逍遥学能 2018-06-22 15:37
机械效率是学生学习过程中的一个难点。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。在实际做功时，额外功虽然不可避免，但我们可以通过改进做功方式、方法，改进机械的性能而尽量减小它。
如何辨别有用功、额外功和总功呢？有几个词必须注意，“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一桶水搬起装到饮水机上进行分析，具体我是这样引导的：饮水机里的水没有了，哪位同学能将旁边这桶“水”装上去？学生装上后我又问：“刚才的过程中这位同学做功了吗？”同学们都异口同声的回答：“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搬上去，但他不但搬了水，还把桶也搬上了。”这时同学们急忙解释道：“水必须要用桶装着呀。”“对，刚才这位同学做的功中，一部分是对水做的功，一部分是对桶做的功。从做功的目的来看，同学对水做的功是‘有用的’，称为有用功，而对桶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课本上搬运沙子的例子，提问：
1．在把沙子从一楼运上三楼的过程中，每种方法中各对哪些物体做了功？
2．无论他采取哪种方法都必须做的功是他对什么做的功？
3．在几种不同的方法中他不愿做但又不得不做的功分别是什么？
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。
以此帮助学生加深对上述三种功的理解。很多实验设计不见得复杂化、实验室化，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。