功的教學(xué)

摘 要：在初中和高中的物理教學(xué)中，都有“功”這一教學(xué)內(nèi)容。但是初、高中相關(guān)的教材、教法、甚至功的定義，都存在較大的差異。本文作者針對(duì)教學(xué)過程中，如何較好地實(shí)現(xiàn)“功”這一內(nèi)容的初、高中知識(shí)銜接，提出了自己的思考。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué)； 初、高中銜接

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-3315（2016）01-030-001

高中與初中的物理教學(xué)有著不同的范圍和層次，存在著較大的差異。所以我認(rèn)為作為一名高中物理教師，了解初中物理教材上的相關(guān)內(nèi)容，清楚高中學(xué)生在初中階段對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)情況，不僅可以有效地幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)的無縫對(duì)接，而且可以顯著地提高課堂效率。

例如“功”這一知識(shí)點(diǎn)，在初、高中教材中都占有極其重要的地位，但是初、高中教材對(duì)這一物理概念的文字表述差別很大。

1.初中教材分析

“功”這一知識(shí)點(diǎn)在初中教材中的位置是：蘇科版《初中物理教材》（9年級(jí)上冊(cè)），第十一章·第三節(jié)《功》。課文大致分成四部分：第一部分，從“簡單機(jī)械”的工作性質(zhì)入手，試圖尋找“有沒有既省力又省距離的機(jī)械”。第二部分，直接提出“力與物體在力的方向上通過的距離的乘積，是一個(gè)有物理意義的量。第三部分，借助功的公式和幾個(gè)生活實(shí)例，探討對(duì)物體做功的兩個(gè)必要條件：“對(duì)物體要有力的作用，物體要在力的方向上通過一定的距離”。最后一部分是“拉力在豎直方向上勻速提高物體，求拉力做功”的例題。

2.初中教法分析

多數(shù)初中老師會(huì)采取下面的教學(xué)方法：首先，通過實(shí)驗(yàn)探究“簡單機(jī)械可以省力或者省距離”，利用數(shù)據(jù)得出任何簡單機(jī)械都“不能節(jié)省力與距離的乘積”的結(jié)論，并定義這個(gè)“乘積”為新的物理量——功。接下來，結(jié)合功的定義，強(qiáng)調(diào)力對(duì)物體做功的兩個(gè)必備條件。最后，利用功的定義式進(jìn)行計(jì)算。

3.高中教材分析

“功”這一知識(shí)點(diǎn)在高中教材中的位置是：人民教育出版社《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)教科書·物理》（必修2），第七章·第二節(jié)《功》。教材大致分成四個(gè)部分：第一部分，從幾個(gè)生活中的實(shí)例引入，借助學(xué)生在初中已經(jīng)獲得的“力對(duì)物體做功”的知識(shí)，導(dǎo)入對(duì)物體做功的兩個(gè)必不可少的因素：力和物體在力的方向上發(fā)生的位移。第二部分，物體的同一次運(yùn)動(dòng)過程中“合力的功”與“分力的功”，以及求解的方法。第三部分，通過力與位移的夾角，分析力對(duì)物體做正功、負(fù)功和不做功的情況。第四部分是求解力與位移夾銳角時(shí)，恒力對(duì)物體做的功的例題。

4.高中教法分析

高中“功”這一知識(shí)點(diǎn)的基本教法是：由初中功的公式導(dǎo)入，將只有大小沒有方向的標(biāo)量條件“距離”，升級(jí)為既有大小又有方向的矢量“位移”。然后借助力的分解，將做功的情況拓展到力與位移的方向不共線的情況。分析到位的教師會(huì)逐個(gè)講解表達(dá)式中的各個(gè)物理量：“W（功）的標(biāo)量屬性”，分力功、合力功的區(qū)別與計(jì)算方法，F(xiàn)（力）是恒力的條件，（位移）的參考系選擇，以及角度如何確定。第二步是分析功的正負(fù)：借助前面鋪墊的“功的標(biāo)量性”和“力與位移的夾角”，分析力在對(duì)物體做功時(shí)，對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)是促進(jìn)作用還是阻礙作用，從而得到正功、負(fù)功和不做功的情況，強(qiáng)調(diào)角度對(duì)力做功的重要影響。第三部分，功表達(dá)式的應(yīng)用，例題中總功的求解，教學(xué)中教師一般都會(huì)采用多種方式解答，并且引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析和對(duì)比。

