浙教版初中科学九年级上册“功和功率”预习精讲教学设计

浙教版初中科学九年级上册“功和功率”预习精讲教学设计一、教学内容分析  本节课隶属《义务教育科学课程标准（2022年版）》中“能量”主题下的核心内容。“功”是能量转化的量度，是建构能量观念、理解功能关系的基石。从知识图谱看，学生在前期已学习了力、运动、简单机械等力学知识，本节课旨在引导学生从“力是否产生效果”的定性分析，迈向“能量转移了多少”的定量刻画，为后续学习机械能、内能及更广泛的能量守恒定律铺设不可或缺的逻辑桥梁。其认知要求从“理解”功的两要素，提升至“应用”公式进行情境化计算，并初步“辨析”功与功率的物理意义。过程方法上，课标强调科学探究与模型建构。本课需引导学生经历“从生活现象中抽象出物理概念（功）→建立数学模型（W=Fs，P=W/t）→应用于新情境解释与计算”的完整建模过程，培养其科学推理与科学论证能力。素养渗透方面，通过对“做功与否”的严谨辨析，培育科学思维的严密性；通过分析生产生活中功率选择的实例，感悟科学、技术、社会与环境的关系，内化科学态度与社会责任。  学情研判需聚焦于认知跨越。九年级学生已具备一定的受力分析和运动分析能力，但往往将生活中的“工作”“劳累”与物理学中的“做功”相混淆，形成“有力就有功”“有距离就有功”等前概念障碍。他们的兴趣点在于解释生活现象和动手探究，但抽象概括和数学应用能力存在分层。对策上，教学须从大量反差鲜明的实例（如“大力士”推不动巨石做功为零）入手，制造认知冲突，瓦解前概念。通过设计分层探究任务单，让不同思维层次的学生都能找到建构概念的支点：基础层学生通过观察与对比建立直观感知；能力层学生通过数据测量与分析归纳定量规律；拓展层学生则可挑战复杂情境中的综合判断与设计。课堂中将嵌入即时性前测（如概念判断抢答）与嵌入式后测（分层练习），动态评估学习轨迹，并据此灵活调整讲解的深度与探究的开放度，为需要帮助的学生提供“公式脚手架”和“范例支架”，为学有余力者提供“拓展链接”和“批判性质疑”空间。二、教学目标  知识目标：学生能准确叙述做功的两个必要因素，并能据此判断力是否对物体做功；能准确表述功和功率的计算公式、单位及物理意义，并能在简单和综合情境中正确选用公式进行计算，辨析功与功率的概念区别。  能力目标：学生能够通过分析具体实例，运用“控制变量”思想设计简单实验，定性探究影响做功多少的因素；能够从物理现象和实验数据中，运用数学方法归纳出功的定量计算公式，并迁移解决诸如“爬楼功率估算”等实际问题，完成从具体到抽象的建模过程。  情感态度与价值观目标：在小组合作探究中，学生能积极倾听同伴观点，勇于表达自己的见解，共同建构科学概念；通过讨论“机器功率选择与能耗”等议题，初步树立合理利用能源、注重效益的科技应用观和社会责任感。  科学思维目标：重点发展学生的模型建构与科学推理能力。通过将丰富的做功实例归纳、抽象为“力”与“在力的方向上移动的距离”两个要素的乘积，建立功的物理模型；通过设置“如何比较做功快慢”的问题链，引导学生经历“类比速度定义→自主建构功率概念”的逻辑推理过程。  评价与元认知目标：引导学生利用“做功两要素检查清单”进行自我诊断和同伴互评；在课堂小结环节，鼓励学生反思“我是如何从混乱的生活概念中厘清科学概念的？”从而提升对自身学习策略的监控与调节能力。三、教学重点与难点  教学重点：功的概念建构及公式W=Fs的应用。确立依据在于，功是能量转化的量度，是贯穿整个“能量”主题的枢纽性大概念。从学业评价看，功的计算是中考的核心考点，不仅考查单纯计算，更常置于滑轮组、斜面等综合情境中，考查学生提取信息、建模分析的能力。因此，深入理解功的内涵并熟练进行情境化计算，是后续学习的奠基之石。好，我们一起来想想，到底怎么才算是物理学上“做了功”？  教学难点：对“做功”的物理意义的深度理解，特别是在物体运动方向与力的方向不一致、或存在多个力作用时的综合分析。