《力的合成》教學(xué)設(shè)計(jì)

劉超

摘 要：詳細(xì)分析了《力的合成》一節(jié)在整個(gè)高中新教材知識(shí)體系中的地位及目前高中學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，并以此為基礎(chǔ)，運(yùn)用建構(gòu)主義理論設(shè)計(jì)并闡述科學(xué)探究的教學(xué)流程，讓學(xué)生經(jīng)歷探索問題的全過(guò)程，從中獲得體驗(yàn)，最終達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目的。

關(guān)鍵詞：力的合成；科學(xué)探究；教學(xué)設(shè)計(jì)

一、教材分析

1.《力的合成》是人教版必修（一）第三章第四節(jié)的教學(xué)內(nèi)容。本章前三節(jié)已經(jīng)完成了力的圖示和力學(xué)中三種基本性質(zhì)力的教學(xué)，這些都為本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)起到了良好的鋪墊作用，本節(jié)得到的力的合成規(guī)律——平行四邊形定則，是后續(xù)教學(xué)內(nèi)容力的分解所遵循的規(guī)律。因此，本節(jié)有承上啟下的作用。

2.在整個(gè)中學(xué)物理知識(shí)體系中，力的合成是解決力學(xué)的基礎(chǔ)和工具，對(duì)牛頓第二定律、物體平衡、動(dòng)量定理的理解和應(yīng)用都會(huì)產(chǎn)生重要影響，貫穿于物理教學(xué)內(nèi)容的全過(guò)程，具有基礎(chǔ)性和預(yù)備性，是高中物理的基石。

二、學(xué)情分析

1.從知識(shí)儲(chǔ)備上看，代數(shù)運(yùn)算法則在學(xué)生頭腦中早已形成定勢(shì)，根深蒂固，而力的合成不滿足代數(shù)運(yùn)算，這就造成學(xué)生思維斷層。如何突破學(xué)生思維定勢(shì)，使學(xué)生真正認(rèn)同理解力的合成的運(yùn)算法則是平行四邊形定則而不是代數(shù)運(yùn)算是本節(jié)課成敗的關(guān)鍵。

要讓學(xué)生心悅誠(chéng)服地接受平行四邊形定則，需要學(xué)生親自進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索，增加感性認(rèn)識(shí)，學(xué)習(xí)科學(xué)的探究方法，體驗(yàn)科學(xué)的探究過(guò)程，從探索和分析的過(guò)程中逐步理解和接受新知識(shí)，這是實(shí)踐出真知的要求，是教學(xué)的重點(diǎn)和關(guān)鍵。

2.從學(xué)生已有具備學(xué)習(xí)能力看，本節(jié)運(yùn)用的科學(xué)探究方法，僅在《伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究》一課中有初步的接觸。學(xué)生對(duì)探究環(huán)節(jié)不很明確，對(duì)探究過(guò)程進(jìn)行的實(shí)際操作無(wú)從下手，這是教學(xué)過(guò)程中的難點(diǎn)。

三、教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)與技能

（1）能從力的作用的等效性來(lái)理解合力、分力的概念。

（2）理解力的合成遵循平行四邊形定則，知道合力與分力的大小關(guān)系。

2.過(guò)程與方法

（1）通過(guò)學(xué)習(xí)合力和分力的概念，理解等效替代法。

（2）通過(guò)學(xué)生合作探究，初步了解科學(xué)探究方法并體驗(yàn)科學(xué)的探究過(guò)程。

3.情感、態(tài)度與價(jià)值觀

（1）了解合力在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。

（2）在探究過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

四、重點(diǎn)、難點(diǎn)

1.重點(diǎn)

（1）科學(xué)探究的過(guò)程。

（2）平行四邊形定則的理解和應(yīng)用。

2.難點(diǎn)

（1）對(duì)合力與分力間的“等效替代”關(guān)系的理解與運(yùn)用。

（2）實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，平行四邊形關(guān)系的探究過(guò)程。

五、教法與學(xué)法

1.教法分析

整個(gè)教學(xué)過(guò)程中體現(xiàn)教師主導(dǎo)、學(xué)生為主體的教學(xué)原則，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，運(yùn)用伽利略提出的科學(xué)研究方法，結(jié)合建構(gòu)主義教學(xué)理論，利用已有力學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)知識(shí)完成對(duì)新知識(shí)的構(gòu)建，逐步實(shí)現(xiàn)學(xué)生從感性認(rèn)識(shí)向理性認(rèn)識(shí)的過(guò)渡，從形象思維向抽象邏輯思維的轉(zhuǎn)變。

2.學(xué)法指導(dǎo)