5.教學(xué)銜接的關(guān)鍵點(diǎn)

首先，解釋“功”的概念。目前比較推崇的功的定義是，（蘇）福里斯在《普通物理學(xué)》中對(duì)功的定義：“在我們周圍的環(huán)境中，我們接觸的都是一些彼此之間以某種力（彈性力、萬有引力、摩擦力以及其它各種力）相互作用著的物體。在這種情形下，物體位置改變，只有在力的作用下才能實(shí)現(xiàn)。因此，自然就有表明“力使物體移動(dòng)”這一作用特性的必要。在力學(xué)中，取這樣的一個(gè)物理量——沿移動(dòng)方向的分力越大，這分力的作用點(diǎn)移動(dòng)的距離越大，這個(gè)新的物理量也越大，這個(gè)物理量叫做“功。”“功的數(shù)值等于力f、力的作用點(diǎn)的位移s，及力與位移方向間的夾角的余弦的乘積”。我國高中教材的表述與此基本一致，不同的是福里斯書中的位移是“力的作用點(diǎn)的位移”，我們課本是“物體的位移”。物理概念的解釋，是物理教學(xué)的基礎(chǔ)，也是關(guān)鍵的步驟，這一步驟的接受效果對(duì)于學(xué)生整個(gè)知識(shí)體系的理解至關(guān)重要。要非常重視功的概念、做功條件、表達(dá)式中高中相對(duì)于初中“知識(shí)升級(jí)”的內(nèi)容。

其次，理解“功”的本質(zhì)屬性。功是標(biāo)量，但是卻借助了兩個(gè)矢量：力和位移來進(jìn)行求解；功是標(biāo)量，但是卻存在正功和負(fù)功的情況。要讓學(xué)生從知識(shí)上接受“功的概念”，從認(rèn)識(shí)上理解“功的標(biāo)量性質(zhì)”；不能只是機(jī)械地接受“功就是力乘以位移”，“夾角大小決定功的正負(fù)”。

最后，掌握求解“功”的方法。初中階段只要求明確做功的兩個(gè)必要因素：作用在物體上的力F，和物體在力的方向上通過的距離s。由于初中階段功的計(jì)算只限于直線運(yùn)動(dòng)，所以，結(jié)果很明確：要么不做功，做功就力（F）與路程（s）直接相乘即可，某些老師可能提到變力做功，但是只局限于判斷是否做了功。高中階段求解功的問題中，有許多力與位移成一定角度的情況，授課時(shí)要將力做一個(gè)細(xì)致的正交分解來進(jìn)行分析（這一點(diǎn)教材54頁圖中的平行四邊形是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模瑤椭鷮W(xué)生升華初中的知識(shí)；要強(qiáng)調(diào)功的表達(dá)式中各個(gè)字母的含義，可以列舉恒力與變力，分力功與合力功的實(shí)例與習(xí)題，讓學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上應(yīng)用公式求解。

初中物理是高中物理的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，高中物理是初中物理的上層建筑，如何把基礎(chǔ)與建筑體合理有效的銜接起來，最大成效地發(fā)揮二者的合作潛能，希望各位同仁群策群力，分析、探討、研究，為更好地在教學(xué)中銜接初、高中內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)的無縫對(duì)接而努力奮斗。

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[5]趙誼伶名師工作室主編.《初高中銜接讀本（物理）第二版》，上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2015年