难点成因在于，这需要学生克服“劳而有功”的生活前概念，进行高度的抽象思维，并综合运用力的分析与运动的空间想象。预设依据来自常见作业错误，如学生常误认为“用手提着水桶水平走动时，提力对水桶做了功”。突破方向是，借助图示分解力和位移，设计阶梯式辨析题组，引导学生从“是否做功”的定性判断，逐步过渡到“计算某个力做功多少”的定量分析。四、教学准备清单1.教师准备  1.1媒体与教具：多媒体课件（含丰富的动态实例视频、动画图解）；板书记划（左侧用于概念生成，右侧用于例题剖析）。  1.2实验器材：弹簧测力计、木块、斜面、小车、钩码若干；演示用大型玩具小车（用于对比推车快慢）。  1.3学习材料：分层探究任务单（A基础感知版/B定量探究版）；分层巩固练习卡；课堂小结思维导图模板。2.学生准备  2.1知识准备：复习力的三要素、二力平衡、运动与力的关系。  2.2物品准备：直尺、笔。3.环境准备  教室座位调整为46人小组合作式，便于讨论与实验。五、教学过程第一、导入环节  1.情境创设与冲突制造：“同学们，上课前我们先来看个生活小场景：一位工人叔叔需要把一摞重重的书从仓库这头搬到那头。他有两种方法：一是徒手直接搬过去，累得满头大汗；二是找来一辆小推车，轻松地推过去。大家说说，哪种情况他更‘辛苦’？”（预设学生答：徒手搬。）“但从物理学的角度看，两种情况下，他对书做的‘功’可能是一样的！这是为什么？物理学中的‘做功’，和我们平时说的‘工作’‘辛苦’，是一回事吗？”看，不少同学露出了疑惑的表情，这正是我们探索的起点。  1.1提出核心问题与路径勾勒：由此，引出本课核心驱动问题：“怎样才算‘做功’？如何量度和比较‘做功’的本领大小？”今天，我们将化身“科学侦探”，首先破解“做功”的密码（建立概念），然后掌握“衡量”做功多少的尺子（学习公式），最后还要学会比较“做功”快慢的本领（引入功率）。让我们先从最熟悉的“用力”现象开始探查。第二、新授环节任务一：感知与归纳——做功需要什么条件？教师活动：首先组织体验活动：“请大家模拟：①将书包从地上提起；②提着书包静止不动；③提着书包沿水平方向匀速走动。”同时，我通过课件展示更多对比案例：人推石头没推动；足球在草地上滚动一段后停下；火箭升空。接着，我抛出引导性问题链：“请大家对比，在哪些情况下，力‘产生效果’了？哪些没有？这个‘效果’在物理上指什么？”（指向物体在力的方向上移动了距离。）“那么，综合所有这些例子，要被称为‘做功’，必须同时满足哪两个条件？”我将在黑板左侧绘制一个“做功判定器”的思维图示，引导学生共同归纳。学生活动：学生亲身感受并观察现象，进行小组讨论。他们需要对比分析不同情境，区分“有力无距离”“有距离无力”（如足球依靠惯性滚动）以及“力与距离方向垂直”等情况。在教师引导下，尝试用简洁的语言概括做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在这个力的方向上移动了距离。即时评价标准：1.能否从多个实例中找出共同特征，而非仅记忆结论。2.小组讨论时，能否用物理语言（如“力的方向”“移动距离”）描述现象。3.能否举出一个符合或不符合做功条件的反例。形成知识、思维、方法清单：  ★做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力(F)，二是物体在力的方向上通过的距离(s)。二者缺一不可。这是判断力是否做功的唯一依据。  ▲三种不做功的典型情况：①有力无距（劳而无功，如推墙不动）；②有距无力（惯性前行，不涉及新力做功）；③力距垂直（提箱水平走，提力不做功）。这是易错高发区，需结合图示深刻理解。  ★科学方法——归纳法：从大量具体事例中，通过比较、分析，找出共同本质特征，进而得出一般性结论。这是物理学建立概念的基本路径。任务二：建模与量化——功的大小如何计算？教师活动：在学生建立定性认识后，我引导深入：“既然做功有大小，我们如何定量计算呢？”呈现情境：用同样大小的力F推箱子，一次推了1米，一次推了2米。