浅谈机械效率中功的教学

郑太林

摘 要 机械效率是学生学习过程中的一个重点、难点。准确而迅速地求出机械效率，关键在于对有用功、额外功和总功的正确理解。

关键词 有用功 额外功 总功 教学

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2015）16-0013-01

在初二人教版物理机械效率的教学中，有用功、额外功、总功的概念看起来好理解，但学生是较难理解的。想对有用功、额外功和总功正确理解，就需要教师想办法列举生活中的例子和学生交流。

机械效率是学生学习过程中的一个重点、难点。准确而迅速地求出机械效率，关键在于对有用功、额外功和总功的正确理解。功的原理告诉我们，使用任何机械都不省功。实际上，由于机械本身受到重力作用和机械零件的摩擦，不但不能省功，反而不可避免地要多做一些我们不需要的但又不得不做的额外功。

那么什么是有用功、额外功和总功呢？必须把概念讲清楚，即在使用机械时，直接对物体做的功叫有用功，是有用的，由于机械自重和摩擦等因素影响而不得不做的功叫额外功，是没有用的，动力对机械做的功是总功。其中几个词必须注意，“有用”“没有用”“不得不”，在教学时必须让学生明白这几个词，同时可以从机械做功的目的去分析。我从学生身边最熟悉的将水井里的桶提起来进行分析，具体我是这样引导的：“我的桶掉在水井了，哪位同学把桶从水井里捡起来？”等学生完成后我提出：“这个过程中他做功了吗？”同学们都异口同声地回答：“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桶从水井里捡起来，但他不但将桶捡起来了，还把水也提起上来了。”这时同学们急忙解释道：“在水桶里的水无法倒掉呀。”“对，刚才这位同学做的功中，一部分是对桶做的功，一部分是对水做的功。从做功的目的来看，同学对桶做的功是‘有用的，称为有用功，而对水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搬运沙子的例子，学生讨论、思考、比较、分析得出在上面的活动中，将沙子提升到一定的高度是我们的目的，所做的功是有用功。动力对动滑轮做的功是总功。在使用动滑轮提升重物时，用来克服摩擦做的功，把动滑轮提升做的功，对我们没有用但又不得不做的功叫额外功。三者之间的关系是：W总=W有+W额。在刚才所列的三种运沙方法中，你认为哪种方法最好？哪种方法最差，为什么？结合实验，引导学生分析有用功、额外功、总功的问题，使学生认识到动力对机械所做的功是总功，机械对重物所做的有用的功是有用功，机械克服自身重力和摩擦所做的功是额外功。这样来帮助学生加深对上述三种功的理解。

更贴近生活的案例实验还很多，在教学时还可以请同学们列举生活中做功的实例，看哪个同学更细心观察生活，列举的更贴近生活。这时要注意适时评价学生列举的实例是否符合功的两个必要因素，检验学生对功的概念的掌握和理解。同时要注意引导学生列举一些带有额外功在内的例子，比如建筑工地上向楼上运送砖头等建筑材料；学校为同学们购置了一批新课桌，请同学们想办法如何将这些课桌运到三楼教室。看哪个同学想的办法多，想的办法更科学。并尝试评估哪些方法更省功。但不要急于给学生分析哪些是总功，哪些是额外功等。列举做功的实例，体现物理从生活中来，并将应用到生活中去的理念。用“看谁更细心观察生活，看谁列举的更贴近生活。”来激励学生，充分调动学生的积极性。这样目的是让学生切身感受到物理中的功在生活中无处不在，便于学生回顾功的概念，准确把握功的两个必要因素，从学生列举的实例中抽出典型的例子进行辨析总功、有用功和额外功，感受到有用功、总功和额外功的区别，感受到使用任何机械都不省功，但可以省力，为下一步教学做好准备。同时，从学生的生活经验出发进行教学，更能体现教学的起点就在学生的元认知的基础上的思想。

很多实验设计不见得复杂化，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。教材上对于有用功、额外功和总功的概念非常明确而具体，但学生结合实际的例子不一定能区分开，通过这个环节教学，使学生能区分出生活实例中的有用功、额外功和总功，并通过简单计算感受到三者的数量关系，为下一步机械效率的教学打下良好的基础，使机械效率的教学水到渠成。

（责任编辑 文 思）