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1.功的教材分析 新課程更加注重物理量的引入與確立，這也為實(shí)現(xiàn)立體化教學(xué)目標(biāo)服務(wù)。廣東版高中物理（必修二）第五章非常重視概念與規(guī)律的探究過程。守恒定律的探究必然涉及能量的轉(zhuǎn)化過程。要進(jìn)一步研究能量的轉(zhuǎn)化，最終得到機(jī)械能守恒定律，功的知識掌握就顯得尤為重要。本章第一節(jié)對功的引入，為進(jìn)一步探究能量做了鋪墊，讓學(xué)生自然而然地想到功與能量是緊密聯(lián)系的。因此，在教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師可以圍繞“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”這條主線展開，這樣不僅能讓學(xué)生理解“為什么要引入功”，還可以利用這個(gè)結(jié)論去探究功是標(biāo)量還是矢量。 同時(shí)也為后續(xù)研究引力勢能、探索彈性勢能的表達(dá)式、動(dòng)能定律等知識奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。可以說
2.“功是能量轉(zhuǎn)換的尺度”是貫穿整個(gè)第五章的主旋律貝語網(wǎng)校，教學(xué)設(shè)計(jì)探索過程始終圍繞這一主旋律展開。教學(xué)設(shè)計(jì)思路從生活中物質(zhì)生產(chǎn)的基本動(dòng)作和學(xué)生參與的互動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，探索“功”的由來和功不可缺少的因素；再通過特殊情況引入一般情況，運(yùn)用等效思路借鑒兩個(gè)特殊情況，推導(dǎo)出功的一般表達(dá)式；通過對功的一般表達(dá)式的深入研究，得出功可以為正也可以為負(fù)；從功的正負(fù)推導(dǎo)出功是矢量還是標(biāo)量，并通過“功是能量轉(zhuǎn)換的尺度”探索功是標(biāo)量；通過實(shí)例，得出幾個(gè)力所作的功和它們合力所作的功之間的關(guān)系；通過實(shí)例的拓展，得出適用條件，為以后探索彈性勢能的表達(dá)式打下基礎(chǔ)。本課教學(xué)流程圖如右圖所示。 整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)和課堂教學(xué)過程也應(yīng)該緊緊圍繞課程目標(biāo)三個(gè)維度。
三、拓展教學(xué)目標(biāo) （一）知識與技能 1、知道功的由來，掌握做功的兩個(gè)必要因素。 2、能由具體到一般、由一般到具體推導(dǎo)功的一般表達(dá)形式，并知道功的單位。 3、掌握只適用于恒力，應(yīng)為地面的位移。 （二）過程與方法 1、通過論證與實(shí)例，同時(shí)通過啟發(fā)式探索，讓學(xué)生了解“功”的由來，掌握做功的兩個(gè)因素。 2、在推導(dǎo)過程中，通過由具體到一般、再由一般到具體等猜想、理論論證，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)論證和推理能力，并滲透等效思想，有意識地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)方法。 （三）情感態(tài)度與價(jià)值觀 1. 通過“為什么要引入功”、“功”的由來等探究高中物理功的教學(xué)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生體會(huì)到物理來源于生活，讓學(xué)生體驗(yàn)物理學(xué)家在追求守恒定律和守恒定律過程中的研究過程。
4.2.通過科學(xué)探究教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的興趣和積極性。 教學(xué)工具 弓箭、砝碼、鋸子、木板、錘子、釘子、螺絲刀 教學(xué)過程 1.引入新課：不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，能量變化的過程必然伴隨著做功的過程，可見，功與能量是兩個(gè)密切相關(guān)的物理量。因此，在本章追尋守恒定律的過程中，我們首先學(xué)習(xí)了功。 問題：為什么要引入功？ 2.通過啟發(fā)式探究，讓學(xué)生了解“功”的由來，掌握做功的兩個(gè)因素。 功的英文單詞是“work”，“work”不是“work”嗎？那么“”和“doing work”的意思是一樣的嗎？ 引出本課要探討的第二個(gè)問題：“work”的由來及做功的因素。 互動(dòng)演示：讓學(xué)生端著或拿著一桶純凈水。 老師“命令”：“今天你的任務(wù)是拿著這桶純凈水站一個(gè)小時(shí)。”