问：“哪次做功多？多几倍？”（学生易答。）再问：“如果用2F的力推箱子移动1米，做功又是用F力时的几倍？”同学们反应很快，看来已经感觉到了规律。我会说：“对，功的大小与力成正比，与距离也成正比。那我们就可以用一个简洁的数学模型来表达它。”进而板书公式：W=Fs。强调公式中各物理量的单位（F：牛N；s：米m；W：牛·米，即焦耳J）。并展示1J的大小约等于将两个鸡蛋举高1米所做的功，让抽象单位具体化。学生活动：学生跟随教师引导进行逻辑推理，从比例关系自然过渡到乘积关系，理解W=Fs的建模过程。记录公式与单位，并通过“举鸡蛋”的例子建立对焦耳的感性认识。部分使用B版任务单的小组，将利用提供的斜面、小车、测力计，设计实验定量验证“功与力、距离的正比关系”。即时评价标准：1.能否理解公式W=Fs是描述物理量间定量关系的数学模型。2.能否准确说出公式中每个字母的物理意义及单位。3.实验小组是否能有条理地设计步骤、记录数据并尝试得出结论。形成知识、思维、方法清单：  ★功的计算公式：W=Fs。其中F是作用在物体上的力，s是物体在力F方向上通过的距离。这是本课的核心公式。  ★功的单位：国际单位制中，功的单位是焦耳(J)，1J=1N·m。理解常见做功过程的焦耳数有助于建立量感。  ★模型建构思想：将“功的大小”这个物理量，用“力”和“距离”这两个基本物理量的乘积来定义和描述，是物理学中定义物理量的重要方法（比值定义法、乘积定义法）。任务三：辨析与深化——公式W=Fs的准确应用教师活动：此为突破难点之关键。我出示一道典型例题：“一个重100N的木箱，小明用50N的水平推力使其在水平地面上前进了10m，随后松开手，木箱又滑行了2m。求整个过程中，小明对木箱做了多少功？”我首先不急于计算，而是追问：“整个12m中，推力F都存在吗？s应该取多少？”哦，我听到有同学说12m，也有同学说10m。让我们回到“两个必要因素”：做功的力是哪个？这个力方向上移动的距离又是多少？通过画受力与运动过程示意图，明确计算哪个力做的功，就找这个力方向上对应的距离。接着，再变换条件：“若小明用50N的力提此木箱水平行走10m，提力做功多少？”让大家再次强化“力与距离方向需一致”的要点。学生活动：学生通过分析例题，经历“审题→确定研究对象与过程→分析受力，找出待求的力F→确定在该F方向上对应的位移s→代入公式计算”的完整解题思维流程。通过正误辨析，深化对公式中F与s严格对应关系的理解。即时评价标准：1.解题时是否有关键的“受力分析”和“过程分析”步骤。2.能否清晰解释公式中s的取值理由。3.能否识别“力距垂直”类陷阱。形成知识、思维、方法清单：  ▲公式应用关键：使用W=Fs计算时，F必须是作用在物体上且我们正在计算其功的那个力；s必须是在这个力F的方向上发生的位移。力与距离必须同时、同体、同向。  ★解题思维程序：面对做功计算题，应养成“先判断是否做功，再分析哪个力做功，最后确定该力对应的距离”的分析习惯。这是科学思维的规范化体现。任务四：类比与建构——如何比较做功的快慢？教师活动：我利用导入环节的“搬书”情境延续：“现在我们知道，两种方式做功可能一样多。但显然，用推车‘做功’更快，效率更高。物理学如何描述这种‘快慢’呢？”我启发学生回顾之前学过的“如何比较运动快慢？”（学生答：相同时间比路程，或相同路程比时间），进而类比：“比较做功快慢，是不是也可以采用类似思路？”组织学生讨论，得出两种方法：相同时间比较做功多少；做相同的功比较所用时间。这时，我会给出一个统一的定义：“在物理学中，我们用单位时间内完成的功来表示做功的快慢，这就是功率(P)。”从而引出公式P=W/t。为了让大家感受功率，我会说：“你的心脏跳动一次大约做功0.5J，功率约1W；而一辆汽车的功率可达几十万瓦。功率大意味着什么？意味着‘能量转换的本领强’！”学生活动：学生通过类比速度概念，积极参与建构功率概念的讨论。他们能自然地推导出比较做功快慢的方法，并接受功率的定义式。