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如何理解总功、有用功和额外功三个概念  

2011-12-15 19:26:46|  分类: 教学锦囊 |  标签: |举报 |字号 订阅

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    理解总功、有用功和额外功三个概念,是解决机械效率问题的关键。你能想到哪些办法帮助学生建构总功、有用功和额外功这三个概念?请设计一个你认为最佳的教学片段,并说明操作要点和设计意图。


考虑到如何建构机械效率的概念难度比较大,因此将这个问题分解为建构总功、有用功、额外功这三个概念。以下几个设计方案值得老师们借鉴。
方法一:书包
教师:同学们每天都要背着书包到学校(黑板板书"书包"二字),如果我们把书包分开来看,它包括“书”和“包”两部分(把黑板上的两个字分别圈上以示区别)。请同学们想一想,你是想把“书”带到学校还是把“包”带到学校呢?
学生大笑:书。
教师:是呀,我们想着把书到学校来学习使用。带书才是我们想做的工作,是我们的目的,对书做的功对我们来说是有用的。(在“书”字旁边画线板书:有用功)
教师:那么我们为什么还要用“包”呢?
学生:为了携带书呀。
教师:“包”可以帮助我们方便的完成带书的工作,是一个辅助性的工具。对包做的功对于我们来说是额外做的工作,即额外功。(在“包”字旁边画线板书:额外功)
教师:书和包是一个整体,我们对书包做的功是我们做的所有的功,叫做总功。(在“书包”上方画线板书:总功)

 
方法二:烧杯(或瓶中的水)
情境(一)
老师:老师做实验要用烧杯,哪位同学帮忙把讲桌下的烧杯拿到讲桌上?
一学生从桌子下面拿上来盛水的烧杯。
操作要点:(1)轻描淡写地说要杯子。桌子旁边不放水槽,迫使他没办法把水倒掉。
(2)老师不要从同学手里接烧杯,示意他把杯放桌子上。
老师拿过有水的烧杯后,面露发愁之意:杯内的水倒哪儿呢?最后还是把水倒掉了。
设计意图:让下面神情专注的学生明白这水是无用的?(身教胜于言教)
老师:谢谢这个同学!我们来计算一下他做了多少功?
(在黑板上写上条件:空烧杯质量100克,里面水的质量400克,桌子高1米。)
操作要点:全班同学计算。如有分岐要交流、讨论。
 
情境(二)
老师:现在还需要一个同样的空烧杯,哪位同学能做最少的功帮我这个忙?
另一个同学上来,把杯中的水倒掉后,从地面拿到讲桌上。
操作要点: 桌子另一边有同样的装水的杯子,旁边还有一个水槽,(情境一时用箱子罩住的)这个同学受第一个同学的启发,很自然的会把水倒掉,而只拿上来烧杯。
老师:请同学们计算这个同学做了多少功?(学生计算)
讨论:两位同学效果相同,为什么做功不同?
设计意图:让学生比较两人做的功,反思第一个同学对水做的功无用——引出额外功、有用功和总功。
 
情境(三)
老师:现在我还需要酒精完成实验,哪个同学来帮忙?
又一个学生上来,他想只把酒精拿上来,可是做不到,只好连杯子和酒精一块拿上来了。
老师:请计算这个同学做的有用功、额外功和总功(酒精质量320克)
设计意图:让学生悟出,很多情况,额外功也是不可避免的。
 
方法三:饮水机上安装纯净水桶
概念的建立可以从机械做功的目的去分析。我从学生身边最熟悉的生活现象入手,让一名学生将一桶水搬起装到饮水机上。具体我是这样引导的:饮水机里的水没有了,哪位同学能将旁边这桶“水”装上去?学生装上后我又问:“刚才的过程中这位同学做功了吗?”同学们都异口同声的回答:“做了。”“但他不是按照我的要求完成任务的。”学生们有些纳闷了,我继续解释道:“我的目的是让这位同学把水搬上去,但他不但搬了水,还把桶也搬上了。”这时同学们急忙解释道:“水必须要用桶装着呀。”“对,刚才这位同学做的功中,一部分是对水做的功,一部分是对桶做的功。从做功的目的来看,同学对水做的功是‘有用的’,称为有用功,而对桶做的功是为了达到目的不得不做的功,我们称它为‘额外功’,‘有用功’加上‘额外功’就是这位同学做的‘总功’。”然后再引导学生分析课本上搬运沙子时做的有用功、额外功和总功分别是什么,以此帮助学生加深对上述三种功的理解。
 
很多实验设计不见得复杂化、实验室化,以上几个案例中的实验器材均取材于生活中的常见物品,就地取材、易于操作,可信度高。体现了“从生活走向物理”的课程理念。希望对你有所启发。
 

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