如何理解做功的兩個因素

“功”這節課是人教版初中《物理》力學里的內容。力學中所說的功包括兩個必要因素：一是作用在物體上的力，二是物體在力的方向上通過的距離。功的概念形成必須經過嚴密的邏輯推理，對學生抽象思維的能力要求較高。因此，為讓學生理解功的兩個必要因素，教師在教學中要讓學生區分生活中的“做工”與物理中的“做功”，認識在什么情況下力對物體做了功，在什么情況下沒有做功，在理解功的物理意義的基礎上，使學生理解功的兩個必要因素。

一、在概念探討中加深學生對功的理解

“功”這節課是一節概念課，一般應以師生互動為主進行教學，輔以學生的自學與討論。功的概念是重點，也是難點，我們可以在探究了功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積之后，讓學生思考并討論以下問題：（1）根據功的定義，求物體做功的一般步驟是什么？讓學生明確，首先要找到力，再找在力的方向上物體移動的距離。（2）一個重200牛頓的物體被人提著沿水平方向移動10米距離時對物體做了多少功？為什么？經過討論，學生能回答沒有對物體做功，因為物體受到的重力豎直向下，受到手的拉力豎直向上，但物體在豎直向上和向下的方向上沒有移動距離，所以兩個力對物體都沒有做功。

這樣就使得抽象的概念具體化了，加深了學生對概念的理解。接著，教師再提問：做功需要哪些因素？只有一個行嗎？讓學生總結出對物體做功包括兩個必要因素：一是要有力作用在物體上，二是要在力的方向上通過距離，兩者缺一不可。我們體會到在概念課教學時，既要讓學生進行抽象思維訓練，又要有思維過程的具體化，兩者要有機地結合起來。這樣既有對概念本質的理解，又把抽象的東西和直觀、感性的東西聯系起來，易于理解和掌握功的兩個必要因素。

二、在探究舉例中加深學生對功的理解

在教學中，我們要盡量使用身邊的實物進行探究活動和實例分析，拉近教學內容與生活的距離，讓學生深切地感受到科學的真實性，感受到科學和社會、科學和日常生活的關系。在教學中，我們要讓學生舉例，說明日常生活中哪些力做了功？哪些力沒有做功？讓學生經歷探究的過程及推理的過程，獲得理智和情感體驗，積累科學知識和方法，在探究過程中加強合作與交流，將抽象思維形象化，概念的東西具體化，符合學生的認知過程，學生就容易掌握。同時，對培養學生的創新精神和實踐能力具有深遠的意義。

在此基礎上通過舉例，引導學生認識三種不做功的情況：（1）物體受力，但物體沒有在力的方向上通過距離，此情況叫“勞而無功”；（2）物體移動了一段距離，但在此運動方向上沒有受到力的作用，此情況叫“不勞無功”；（3）物體既受到力，又通過一段距離，但兩者方向互相垂直（如起重機吊起貨物在空中沿水平方向移動），此情況叫“垂直無功”。

學生在生活中還常常會看到這樣一些現象：如人提著貨物上樓、推土機推土、馬拉車前進、挖土機挖土后高高舉起……在同類事例中，它們有著共同點：物體在力的作用下沿力的方向通過一段距離，我們就說力對物體做了功。功是物理學中的重要概念，與日常生活中所說的“工作”或“做工”既有區別又有聯系，它包含有一定的“功效”的意義。在此再說一遍，物理學中的功包含兩個必要因素：一是作用在物體上的力，二是物體在力的方向上通過的一段距離，這兩個因素缺一不可，缺少其中任何一個因素，就沒有做功。

三、在情景再現中加深學生對功的理解

判斷一個力是否做了功，必須從作用在物體上的力和物體在力的方向上是否通過距離這兩個方面考慮。這當中特別是距離必須是在力的方向上通過的距離。比如，我們可以設計這樣的情景：某學校大門口旁邊放著一塊大石頭，學生們走路極不方便，看大門的王師傅用了很大的力想搬走這塊石頭，雖然累得滿頭大汗，可是石頭卻一動不動。這個例子雖然有力作用在物體上，但物體沒有在力的方向上通過一段距離，力學里就說沒有做功，這是“勞而無功”。一人手提水桶在水平路上行走，水桶沿水平方向向前運動，這時人對水桶的力是豎直向上的，而水桶移動的距離是水平的，并沒有向上移動，在力的方向上也沒有移動距離，這是“垂直無功”。在光滑的水平地面上滑動的鉛球，是靠慣性做勻速直線運動，雖然在水平方向上通過了距離，但并沒有水平方向的力作用于它，所以沒有什么力做功，這是“不勞無功”。

理解力學中功的概念，理解問題中所給情景的物理過程，明確所給條件的物理意義，應用分析與推理是進行探究的基本方法。利用公式W=Fs計算功時，首先要明確公式中的F是指作用在物體上的力，s是物體在這個力的方向上移動的距離。要正確地進行功的計算，就必須正確理解“力”和“距離”這兩個量的物理意義，也就是要正確理解做功的兩個必要因素。明確了這些，再對題目提供的情景進行具體分析，就可以計算出做功的多少了。小明踢球時對球施加了力，球在力的方向上通過了一段距離，滿足做功的兩個必要因素，因此，小明對球做了功。而要計算小明做了多少功，則必須明確小明對球施加的力和物體在這個力的作用下在這個力的方向上移動的距離，要明確問題中要計算的是哪個力做的功。