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        功的計算中的常見錯誤

        2013-04-29 06:18:07邵建萍
        新課程學(xué)習(xí)·上 2013年7期
        關(guān)鍵詞:焦耳挖掘機摩擦力

        邵建萍

        摘 要:在機械功的計算中,學(xué)生往往找不準(zhǔn)做功的力與物體在力的方向上移動的距離。教師可通過實例幫助學(xué)生找準(zhǔn)功的兩個必要因素,并應(yīng)用功的計算式W=Fs正確解答相關(guān)題目。

        關(guān)鍵詞:功;力與距離;錯誤分析

        物理教師在教學(xué)中要始終遵循《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》的基本理念,把握課程的設(shè)計思路,依托課本的教學(xué)內(nèi)容,不斷研究試題方向,力求讓學(xué)生夯實基礎(chǔ)知識,養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣,運用科學(xué)的知識和方法,培養(yǎng)學(xué)生的興趣和熱情,使學(xué)生能夠獨立思考,勇于質(zhì)疑,尊重事實,敢于創(chuàng)新。

        功的知識是力、距離的小結(jié),是今后深入學(xué)習(xí)物理知識的基礎(chǔ)。功的概念較為抽象,學(xué)生在學(xué)習(xí)中時有錯誤發(fā)生。力學(xué)里所講的功包含兩個必要因素:一是作用在物體上的力,二是物體在這個力的方向上移動的距離,兩者缺一不可。在依據(jù)公式W=Fs進行計算時,學(xué)生往往分不清是哪個力做的功,我在教學(xué)過程中采用先讓學(xué)生自主完成,然后以小組討論,師生共同分析的方法來完成教學(xué)目標(biāo)。

        例:馬拉著重為1500牛頓的車在水平的馬路上勻速前進200米,若車受到的摩擦力是75牛頓,求馬拉車所做的功是多少?重力對車做的功又是多少?

        部分學(xué)生的錯解是:

        根據(jù)公式W=Fs,所以馬對車所做的功為W=Fs=75?!?00米=15000焦耳,重力對車所做的功為1500牛頓×200米=3×105焦耳。學(xué)生自主完成后以小組依據(jù)“做功的兩個必要因素”進行討論、交流,產(chǎn)生了不同見解。

        然后我和學(xué)生一起分析:

        1.物體受到的重力G,地面對車的支持力N,馬對車的拉力F,地面對車的摩擦力F摩,共四個力的作用。

        2.由于物體在豎直方向上并沒有移動,所以重力G沒有對物體做功,而物體在水平拉力F的作用下前進了200米,拉力對車做了功。

        3.因為馬車做勻速直線運動,所以拉力和摩擦力是一對平衡力,即F=F摩=75牛,解題時應(yīng)先說明F=F摩,然后再利用公式W=Fs進行計算,而不能直接用公式W=F摩s來計算。因為對車做功的是向前的拉力F而不是摩擦力F摩。

        正確的解題過程是:

        解:馬拉車所用的力與摩擦力大小相等F=F摩=75牛

        車在馬的拉力的方向上移動的距離s=200米

        所以馬拉車所做的功是W=Fs=75?!?00米=15000焦耳

        車所受的重力G=1500牛

        車在重力的方向上移動的距離s′=0米

        重力對車做的功W′=G×s′=0焦耳

        這樣,由學(xué)生的不同解法引起爭論,激發(fā)學(xué)生的求知欲與學(xué)習(xí)的興趣,再通過討論得出正確的解法,學(xué)生更容易理解和掌握功的意義。

        為了進一步鞏固、加深理解,我又安排了以下針對性練習(xí):

        1.起重機將一個質(zhì)量為8噸的集裝箱從地面勻速吊到高為

        1.2米的貨車上,需要對集裝箱做多少功?

        2.建筑工地上,施工人員用挖掘機開挖地基,挖掘機每次可將0.8立方米體積的泥土舉高3米再水平移動5米倒入卡車貨箱,此過程中挖掘機對泥土做了多少功?(泥土密度為1.5×103kg/m3,g取10N/kg)

        3.一個重為200牛的物體在水平拉力的作用下勻速前進了

        25米,拉力撤銷后物體由于慣性又前進了10米,若拉力做的功為500焦耳,則拉力的大小為多少?

        學(xué)生自主完成后,教師和學(xué)生一起小結(jié),在練習(xí)1中,起重機吊起集裝箱的力和集裝箱受到的重力是一對平衡力,計算過程中應(yīng)先說明F=G,不能用W=Gs計算。在練習(xí)2中,挖掘機把泥土舉高3m的過程對泥土做了功,水平移動5m時物體受力方向與通過的距離垂直沒有做功。練習(xí)3中,水平拉力只在物體前進25m過程中對物體做功,物體由于慣性前進了的10米因沒有受到力的作用不做功。

        通過以上練習(xí),學(xué)生通過實例進一步理解了機械功的兩個必要因素,能計算機械功的大小,并且能根據(jù)變形公式計算其他物理量的大小,從而進一步鞏固對功的概念的認識,也為以后的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ),同時也讓學(xué)生對物理上的功和生活實際中的功有了進一步的認識。

        (作者單位 山西省汾陽市杏花鎮(zhèn)初級中學(xué))

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