通过倾听教师举例，建立从瓦特(W)到千瓦(kW)的功率大小概念，理解功率的物理意义是表示做功快慢的物理量。即时评价标准：1.能否完成从“速度”到“功率”的类比推理。2.能否准确说出功率的定义、公式及物理意义。3.能否区分“功”和“功率”的概念（功是“量”，功率是“率”）。形成知识、思维、方法清单：  ★功率的定义与公式：功率(P)表示做功的快慢，等于功(W)与完成这些功所用时间(t)之比。公式为P=W/t。国际单位是瓦特(W)，1W=1J/s。  ▲功率的推导公式：当物体在力F作用下沿力的方向以速度v匀速运动时，由W=Fs及v=s/t可推导出P=W/t=Fs/t=Fv。这个公式在分析牵引力、速度与功率关系时非常有用，可作为拓展。  ★类比迁移方法：将新知（功率）与旧知（速度）通过“比较快慢”这一共同点进行类比，是高效学习科学概念的重要策略。任务五：应用与估算——测测你自己的功率教师活动：我提出一个有趣的挑战：“同学们，我们能估算出自己爬楼梯时的功率吗？需要测量哪些物理量？”引导学生思考：爬楼时克服的是自身重力做功，W=Gh，P=W/t=Gh/t。因此需要测量体重G（或质量m）、楼高h（可通过台阶数估算）、爬楼时间t。我请一位同学上台演示，现场用体重秤、秒表进行简单测量和估算。“假设一位同学体重500N，爬上一层楼（高约3m）用时10s，那么他的功率大约就是150W，相当于两个灯泡的功率！大家课后可以亲自测一测。”学生活动：学生参与讨论，明确测量方案。观察演示实验，理解将实际问题转化为物理模型（克服重力做功）的过程。进行简单的估算练习，感受物理与生活的紧密联系，并为课后探究作业做准备。即时评价标准：1.能否将“爬楼”这一生活问题转化为“克服重力做功”的物理问题。2.能否清晰陈述实验原理和需要测量的物理量。3.计算过程是否规范、准确。形成知识、思维、方法清单：  ▲功率的测量与估算：许多实际问题中，功率可以通过P=W/t的原理进行估算。关键在于分析清楚做功能源、做了谁的功、以及对应的距离和时间。  ★物理建模应用：将“人爬楼”这一复杂过程，简化为“克服重力做机械功”的物理模型，是运用物理知识解决实际问题的核心能力。第三、当堂巩固训练  基础层（全体必做）：1.判断：用手推墙，墙没动，手对墙做了功。()2.计算：用20N的水平拉力使重100N的物体在水平面上前进5m，拉力做功___J，重力做功___J。  综合层（大多数学生完成）：3.一辆汽车在平直公路上以72km/h的速度匀速行驶，发动机牵引力为2000N。求汽车行驶100s内发动机做的功和功率。你能用P=Fv来算功率吗？试试看。  挑战层（学有余力选做）：4.（联系体育中考）小明的跳绳成绩是150次/分钟。假设他每次跳绳重心升高约5cm，体重50kg，估算他跳绳时的平均功率约为多少瓦？这个功率主要用来克服什么力做功？  反馈机制：学生独立完成后，小组内交换批改基础题，并讨论分歧。教师巡视，收集共性疑难。针对综合题和挑战题，请不同层次的学生代表上台板演或讲解思路，教师聚焦点评思维过程（如：第3题两种解法的一致性；第4题建模的合理性），展示典型错误（如单位不统一、s取值错误），进行精准矫正。第四、课堂小结  “同学们，经过一节课的侦探工作，我们成功破解了‘功’与‘功率’的密码。现在，请大家以小组为单位，用思维导图的形式，梳理一下我们今天构建的知识大厦。”我发放思维导图模板（中心词为“功和功率”），引导学生从概念、条件、公式、单位、区别联系等方面进行结构化总结。请一组代表展示并讲解。“很好，这张图清晰地展现了‘功’是能量的桥梁，‘功率’是快慢的标尺。最后，让我们回顾一下探究之路：我们从生活经验出发，通过比较归纳建立了概念，运用数学工具建立了模型，并通过类比迁移学习了新概念。这种‘现象→概念→模型→应用’的路径，是我们学习物理的通用‘法宝’。”  作业布置：必做作业：1.完成练习册本节基础题。2.