇 方子怡 馮慶

摘 ? 要：為了進一步落實初中物理教學中的核心素養(yǎng)要求，結合義務教育課程標準，對初中八年級《功》這一節(jié)作出了創(chuàng)新性教學設計。加強物理學與生活的聯(lián)系，讓學生從生活中的體驗走向物理的規(guī)律總結，在豐富的社會生活體驗中學習物理知識。從物理學習走向社會應用，從而能夠真正關注科技發(fā)展，培養(yǎng)學生的科學核心素養(yǎng)。

關鍵詞：功;體驗式教學;教學創(chuàng)新;教學設計

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2019）11-0073-5

1 ? ?教材分析

《功》是人民教育出版社八年級下冊第十一章第一節(jié)的內容，前面已經學習了力、勻速直線運動、二力平衡、力和運動的關系、牛頓第一定律等知識，為這一章節(jié)學習功做了很好的基礎鋪墊，也為后面進一步學習功率、認識能量的轉化方式、了解分析簡單機械提供了很好的理論基礎。《功》是屬于課程標準內容標準中能量的轉化方式部分，是學生構建物理知識體系的重要課程內容。

2 ? ?教學目標

2.1 ? ?知識與技能

（1）結合實例，認識功的概念。

（2）知道機械功，利用生活中的實例說明機械功的含義。

（3）能夠計算簡單的功。

2.2 ? ?過程與方法

通過對力是否做功的實際生活情景判斷，讓學生歸納、總結做功的條件，能夠根據(jù)數(shù)據(jù)測量計算簡單過程中力做了多少功。提高分析問題和解決的能力，并能夠將所學的功的知識應用于實際生活。

2.3 ? ?情感、態(tài)度與價值觀

培養(yǎng)學生學習物理的興趣，激發(fā)他們對科學的求知欲，尊重自然規(guī)律，總結成功，分析失敗。讓學生體驗戰(zhàn)勝困難、解決物理問題時的喜悅。培養(yǎng)學生愿意投身科學事業(yè)、熱愛祖國，有振興中華的使命感。

3 ? ?教學重點、難點

重點：功的簡單計算。

難點：力是否做功的判斷。

4 ? ?教學資源準備

創(chuàng)新教具“二維起重機做功演示儀”、體驗教具“系有兩個10 L水桶的扁擔”、雞蛋、力和方向箭頭指示牌、卷尺、彈簧測力計、導學案、多媒體課件、氣球獎品。

5 ? ?教學過程

5.1 ? ?課堂引入

“做回山城棒棒軍，比比誰的‘武功高”的學生體驗挑戰(zhàn)活動。

具體方案：給學生展示PPT圖片，展示重慶山城棒棒軍的工作。播放山城棒棒軍的電視劇主題曲。讓學生也來當一回小棒棒，比比誰的“武功”高。從而提出生活中的“功”的概念。先邀請兩名學生上臺來將拴有水桶的扁擔（就是重慶棒棒的扁擔）提在胸前，再邀請另外兩位學生將水桶提在腰前，然后再扛在肩上。通過比賽和重慶獨有的勞動體驗來提出本堂課要學習的內容。調動學生的積極性，提升學生的學習熱情。

設問1：同學們，剛才兩位同學將扁擔提到胸前，他們的手給扁擔一個什么力的作用??？

設問2：這個力的作用對扁擔有什么樣的效果呢？

設問目的：讓學生能夠準確進行受力分析，知道做功的對象是力或施力物體，從力的效果描述讓學生體會力做功的過程，為后面建立功的概念做鋪墊。

5.2 ? ?新課教學

5.2.1 ? ?力學中的功

學生：觀看老師被叉車豎直勻速舉高的視頻。

設問1：老師受到叉車給的什么力的作用？這個力對老師有什么作用效果？這個力對老師做了功嗎？

老師總結功的概念的建立：物理學中，如果某個力對物體在這個力的方向上的移動作出了貢獻，取得了成效，我們就說這個力對物體做了功。

介紹法國物理學家科里奧利是世界上首位將“力在一段距離對物體的作用效果”稱為“功”的科學家。為了紀念他，人們把他的名字雕刻在法國埃菲爾鐵塔上。激發(fā)學生了解科學發(fā)展歷史的興趣。

設問2：如何描述做功呢？

學生觀看視頻：手推小車水平運動的過程。

設問3：手對小車的推力對小車有“成效”嗎？

老師引導并做規(guī)范描述：此時手對小車的推力對小車做了功，往往也說成手對小車做了功。讓學生知道什么力對物體做了功。

【學生活動1】

【挑戰(zhàn)提起坐在凳子上的“重量級”同學】

老師邀請兩位學生上臺挑戰(zhàn)，一位較為瘦小，一位較為魁梧。請較為魁梧的學生坐在椅子上，讓較為瘦小的學生用雙手連人帶凳子一起提起來，并強調要注意安全。老師提問請學生思考。

