“功和机械能”学习指要

邹丽晖

本章首先通过对功、功率的学习，为认识“能”做了铺垫，“能量”是课程标准中科学内容的三大主题之一.这充分说明了能量在初中物理课程中的重要地位.解决力学问题时，如果从能量角度研究，有时会更简便.研究功的重要意义在于，可以通过做功研究能量的变化。为研究能量的转化过程奠定定量分析的基础，由于在初中阶段只要求初步认识能量概念，所以教科书并未追求能量概念的严密性，而是在功的知识的基础上，直接从劝和能的关系引入能量的概念——物体能够对外做功.我们就说这个物体具有能量.

认识功与功率

功的概念起源于早期工业革命的需要.当时的工程师们需要一个比较蒸汽机效益的办法.在实践中.人们逐渐同意用机器举起的物体所受的重力与高度之积来量度机器的输出.并称之为功，功是本章学习的难点，对功的概念的认识水平.会直接影响能的概念的形成和功能关系的建立.如何让同学们正确认识功的概念呢？编者在以下几个方面做了努力.

1.认识做功的含义

教科书重视联系实际与生活经验，通过叉车托举货物的实例引入功的概念，分析叉车托起货物的过程.说明托举货物的力使货物移动了一段距离，货物被举高，机械工作的成效显现出来了，随后给出物理学中做功的含义，生活中没有功这个概念.所以同学们很难认识功，恰当地选取实例.能够有效帮助同学们完成对做功的感性认识.

2.描述做功的两个必要因素

通过“想想议议”总结教科书图11.1-2所示实例中力做功的共同点，以及教科书图11.1-3所示实例中力不做功的原因.分析实例.帮助同学们经历描述做功的两个必要因素的过程.即作用在物体上的力和物体在这个力的方向移动了距离.

3.定量计算功的大小

功的大小由力和物体移动的距离共同决定，由此引出功的计算公式，并介绍功的单位，初中只计算力的方向与物体移动方向相同情况下的功.不涉及力和运动方向成角度的问题.

4.定义功率的概念

与速度、密度和压强的定义方法相同，功率也是采用比值法定义的物理量.教科书通过往楼上搬运砖的实例创设情景，让大家思考做相同的功.用时不同，从而引出做功快慢的问题.为功率概念的提出做铺垫.

通过“想想议议”再次让同学们讨论老爷爷和小女孩爬楼梯的实例，爬相同的楼梯，老爷爷的质量大，做功多;小女孩质量小，做功少：但小女孩爬得快，做功时间短.这就需要引入同时考虑做功的多少，以及做功时间长短的物理量，类比速度是表征物体运动快慢的物理量.做功的快慢取决于相同时间内做功的多少.因此新概念的引入需要用功与做功所用时间的比来完成，它的大小为单位时间内所做的功，

突出能做功的物体具有能量的思想

同学们在生活中经常会听到“能量”一词，但能量概念却很抽象，机械能是最常见的一种能.比较容易理解，教科书注意用具体的实例引入能量的概念，例如，流動的水能推动水车、拉开的弹弓能将弹丸射出，它们的共同之处在于能够对外做功.这样就把“能”和前面学过的“功”联系起来了，能量就是物体做功的本领，

功和能有密切联系，功是能量变化的量度.做功的过程是能量转移或转化的过程，这些内容是后面学习其他各种形式的能，以及能量转化和守恒定律的基础.在介绍以下概念时，教科书采用的思路是一致的.这样处理的目的就是使大家加深对功与能关系的理解.从整体上理顺功和能之间的关系.

1.动能.动能概念的引入以能做功的物体具有能量的思想为基础.通过列举生活中的实例.让同学们感知这些物体能够对外做功的共同原因，即运动的物体能够对外做功，表明这个物体具有能量.

2.重力势能.重力势能概念的引入方式与动能相同.即以能做功的物体具有能量的思想为基础，通过列举生活中的实例让大家感受到位于高处的物体下落时可以做功，表明这个物体具有能量.

3.弹性势能，弹性势能概念的引入同样是以能做功的物体具有能量的思想为基础.通过列举生活中的实例让大家感受到发生弹性形变的物体在恢复形变时可以对外做功.表明这个物体具有能量.

明确“探究物体的动能跟哪因素有关”实验的逻辑关系

为使同学们能定性地描述动能，教科书设计了“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验.这个实验的逻辑关系如下.

首先，通过前面的学习，大家已经知道，运动的物体将相同质量静止的物体向前撞得越远.说明运动物体所具有的动能越大，

其次.观察从不同高度由静止滚下的同一钢球，滚到同一平面时速度大小不同，从高处滚下的钢球速度大，速度大的同一物体能将木块撞得远，说明质量相同的物体，速度大，动能大.

最后，速度相同，质量不同的物体，质量大的能将木块撞得远，说明速度相同的物体，质量大.动能大，

需要明确，“质量相同的物体，运动的速度越大，动能越大;运动速度相同的物体，质量越大，动能也越大”的说法是一种粗略的定性比较.不是指成正比地变化，

利用机械能及其转化渗透守恒思想

自然界是千变万化的，而科学就是要在这变化莫测的自然界中找出不变性.找出各种各样的守恒定律.同学们在学习质量的过程中已经体会到质量守恒的思想，而在动能和势能的转化中将进一步体会能量的转化与守恒，

在介绍动能和势能的转化时，教科书通过分析射箭、蹦床这些实例中的能量转化过程，并通过滚摆、铁锁的摆动等有趣的实际操作.使大家进一步体会和初步认识机械能的转化和守恒，

责任编辑 蔡华杰