估算自己从一楼到教室的爬楼功率，写出简要过程和结果。选做作业：查阅家用电器的铭牌，记录它们的额定功率，并计算某个电器（如电灯）正常工作一天所消耗的电能（度），思考功率与能耗的关系。六、作业设计  基础性作业：1.列举三个做功和三个不做功的实例，并用“两个必要因素”进行简要说明。2.完成三组关于W=Fs和P=W/t的直接计算题，涉及单位换算（如kJ与J，kW与W）。目的：巩固最核心的概念判断与公式应用技能。  拓展性作业：3.【情境应用题】如图为起重机吊起货物的示意图。已知货物重G=2000N，起重机在10s内将货物竖直匀速提升了5m。求：(1)钢绳拉力做的功和功率。(2)若起重机改用5m/s的速度匀速提升该货物，则功率变为多少？目的：在简单机械情境中综合运用二力平衡、功和功率公式，理解P=Fv的应用。  探究性/创造性作业：4.【迷你项目】设计一个小实验，比较你和家人（或同学）完成某项家务（如将一定数量的书本从地面放到书架上）时的功率。要求写出实验方案（原理、器材、步骤）、数据记录表格，并进行分析比较，形成简短报告。目的：开放性地应用所学知识解决真实问题，体验科学探究全过程，培养创新与实践能力。七、本节知识清单及拓展  1.★功的定义：如果一个力作用在物体上，并且物体在这个力的方向上移动了一段距离，就说这个力对物体做了功。功是能量转化的量度。  2.★做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力(F)，二是物体在力的方向上通过的距离(s)。缺一不可。  3.▲三种不做功的情况：①有力无距离（劳而无功）；②有距离无力（惯性前行）；③力与距离方向垂直（垂直无功）。  4.★功的计算公式：W=Fs。F：力，单位牛(N)；s：在力F方向上通过的距离，单位米(m)。  5.★功的单位：国际单位是焦耳(J)，1J=1N·m。常用单位还有千焦(kJ)，1kJ=1000J。  6.▲公式应用注意：F与s必须对应同一个物体、同一个过程，且方向一致。计算哪个力的功，就用哪个力及其方向上的距离。  7.★功率的物理意义：表示物体（或机械）做功快慢的物理量。功率大意味着做功快，即能量转换的速率快。  8.★功率的定义式：P=W/t。P：功率，单位瓦特(W)；W：功，单位焦(J)；t：时间，单位秒(s)。  9.★功率的单位：国际单位是瓦特(W)，1W=1J/s。常用单位有千瓦(kW)，1kW=1000W。  10.▲功率的推导式：当物体在力F作用下以速度v匀速运动时，P=Fv。该式常用于分析牵引力、速度与功率的关系（如汽车上坡需换低速挡以获得更大牵引力）。  11.★功与功率的区别：功(W)表示做功的多少，是过程量；功率(P)表示做功的快慢，是状态（或平均）量。关系为W=Pt。  12.▲估测人的功率：如爬楼、跳绳时，人做功主要是克服自身重力，P=Gh/t=mgh/t。通过测量质量m、高度变化h和时间t即可估算。  13.★比值定义法：功率P=W/t是用两个物理量的比值来定义一个新的物理量，与速度v=s/t、密度ρ=m/V等方法相同，是物理学的重要定义方法。八、教学反思  （一）目标达成度分析本节课预设的知识与技能目标达成度较高，从巩固练习的正确率（预计约85%）和课堂问答的反馈可见，绝大多数学生能准确判断做功情况并进行基础计算。能力目标中，“定性探究”与“简单建模”环节学生参与积极，但在“设计实验验证定量关系”上，仅部分小组能独立完成，表明探究能力的培养需长期渐进。情感与思维目标在小组讨论和功率估算活动中有所体现，学生表现出兴趣，但将“科学态度与社会责任”真正内化，仍需后续课程持续浸润。  （二）环节有效性评估导入环节的生活对比成功制造了认知冲突，激发了探究欲望。新授环节的五个任务构成了清晰的认知阶梯：“任务一”的实例辨析是奠基；“任务二”的建模是关键跳跃，需教师强有力的引导；“任务三”的辨析是难点攻坚，图示法效果显著；“任务四”的类比建构顺畅自然，学生有“水