設問1：剛才同學給凳子有沒有力的作用？

老師需要讓學生明確指出是哪個力，讓學生知道做功的對象。

設問2：這個力有沒有成效呢？使物體在力的方向移動了一段距離沒有？那么該同學對凳子有沒有做功呢？

設問3：我們發(fā)現(xiàn)不是所有情況都做了功。那么有哪些情況不做功呢？

【生活實驗演示1】

播放老師自己在水平推汽車的情景（圖1），但是沒有推動。

教師引導學生進行受力分析，總結歸納，當有力但在力的方向上沒有移動一段距離，那么這個力不做功，為方便記憶簡稱“勞而無功”。

【生活實驗演示2】

【學生討論】請學生回憶我們體育鍛煉投擲實心球的情景（圖2）。

設問1：從A點到B點該同學對實心球施加了一個什么力，這個力對實心球有沒有做功？

請學生舉手回答，并給答對的學生頒發(fā)獎品（氣球）。

緊接著再次提問。

設問2：實心球從B點到C點呢？手對它還有作用力嗎？它有沒有移動一段距離呢？為什么會移動呢？

老師強調做功的統(tǒng)一性，還復習了慣性概念的知識。引發(fā)學生的積極思考。

實際上，實心球投擲過程是學生初中學習生活過程中很熟悉的情景，學生學習了慣性、彈力、壓力、重力等知識，但是這個過程其實比較復雜。在教學過程中，通過圖片展示受力分析和頻閃照相處理，方便學生直觀分析，知道有距離不一定做功。

設問3：那么實心球從B到C運動的過程中手對實心球有沒有做功呢？

【學生交流討論】 學生得出結論，雖然物體移動了一段距離，但是在這個過程中沒有相應力的作用，這個過程手對實心球不做功，簡稱“不勞無功”。

教師強調：力做功必須滿足力和沿力的方向移動一段距離，兩者必須具有“同時性”。

通過學生熟悉的體育訓練項目，對做功條件進行分析研究，有效地結合生活實際，符合學生的生活體驗認知。對慣性知識的復習實現(xiàn)綜合知識的應用，強調同時性的科學知識，培養(yǎng)學生的物理思維。

【生活實驗演示3】

教師播放叉車載著自己在水平方向勻速直線運動的情景（圖3）。

設問1：請問老師現(xiàn)在受到叉車給的什么力？該力朝什么方向？老師現(xiàn)在向什么方向移動？

讓學生用教師提前制作的教具，分別展示出此情景下力的方向和移動距離的方向（圖4）。

自制教具的使用，讓學生對力和運動的關系一目了然。從而有效地突破難點知識：當力和物體運動的方向垂直時力不做功。

設問2：有力的作用同時有移動一段距離，這個力一定做功嗎？

【交流討論】

有力，但是物體在力的方向上沒有移動一段距離，這個力沒有成效，因此當力和物體運動的方向垂直時這個力不做功，簡稱“垂直無功”。

【交流總結】

讓學生總結以上不做功的情況有哪幾種。

老師引導學生總結“不做功的三種典型情況”。

（1）有力，但是在力的方向上通過的距離為零， F≠0，s=0，“勞而無功”。

（2）有距離，但是和距離同一方向上沒有力的作用， F=0，s≠0，“不勞無功”。

（3）有力，也有距離，但是力和距離方向是相互垂直的。F≠0，s≠0，“垂直無功”。

【學生活動2】

再次邀請兩位學生上來挑戰(zhàn)“棒棒”。

要求1：讓學生同時將各自的水桶提到胸前，如圖5。

設問1：同學提起水桶的過程中，對水桶做功了沒有？

提起水桶的過程中對水桶的拉力做了功。

在筆者提問時，學生將扁擔提在胸前沒有動，并表現(xiàn)出很吃力的表情。

于是繼續(xù)追問。

設問2：此時兩位同學將扁擔和水桶舉在胸前，有力嗎？此時這個力做了功沒有？

學生思考并回答：有力但是沿著力的方向沒有移動一段距離，這是“勞而無功”的類型。

要求2：又讓學生將扁擔挑在肩上，并讓他們扛起扁擔水平緩慢地從教室前面走到教室后面（圖6）。

設問3：在這個過程中他對水桶有沒有做功？

學生思考并總結出這是“垂直無功”的類型。有效激發(fā)學生的學習興趣，讓學生直觀地看到生活中“垂直無功”的情景。

引導學生總結物體做功的兩個必要條件;

（1）作用在物體上的力;

