――谈"功的原理"的教学
作 者：湖北钟祥 刘德华
"功的原理"是有关机械的基本概念，它既与前面所学过的简单机械有着密切联系，又是后面学习机械效率的必要基础，因而是《功和能》（笔者注：这里指是人教社1987年版教材，下同）一章的教学重点．我在教"功的原理"一节内容时，除了教给学生正确的知识之外，还在发掘其中培养学生能力的因素、培养学生多种能力方面做了一点尝试，效果比较满意．下面介绍我的做法和体会．
一、培养动手制作能力
"功的原理"一节的教学难点是弄清利用机械做功时，拉力移动的距离s与重物提升的高度h的关系，而突破这一难点的关键是做好课本中图8－2、图8－3和图8－4的三个实验．为了培养学生的动手制作能力，我把图8－2、图8－3和例题中的图8－5的三个实验作为演示实验，而把图8－4所示的实验放在讲授功的原理前的一次课外活动中进行．在这次活动中，开始我提问："滑轮有哪几部分组成？"学生回答后，我指出"今天的活动内容是制作滑轮，并用自制的滑轮探究物理学中一条重要规律"．这样，一下子调动了学生的积极性，很快活动开来，并出现了教师预想不到的效果 ．如滑轮的制作，有的同学用细竹筒做成，有的用硬泥巴做成，有的用蜡烛雕成，还有的同学将残蜡烛熔解在香脂盒内，冷却后取出刻成．滑轮做好后，探究关系的方法也是各种各样：有的挂在墙上的钉子下进行，有的自制了"竹杆支架"，有的用课桌的一摞书当支架，还有的由两名同学配合，在水平桌面做实验，都得到了s＝2h的结论．我对同学们的正确结论及时肯定并加以鼓励，从而使他们坚定了学好功的原理的信心．
二、培养归纳推理能力
课本中功的原理的结论，是通过对利用杠杆、轮轴、动滑轮提起重物做的功跟不用机械直接提起重物所做的功比较而得出的．这里采用的方法实际上是归纳推理中的不完全归纳法．为了培养学生的归纳推理能力，我在引导学生得出"使用简单机械跟直接用手做的功相等"的结论后，并不安课本上很快推广到其他机械（因为直接推广会使学生感到突然，或对归纳出的结论的正确性产生怀疑，或认为凡由几种特殊情况得到的结论一定适用于一般情况，形成错误的推理），而是提出问题："这个结论能否适用于其他机械呢？"然后再对用液压机提起重物做的功跟直接用手做功比较，得到"两跟相等"的同样结论，从而顺水推舟给出"功的原理"的表述．这样处理，"原理"的给出方法虽然还属于不完全归纳法，但由于多用一例，学生很容易接受．最后指出"这一结论是许多机械师和科学家经过长期实践和研究，才为人们所认识的"，一方面说明这个原理的建立很不容易，另一方面使学生对这一原理的正确性深信不疑．
三、培养阅读和分析能力
在得出功的原理的结论后，我并不马上收场、讲授例题，而是不失时机地培养学生阅读和分析能力．
首先，提出两个问题：1、功的原理适用范围是什么？2、认识功的原理有什么意义？布置学生阅读课本179页第三自然段，让学生从中找到答案，既培养了学生阅读能力，又为"斜面"一节的学习打下了基础．
其二，引导、启发学生对杠杆、轮轴、滑轮中F、G关系成立条件进行分析，得出功的原理的适用条件，从而达到一箭三雕：一是防止了学生不讲条件乱用"原理"的弊病，二是为"机械效率"的学习埋下了伏笔，三是培养了学生分析问题的能力．此外，例题中的s、h关系（s表示作用在小活塞上的力移动的路程，h表示重物上升的高度）也是在引导学生分析判断出s=5h后，再进行实验验证的．
四、培养运用数学知识解决物理问题的能力
经过将近一年的物理学习，学生大都具备了运用所学数学知识解决物理问题的初步能力．在功的原理教学中，我注意了对学生这一能力的进一步培养．上面所述的"用液压机提起重物做的功跟直接用手做的功相等"结论得出过程中的s、h关系就是运用数学知识，根据液体不易被压缩及一次做功中小液缸里减少的液体体积ΔV1跟大液缸中增加的液体的体积ΔV2相等的道理推导出来的．
通过例题的讲授，学生对"功的原理"的运用有了初步的认识，我又运用数学知识，导出使用轮轴是s、h关系的一般表达式．设动力F作用在半径为R的轮上，当轮轴转动n周时，动力作用点移动的距离为s=2nπR，绕在半径为r的轴上的重物提升的高度为h=2nπr，两式相除，得到s/h=R/r,即"轮半径是轴半径的几倍，加在轮上的动力移动的距离就是重物提升高度的几倍 ．"有了这里的推导，学生在以后处理轮轴问题的时候，就不会出现用F·R和G·r 计算功的错误了．
需要说明的是，中学物理教学中对学生所需培养的能力是多方面的，而一节内容的教学所能培养的能力是有限的，但是，只要我们认真钻研教材，发掘教材中各章节内容培养能力的因素，根据学生的具体情况，有目的、按计划地培养学生各种能力，就会使学生的知识和能力同步增长．
（本文发表于《物理教师》1989年第4期12－13页）
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