第二节 功的原理

　　教材分析

　　本节教材通过利用杠杆和动滑轮的实验，得出使用机械不能省功的结论．本次修订已将斜面内容改写成“阅读材料”．原因是大纲没有对此项提出教学要求，所以课本用功的原理研究斜面，得出斜面可以省力．对于“功的原理”，课本是从“使用机械时，人们所做的功，都等于不用机械而直接用手所做的功”得出“使用任何机械都不省功”的结论，而没有采取从“动力对机械所做的功，一定等于机械克服阻力所做的功”得出结论的写法，是考虑前一种写法具体一些，因而也容易懂，用它分析斜面省力更方便．前一种写法有它的局限性，即只适用于理想机械，不如后一种写法更具普遍意义，也适用于实际机械，但大纲对“功的原理”只要求知道，所以课本斟酌再三，还是采用了较易接受的写法．

　　教学建议

　　在前一章“简单机械”的学习中，学生知道了使用简单机械可以省力或者可以省距离．在引入本课题时，可以通过复习简单机械的作用，向学生提出这样一个问题：“能不能设计出一种更好的简单机械，它既能省力，又能少移动距离？也就是能不能设计出一个省功的机械？”还可以告诉学生，这在科学技术史上是一个很重要的问题，有许许多多能工巧匠和科学家对这个问题进行了长期研究，直到18世纪才搞清这个问题．这节课我们也来研究这个问题．

　　这节课是通过杠杆和动滑轮做功的演示和计算概括出功的原理．教学中要注意复习和运用杠杆和滑轮的有关知识．同时注意以下问题：

　　1．使学生明确什么是直接用手所做的功，这时的拉力和拉力移动的距离各多大，什么是使用机械所做的功，这时的拉力和拉力移动的距离又各是多大．只有明确了这些以后，才能使学生对功的原理有比较清楚的认识．

　　2建议在小黑板上安装杠杆（见教材图14－4）和动滑轮（见教材图14－5）的活动教具．在小黑板上画几条等距离的水平线，以便直观地测出手移动的距离和机械克服阻力移动的距离．

　　3．不论是演示杠杆做功还是动滑轮做功，都要求学生明确指出哪是动力、动力作用点及动力移动的距离，阻力、阻力作用点及机械克服阻力移动的距离．然后再确定它们的具体数值，填入记录表中．

　　4．演示杠杆做功时，先测出砝码重，再用杠杆平衡条件算出手的拉力．手的拉力方向要始终竖直向上．这样虽然砝码和手的运动轨迹都是圆弧，但是由于重力方向始终竖直向下，手的拉力方向始终竖直向上，所以它们做功的距离是沿力的方向的距离，即h和s，而不是弧长或弦长．

　　5．演示动滑轮做功时，也是先测出钩码重，再计算出手拉动滑轮的力，再测量出钩码提升的高度h和手移动的距离s，演示中动滑轮重是忽略不计的．

　　6．演示中动力要用公式计算出来而不用弹簧秤来测量，这是因为这儿研究的是理想机械，杠杆和滑轮运动中的摩擦力和它们本身受到的重力都忽略不计，而用弹簧秤测出的动力则是实际机械的动力，它受摩擦与机械本身重的影响，用它测出的动力来计算功将不等于机械克服阻力做的功，甚至得不出两者近似相等的结果．会使学生对功的原理产生疑惑．

　　7．通过演示得出功的原理后，可让学生讨论“想想议议”中的问题：使用任何机械都不能省功，为什么人们还要用机械呢？答案是：因为使用机械可以改变动力的大小、方向和动力作用点移动的距离，使用机械还可以改变做功的快慢；使用机械还能够比较方便地完成人们不便直接完成的工作等，所以使用机械是有许多好处的．

　　要向学生强调，功的原理是一切机械都遵循的普遍原理．它是人们经过很长时间的研究，在大量实践的基础上得出的．

　　基础好的学校，可以选学“斜面”．教师首先列举一些使用斜面的实例，指出用功的原理可以很容易分析斜面的省力情况．然后启发学生应用功的原理推导出斜面公式 ，说明斜面省力的道理．向学生指出：用功的原理分析斜面得出的公式是否正确，还要用实验加以验证．接着做教材图14－7的实验．由于摩擦力的存在，实验中弹簧测力计测出的动力将大于理论算出的值，应向学生说明原因．并且指出用减小摩擦的方法可以接近计算结果．