5、問學(xué)生：“這個(gè)同學(xué)做功了嗎？”“他有沒有改變這桶純水的能量？”圍繞“功是能量轉(zhuǎn)換的量度”，讓學(xué)生理解這種情況是“無功勞動(dòng)”，對純水桶的動(dòng)能沒有影響。因此，學(xué)生可以從對物體能量變化有無影響的角度來理解“功”的由來。現(xiàn)在我們來探究影響功的因素。請考慮一輛車剎車的情況。通過引導(dǎo)，學(xué)生會(huì)理解，為了使兩輛以相同速度行駛的相同汽車停下來，可以采用兩種方法，考慮阻力的大小和位移的大小。一種是用較大的阻力和較小的位移使汽車停下來；另一種是用較小的阻力通過較長的位移使汽車停下來。兩種方法在改變汽車動(dòng)能方面是等效的，因此可以看出做功是一樣的。可以看出做功與兩個(gè)因素有關(guān)。
6、聯(lián)系在于一個(gè)是力，一個(gè)是力方向上的位移。其實(shí)，物理學(xué)家在定義功的過程中，也考慮了很多實(shí)際生產(chǎn)中的功。實(shí)例：鋸木頭、錘釘子等功。我們說物理來源于生活，功的定義也是如此。比如，鋸木頭可以分為“推鋸子”和“拉鋸子”兩個(gè)動(dòng)作；錘釘子可以分為“舉錘子”和“打釘子”兩個(gè)動(dòng)作。物質(zhì)生產(chǎn)功都是由一些簡單的動(dòng)作構(gòu)成的。甚至一些比較復(fù)雜的功，其實(shí)也只是推、拉、踏、轉(zhuǎn)等一些簡單的動(dòng)作，按照一定的規(guī)律連續(xù)進(jìn)行。推是向前施力，拉是向后施力，踏是向下施力，提是向上施力，轉(zhuǎn)是同時(shí)推拉，打是快速推或拉，拉是向后“推”。 綜上所述，所有這些簡單的動(dòng)作都可以說是向不同方向的“推動(dòng)”，而“推動(dòng)”顯然是
7、是一切做功的基本單位。推這個(gè)動(dòng)作之所以能構(gòu)成，必須有兩個(gè)內(nèi)容，一是力，二是移動(dòng)的距離，兩者缺一不可。顯然，把功定義為力和力方向上位移的乘積，這個(gè)定義非常準(zhǔn)確，這也是物理學(xué)源于生活，又與生活統(tǒng)一的一個(gè)很好的例子。而這，正是做功不可缺少的兩個(gè)因素。四、由特殊到一般，再由一般到特殊，借鑒等效的思想，引導(dǎo)學(xué)生探究功的一般表達(dá)式。特殊場景一：如圖所示，物體在水平恒定力F作用下，向前移動(dòng)了位移L，力F做了多少功？特殊場景二：如圖所示，用垂直向上的升力，將一個(gè)水桶水平提起，使之以l的勻速向前移動(dòng)，升力對水桶做功嗎？做了多少功？ 一般情況3：一般情況下，力F的方向既不與運(yùn)動(dòng)方向一致，也不與運(yùn)動(dòng)方向的位移垂直，力F的方向與運(yùn)動(dòng)方向垂直。
8.當(dāng)方向成一定角度時(shí)，力F對物體做功嗎？若做功，做了多少功？ a.提出假設(shè)：通過做功的兩個(gè)必要因素，啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生提出假設(shè)，并交流假設(shè)。可提出幾種假設(shè)：（1）力F所做功的大小與力與運(yùn)動(dòng)方向的夾角無關(guān)。（2）力F所做功的大小與力與運(yùn)動(dòng)方向的夾角有關(guān)。同樣，不同方向的力F，對改變物體能量的影響也會(huì)不同。可從兩個(gè)特殊情況進(jìn)行定性分析，否定假設(shè)（1）。對于假設(shè)（2），提出用由特殊到一般的思維從理論上驗(yàn)證的思路。b. 師生交流協(xié)作，學(xué)生分析證明，驗(yàn)證假設(shè)：1.教師啟發(fā)：利用向量分解高中物理功的教學(xué)設(shè)計(jì)，將一般情況問題轉(zhuǎn)化為兩個(gè)簡單的特殊問題，同時(shí)滲透等價(jià)的思想。2.學(xué)生證明：c.優(yōu)化證明結(jié)果的表達(dá)：一般情況下，力對物體所作的功等于
9、力的大小、位移的大小、力與位移夾角的余弦值的乘積。即由一般到具體，加深對討論力做功的幾種可能情況的理解： （1）當(dāng)a=p/2，cos a=0，W=0時(shí)。表示力F的方向與位移l方向垂直時(shí)，力F不做功，物體的能量在這個(gè)力F作用下不發(fā)生變化（既不增加，也不減少） （2）當(dāng)0 a 0，W0時(shí)。表示力F對物體做了正功。 （3）當(dāng)p/2 ap，cos a 0，W 0時(shí)。表示力F對物體做了負(fù)功。功可以是正的，也可以是負(fù)的。 結(jié)合書本P5圖5.2-5，進(jìn)一步討論正功、負(fù)功的含義（限于學(xué)生現(xiàn)有的知識水平，對運(yùn)動(dòng)只學(xué)過直線運(yùn)動(dòng)，因此對物體能量的討論也僅限于運(yùn)動(dòng)物體的能量）： （1）正功：力對物體做功
