淺談機械效率中功的教學

鄭太林

摘 要 機械效率是學生學習過程中的一個重點、難點。準確而迅速地求出機械效率，關鍵在于對有用功、額外功和總功的正確理解。

關鍵詞 有用功 額外功 總功 教學

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2015）16-0013-01

在初二人教版物理機械效率的教學中，有用功、額外功、總功的概念看起來好理解，但學生是較難理解的。想對有用功、額外功和總功正確理解，就需要教師想辦法列舉生活中的例子和學生交流。

機械效率是學生學習過程中的一個重點、難點。準確而迅速地求出機械效率，關鍵在于對有用功、額外功和總功的正確理解。功的原理告訴我們，使用任何機械都不省功。實際上，由于機械本身受到重力作用和機械零件的摩擦，不但不能省功，反而不可避免地要多做一些我們不需要的但又不得不做的額外功。

那么什么是有用功、額外功和總功呢？必須把概念講清楚，即在使用機械時，直接對物體做的功叫有用功，是有用的，由于機械自重和摩擦等因素影響而不得不做的功叫額外功，是沒有用的，動力對機械做的功是總功。其中幾個詞必須注意，“有用”“沒有用”“不得不”，在教學時必須讓學生明白這幾個詞，同時可以從機械做功的目的去分析。我從學生身邊最熟悉的將水井里的桶提起來進行分析，具體我是這樣引導的：“我的桶掉在水井了，哪位同學把桶從水井里撿起來？”等學生完成后我提出：“這個過程中他做功了嗎？”同學們都異口同聲地回答：“做了。”“但他不是按照我的要求完成任務的。”學生們有些納悶了，我繼續解釋道：“我的目的是讓這位同學把水桶從水井里撿起來，但他不但將桶撿起來了，還把水也提起上來了。”這時同學們急忙解釋道：“在水桶里的水無法倒掉呀。”“對，剛才這位同學做的功中，一部分是對桶做的功，一部分是對水做的功。從做功的目的來看，同學對桶做的功是‘有用的，稱為有用功，而對水做的功是為了達到目的不得不做的功，我們稱它為‘額外功，‘有用功加上‘額外功就是這位同學做的‘總功。”然后再引導學生分析搬運沙子的例子，學生討論、思考、比較、分析得出在上面的活動中，將沙子提升到一定的高度是我們的目的，所做的功是有用功。動力對動滑輪做的功是總功。在使用動滑輪提升重物時，用來克服摩擦做的功，把動滑輪提升做的功，對我們沒有用但又不得不做的功叫額外功。三者之間的關系是：W總=W有+W額。在剛才所列的三種運沙方法中，你認為哪種方法最好？哪種方法最差，為什么？結合實驗，引導學生分析有用功、額外功、總功的問題，使學生認識到動力對機械所做的功是總功，機械對重物所做的有用的功是有用功，機械克服自身重力和摩擦所做的功是額外功。這樣來幫助學生加深對上述三種功的理解。

更貼近生活的案例實驗還很多，在教學時還可以請同學們列舉生活中做功的實例，看哪個同學更細心觀察生活，列舉的更貼近生活。這時要注意適時評價學生列舉的實例是否符合功的兩個必要因素，檢驗學生對功的概念的掌握和理解。同時要注意引導學生列舉一些帶有額外功在內的例子，比如建筑工地上向樓上運送磚頭等建筑材料；學校為同學們購置了一批新課桌，請同學們想辦法如何將這些課桌運到三樓教室。看哪個同學想的辦法多，想的辦法更科學。并嘗試評估哪些方法更省功。但不要急于給學生分析哪些是總功，哪些是額外功等。列舉做功的實例，體現物理從生活中來，并將應用到生活中去的理念。用“看誰更細心觀察生活，看誰列舉的更貼近生活。”來激勵學生，充分調動學生的積極性。這樣目的是讓學生切身感受到物理中的功在生活中無處不在，便于學生回顧功的概念，準確把握功的兩個必要因素，從學生列舉的實例中抽出典型的例子進行辨析總功、有用功和額外功，感受到有用功、總功和額外功的區別，感受到使用任何機械都不省功，但可以省力，為下一步教學做好準備。同時，從學生的生活經驗出發進行教學，更能體現教學的起點就在學生的元認知的基礎上的思想。

很多實驗設計不見得復雜化，以上幾個案例中的實驗器材均取材于生活中的常見物品，就地取材，易于操作，可信度高，體現了“從生活走向物理”的課程理念。教材上對于有用功、額外功和總功的概念非常明確而具體，但學生結合實際的例子不一定能區分開，通過這個環節教學，使學生能區分出生活實例中的有用功、額外功和總功，并通過簡單計算感受到三者的數量關系，為下一步機械效率的教學打下良好的基礎，使機械效率的教學水到渠成。

（責任編輯 文 思）