（2）物體在力的方向上要移動一段距離。

兩個條件缺一不可。

5.2.2 ? ?功的計算教學

【功的計算】

通過對做功條件和概念的學習，學生知道了做功的條件。

設問1：同學們，做功有多少之分嗎？

學生進一步思考討論。

設問2：將一桶水從地面提到講臺上和將一瓶礦泉水從地面拿到講臺上做功的多少一樣嗎？

設問3：將同樣的一扁擔水從1樓挑到2樓和從1樓挑到10樓做的功一樣嗎？

老師引導：說明做功確實有多有少，力的大小和沿著力的方向移動的距離都會決定做功的多少。

（1）定義：功等于力的大小和物體在力的方向上通過的距離的乘積。

（2）公式（圖7）：

教師強調單位要統(tǒng)一，規(guī)范學生的書寫，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。

【學生活動3】

一個雞蛋約為50 g，重為0.5 N，將其放在手心，手給雞蛋的支持力為0.5 N?，F(xiàn)在讓每組學生派一個代表走上講臺，和老師一起把一個雞蛋從地面緩慢舉過頭頂（圖8），通過估算，學生就知道了我們在這個過程中對雞蛋做了約1 J的功。

通過這次活動考查學生簡單計算功的能力，更為重要的是讓學生直接感受1 J的功。

功的概念對學生來說還比較陌生，體驗和認識感知1 J的功也是缺乏的。

實驗結束后我們把剛才做實驗的雞蛋獎勵給上臺的學生，激勵學生繼續(xù)努力，拉近同學和老師的距離，并有效激發(fā)了全班學生的學習激情和欲望。

【計算練習】

例題1 向老師的質量為60 kg，在向老師被叉車勻速豎直舉高2 m的過程中，叉車對向老師做了多少功？

要求學生仔細審題，完成學案，要求完整地計算書寫。

老師對學生進行指導觀察。

5.3 ? ?課堂總結回顧

我們這節(jié)課解決了如下問題：

1.物理上的“功”指什么？

如果某個力對物體的移動作出了貢獻，取得了成效，說這個力對物體做了功。

2.怎樣判斷力對物體做功了？

（1）作用在物體上的力;

（2）物體在力的方向上移動了一段距離。

兩個條件缺一不可。

3.功如何計算？

W=Fs，計算過程中單位要統(tǒng)一。

4.功的單位是什么？

焦耳（J）。

【創(chuàng)新教具】

老師展示自制創(chuàng)新教具：“自制電動龍門吊”（圖9）。通過實驗來加強對本節(jié)課所學知識點的應用能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

首先，通過電動機將玩具提起來，讓學生判斷拉力是否對玩具做了功。

固定玩具的高度，水平推動掛點，使得玩具水平運動，問學生此時繩子的拉力是否做了功？

豎直提升玩具小蟲的過程中，拉力做了功。將繩子固定在掛點，水平推動滑軌時，拉力沒有做功。

5.4 ? ?課后思考

老師展示：同樣利用創(chuàng)新演示教具，打開電動機讓玩具被提升，并同時推動滑軌讓玩具運動，問此時繩子的拉力對玩具做了功沒有？這個過程中如何計算繩子拉力做了多少功呢？

老師親自制作創(chuàng)新教具，吸引學生的注意力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。在教學過程中提出新的問題，是教學的衍生和新問題的自然生成。讓學生能夠利用所學知識解決實際問題。

例題2 ?課后思考題：

如圖10所示，三種不同的路徑方式將同一物塊用相同的力拉到相同的高度，拉力方向始終豎直向上，問三個過程中拉力F做的功（ ? ?）

A.甲最多

B.乙最多

C.丙最多

D.一樣多

課后思考可以培養(yǎng)學生獨立思考的能力，這個過程對于鞏固當天所學知識十分重要，真正考查學生是否理解了功的概念。

5.5 ? ?生活應用

展示2019年4月23號海軍節(jié)的盛況，并播放中國人民解放軍進行曲，增強學生的愛國情懷。

介紹我國的嫦娥4號探月器、重慶輕軌、航母、長征火箭、J20第五代戰(zhàn)斗機、高鐵等先進科技裝備，告訴學生這些設備都是利用到了今天所學的知識，在老師的引導下試著讓學生利用本節(jié)課所學習功的知識描述這些科技產品的做功情況，勉勵學生一定要好好學習。

讓這節(jié)課能夠得到人文的升華，激勵孩子們在學習和生活中要刻苦努力，一步一個腳印，持之以恒，就一定能取得成功。

6 ? ?板書設計

第十一章 第1節(jié) 功

一、力學中的功

二、功的計算

力和物體在力的方向上通過的距離的乘積。

單位要統(tǒng)一。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2011.

[2]人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開發(fā)中心.義務教育教科書物理九年級全冊[M].北京：人民教育出版社，2012.

（欄目編輯 ? ?李富強）