10、當(dāng)做功為正時(shí)，力對物體來說是一種驅(qū)動(dòng)力，它向物體輸入能量，所以物體的能量增加。（2）負(fù)功：當(dāng)力對物體做負(fù)功時(shí)，力對物體來說是一種阻力，它向物體輸出能量，所以物體的能量減少。也可以表達(dá)為“物體為克服這個(gè)力做了功”。例如，一個(gè)力做了10J的功，就可以說物體為克服這個(gè)力做了10J的功。順便說一下，在國際單位制中，功的單位是J，1J等于1N的力使物體沿力的方向位移1m時(shí)所做的功。即六功的延伸學(xué)習(xí)1：功是矢量還是標(biāo)量？引導(dǎo)學(xué)生圍繞“功是能量轉(zhuǎn)換的尺度”這一主題，討論功是標(biāo)量還是矢量。 結(jié)論是，力做功的效果是，物體的能量在力的作用下發(fā)生變化（增加或減少）。也就是說，功使物體的能量增加（或減少）。而
11、能量是沒有方向的。所以引起能量變化的力的作用——功，也是沒有方向的。可見，功是一個(gè)標(biāo)量，正負(fù)號不表示方向，只表示所做功的性質(zhì)。通過實(shí)例，我們可以探究幾種力對一個(gè)物體所作功的代數(shù)和等于這些力的合力對物體所作功。例如，一個(gè)質(zhì)量為m的物體，沿傾斜角為a的光滑斜面滑下距離為L，斜面靜止不動(dòng)。各力對物體所作功有多少？物體的合力所作功有多少？解答：我們發(fā)現(xiàn)，合力對物體所作功恰好等于各力所作功的代數(shù)和。如果斜面粗糙，上述結(jié)論還成立嗎？如果斜面粗糙，上述結(jié)論也成立。 因此，幾個(gè)力對一個(gè)物體所作功的代數(shù)和等于這些力的合力對物體所作功。這再次驗(yàn)證了功是標(biāo)量，運(yùn)算遵循代數(shù)定律。在上面的例子中，如果物體在光滑的斜面上滑下，斜面同時(shí)向后移動(dòng)。
12、回頭試確定重力和支撐力所作功的性質(zhì)。我們發(fā)現(xiàn)，對于同一個(gè)客觀運(yùn)動(dòng)，相對于不同的參考系，其位移是不同的。因此，在中學(xué)物理中，我們一般都同意以地面作為計(jì)算功和位移的參考系。 七篇作品的擴(kuò)展研究2 新問題情境： 如圖所示：小木塊受到水平向右拉力F=1N，在水平地面上向右移動(dòng)l=1m后，再向左拉，回到原位，其大小不變。求：拉力F所作的功。 通過分析和引導(dǎo)，得出功的計(jì)算公式只適用于恒力所作的功。 拓展和促進(jìn)研究，留下新的問題情境： 提出問題：功的計(jì)算公式不適用于變力所作的功。 那么，對于物體在變力作用下發(fā)生位移做功的情況，有沒有新的理論和方法來計(jì)算變力所作的功？ 例如，如果用水平力F將彈簧拉長L的距離，怎樣計(jì)算這個(gè)變化的力所作的功？（留個(gè)懸念
13.這為第五節(jié)探究彈性勢能的表達(dá)式做了很好的鋪墊。 )這個(gè)問題留給我們以后的學(xué)習(xí)去解決。 板書設(shè)計(jì)為什么要介紹功？ 1.功是能量轉(zhuǎn)換的量度。 探究“功”的由來及功的因素。 2.功的兩個(gè)不可缺少的因素：力和物體在力的方向上所作的位移。 由特殊的一般推導(dǎo)出功的一般表達(dá)式。（等效思維） 3.功的一般表達(dá)式 4.功是標(biāo)量，正負(fù)不表示方向，只表示功的性質(zhì)。 功的延伸學(xué)習(xí)1 功是矢量還是標(biāo)量？ 5.幾個(gè)力對一個(gè)物體所作的功的代數(shù)和等于這些力的合力對物體所作的功。 a.計(jì)算功位移時(shí)以地面為參考系。 b.只適用于恒力功。 功的延伸學(xué)習(xí)2 變力所作的功怎樣計(jì)算？ （留待以后再學(xué)）F 教學(xué)后反思 學(xué)習(xí)功是為了追尋守恒定律，也為后面學(xué)習(xí)動(dòng)能定理打下良好的基礎(chǔ)。本節(jié)課通過五道問題的設(shè)置（見黑板框內(nèi)容），一個(gè)接一個(gè)地推進(jìn)，每一個(gè)問題的探究和下一個(gè)問題的引入都非常自然，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。特別是在前面對功的由來以及功的因素進(jìn)行了探究，學(xué)生的探究熱情非常高。不知不覺中，整節(jié)課的教學(xué)任務(wù)就自然完成了，為后面探索彈性勢能的表現(xiàn)形式埋下了伏筆，讓學(xué)生體會(huì)到功與能量是緊密聯(lián)系的，自然而然地為后面的教學(xué)打下了良好的基礎(chǔ)。