摘要：目前物理課堂存在機(jī)械模仿訓(xùn)練多、學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷重的現(xiàn)象，微課設(shè)計(jì)不是簡單地把整節(jié)課的知識點(diǎn)進(jìn)行拆分，進(jìn)行“分段教學(xué)”，而是應(yīng)該回歸物理教學(xué)的本質(zhì)，讓學(xué)生正確理解好物理概念，并養(yǎng)成循證思維的習(xí)慣。

關(guān)鍵詞：物理概念；科學(xué)方法；微課設(shè)計(jì)

一、 為什么學(xué)生在機(jī)械效率的計(jì)算中屢屢失手

（一） 常見的“歸類訓(xùn)練”模式

常見的“機(jī)械效率計(jì)算”習(xí)題課，通常是把問題歸為下表中的三種情況：

1. 利用滑輪組提升重物的情況：

2. 利用滑輪組水平拉動重物的情況：

3. 利用斜面拉動重物的情況：

隨后學(xué)生進(jìn)行分類訓(xùn)練，分別對照類型，代入相應(yīng)的公式。整個過程中，學(xué)生需要記熟3套計(jì)算公式，而這3套公式往往是教師進(jìn)行快速地示范推演得出的。

（二） 學(xué)生典型錯誤評析

1. 物體勻速前進(jìn)，F(xiàn)=f嗎？

案例：如圖所示，有一斜面長為L，高為h，現(xiàn)用力F沿斜面把物重為G的物體從底端勻速拉到頂端。已知物體受到斜面的摩擦力為f，則下列關(guān)于斜面機(jī)械效率η的表達(dá)式正確的是（）

學(xué)情描述：許多學(xué)生認(rèn)為表達(dá)式如A。錯誤的由來是機(jī)械套用第3套公式，而把水平勻速拉動的受力情況，與斜面上物體勻速拉動的受力情況混淆在一起。

2. 同樣的滑輪組，改變繞法，機(jī)械效率會變化嗎？

案例：用滑輪組提升同一重物G，滑輪組的裝置是一樣的，繩子繞法如圖甲和圖乙，哪種情況機(jī)械效率高一些？

學(xué)情描述：相當(dāng)數(shù)量的學(xué)生認(rèn)為兩者機(jī)械效率不同，認(rèn)為甲高的認(rèn)為因?yàn)槔K子的股數(shù)n比較小，根據(jù)公式：η=W有用W總=GnF，故而效率高些；認(rèn)為乙效率高的學(xué)生則是考慮到用乙拉更省力，所以乙的效率較高。

從以上案例可以看出，學(xué)生概念不清，物理方法的缺失，是導(dǎo)致在機(jī)械效率的變式題中屢屢失手的主要原因。

二、 機(jī)械效率計(jì)算的微課設(shè)計(jì)

（一）習(xí)題要為厘清“有用功”“額外功”等概念服務(wù)

例1：如圖所示，用滑輪組打撈水中的物體G，已知物重為1000 N，物體的密度是4×103 kg/m3，加在繩子自由端的拉力是270 N，求該滑輪組的機(jī)械效率。

在例1中，課堂討論的重點(diǎn)可以落在“什么是有用功”的討論上。把有用功是指“為完成任務(wù)，不利用機(jī)械，人手直接所做的功”——這是理解所有情形下“有用功”的核心，在這道題中教師再引導(dǎo)學(xué)生理解此處就是“把物體從水里打撈起來的過程，如果直接用手提升需要做多少功”，這樣可以幫助學(xué)生更好地建立“有用功”這一概念。

（二） 習(xí)題要培養(yǎng)學(xué)生物理量求解的“全景意識”

例2：利用一個傾角是30°的斜面勻速拉動重物，已知物重100 N，物體與斜面的摩擦力是25 N，求斜面的機(jī)械效率。

在例2中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生從不同角度認(rèn)識機(jī)械效率：η=W有用W總可以計(jì)算機(jī)械效率，同樣η=W有用W有用+W額外也是計(jì)算機(jī)械效率的另一個角度，至于使用哪個公式，則應(yīng)根據(jù)已知條件來進(jìn)行選擇。這樣的意識在求解電學(xué)問題中也非常有用，如計(jì)算電阻R，可以用R=UI，也可以用R=U2P或R=PI2，有“全景意識”，就不會被問題困住。

（三） 習(xí)題設(shè)計(jì)要培養(yǎng)學(xué)生用物理表達(dá)式討論問題的習(xí)慣

例3：用如圖所示的滑輪組提升同一重物G，已知每個滑輪重為G′，若不計(jì)繩子與滑輪的摩擦力，則：甲乙兩種情況哪個機(jī)械效率較高？（需用演算說明）

在例3中，用字母代替具體的物理量的值，也就是引導(dǎo)學(xué)生利用代數(shù)式η=W有用W有用+W額外=GhGh+G0h=GG+G0表示機(jī)械效率，并加以討論的解題習(xí)慣，初中物理教學(xué)要對學(xué)生的抽象思維進(jìn)行訓(xùn)練，不能僅止步于具體的數(shù)據(jù)計(jì)算上。在此題中，甲、乙機(jī)械效率一樣高。

綜上所述，筆者認(rèn)為，解決機(jī)械效率計(jì)算的關(guān)鍵是：（1）要通過習(xí)題弄清“有用功”“總功”“額外功”的概念，而這一概念應(yīng)具有“普適性”。（2）要從η=W有用W有用+W額外和η=W有用W總兩個角度去探討效率問題，知道哪些已知條件只有“有用部分”，哪些涵蓋“額外部分”，哪些指的就是“額外的部分”，要在不同的情境中讓學(xué)生辨認(rèn)清楚。（3）建立把“勻速運(yùn)動”和平衡力之間的正確關(guān)系。習(xí)題設(shè)計(jì)做到以上3點(diǎn)，就能突破此處的難點(diǎn)。

作者簡介：

鄧穎，廣東省深圳市，深圳市福田區(qū)外國語學(xué)校。