创设问题情境,明确建立概念的需要和意义
在上“机械功”这一课题之前,物理备课组的各位老师就围绕“机械功”这一概念的引入展开了激烈的讨论。“机械功”作为承接“力”和“能量”这两个重要的物理知识的纽带,对于经典物理学应该说是非常重要的一个概念。而“机械功”这一物理概念又非常抽象,以至于书本在这一节内容的开头就直接给出了机械功的定义,这让教师们在教学上很容易就直接给出“机械功”的概念,而学生在学完后还是会有很多疑问,比如“为什么要在力的方向上通过的距离”等。关键中的关键,就是要让学生明确新概念建立的必要性。比如在“压强”这一物理概念的建立过程中,要先让学生认识到压力的作用效果不单单只与压力的大小有关,还和受力面积也有关。接下来对于如何用“压力”和“受力面积”定量地表示压力的作用效果,就是建立“压强”这一物理概念的意义所在了。那么,建立“机械功”这一概念的意义所在呢?不像“压强”的概念建立意义比较明显能够理解,“机械功”这一概念的意义,除了之后学习能量尤其是动能定理之后能有较多的涉及之外,似乎就只剩下单纯的计算了。而在“物理活动卡”上,是利用下面这一场景来引入“机械功”的。
观察“小和尚和老和尚”的图片(见图1),你认为谁的贡献更大些?

图1 小和尚和老和尚
这个活动设计的引入,其实效果还是比较好的。学生很容易想到比较谁的贡献大时,既要考虑力的大小,又要考虑移动的距离远近,并很自然地求出这两个物理量的乘积进行比较。但是这个活动还是没有解决“为什么要在力的方向上通过的距离”这一关键问题,而且会限定学生思维,误以为做功只有力和物体运动方向相同的情况。
因此在这一基础上,备课组各位老师经过不断地交流讨论,最终决定用以下的问题情境来引入“机械功”这一概念。(https://www.daowen.com)
用水平力拉在水平桌面上的小车,小车匀速前进,小车受到几个力的作用?请在图中(见图2)画出小车所受力的示意图。
思考:哪个力的作用对小车的运动作了“贡献”呢?

图2 受力小车
这个问题引入,虽然比较抽象,但基于学生在之前已经学过受力分析以及力的平衡,对于这一问题还是比较能够理解。最关键的是,相较于前一个问题“你认为谁的贡献更大?”,该问题“哪个力的作用对小车的运动作了贡献呢?”的重点不是放在功的大小等于力与距离的乘积上,而是在于力是否对物体的运动作了贡献。这个问题的巧妙之处在于,不仅明确了“机械功”的物理意义所在,而且也让学生认识到“为什么要在力的方向上通过的距离”,为后面机械功的两个必要因素的学习打下结实的基础。