觀察、實(shí)驗(yàn)、分析、歸納總結(jié)、小組合作探究。

概念和規(guī)律的形成過(guò)程實(shí)際上是發(fā)現(xiàn)真理的過(guò)程，通過(guò)概念和規(guī)律的形成過(guò)程教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟并學(xué)會(huì)用等效思想方法探求知識(shí)，通過(guò)小組合作探究，培養(yǎng)學(xué)生分析、交流合作能力、歸納總結(jié)能力和語(yǔ)言表達(dá)能力。

六、過(guò)程設(shè)計(jì)

（一）引入新課。

（二）進(jìn)行新課。

1.創(chuàng)設(shè)情境

圖片展示兩個(gè)小孩提水和一個(gè)大人提水。

引導(dǎo)學(xué)生找出這些實(shí)例的共性，得出合力、分力的概念和兩者之間“等效替代”關(guān)系。

啟發(fā)學(xué)生再舉例：（曹沖稱象，不同馬匹拉車……）通過(guò)分析事例中等效的效果，加深等效思想的體現(xiàn)和理解，突破學(xué)生缺乏感性認(rèn)識(shí)的難點(diǎn)，為下面的探究實(shí)驗(yàn)打好理論基礎(chǔ)。

2.提出問題

再現(xiàn)圖片兩小孩提水和一個(gè)大人提水，合力與分力的大小關(guān)系如何呢？

3.猜想與假設(shè)

學(xué)生可能有多種猜想：

合力等于分力之和（代數(shù)運(yùn)算的“前知識(shí)”影響），合力大于分力（進(jìn)行過(guò)預(yù)習(xí)，但不一定能真正接受）。

為打破學(xué)生對(duì)“合成就是求代數(shù)和”的思維定式，教師不急于給評(píng)價(jià)，要進(jìn)行質(zhì)疑，要求學(xué)生說(shuō)出依據(jù)，應(yīng)適時(shí)提出簡(jiǎn)化模型，進(jìn)行啟發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生利用手中已有的儀器自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，切實(shí)驗(yàn)證猜想的準(zhǔn)確性。

通過(guò)分組合作學(xué)生自己動(dòng)手模擬試驗(yàn)演示，切實(shí)感受，真正體會(huì)到分力和合力不是簡(jiǎn)單的代數(shù)關(guān)系，打破學(xué)生已有的思維定式，突破教學(xué)難點(diǎn)。證實(shí)已有知識(shí)不能解決問題，激發(fā)學(xué)生的探求新知欲望。

過(guò)渡引導(dǎo)：合力與分力之間符合怎樣的規(guī)律呢？

4.實(shí)驗(yàn)探究

如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，研究的方向在哪？學(xué)生面對(duì)器材可能會(huì)覺得無(wú)從下手。為避免學(xué)生探究過(guò)程的盲目性，此時(shí)教師需要給出具有指導(dǎo)性的問題，然后讓學(xué)生討論總結(jié)，為學(xué)生的探究作鋪墊。

指導(dǎo)性問題：

（1）實(shí)驗(yàn)的目的是什么？

（2）怎樣保證合力與分力等效？

（3）力的大小怎樣知道？

（4）力的方向怎樣確定？

（5）如何準(zhǔn)確確定合力、分力的大小和方向？

學(xué)生通過(guò)討論和提示，對(duì)探究的各個(gè)環(huán)節(jié)印象開始清晰。并制訂合理可行的探究步驟。

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，互相合作，記錄角度合力、分力，及分力方向等。教師巡視解惑。

實(shí)驗(yàn)完成，整理好儀器，數(shù)據(jù)處理。

5.歸納總結(jié)

匯報(bào)結(jié)果，教師補(bǔ)充總結(jié)。

得出結(jié)論：力的平行四邊形定則。

6.應(yīng)用推廣

例題：力F1=45N，方向水平向右，力F2=60N，方向豎直向上，用作圖法求解合力F的大小和方向。

引導(dǎo)學(xué)生規(guī)范作圖，得出合力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖鲌D習(xí)慣。閱讀教材，自主學(xué)習(xí)共點(diǎn)力內(nèi)容。

強(qiáng)調(diào)：力的平行四邊形定則只適用于共點(diǎn)力。

（三）練習(xí)鞏固

如果兩個(gè)分力F1、F2，它們的夾角不定，求其合力的范圍。（解法略）

（四）歸納小結(jié)

學(xué)生歸納：

一種思想：等效替代

一種方法：科學(xué)探究

一條規(guī)律：平行四邊形定則

一種關(guān)系：F1-F2≤F≤F1+F2

（五）實(shí)踐活動(dòng)布置作業(yè)

教材：?jiǎn)栴}與練習(xí)，加深對(duì)平行四邊形定則和合力與分力關(guān)系的理解。

七、教學(xué)反思

本節(jié)讓學(xué)生自己動(dòng)手探究，主要目的是讓學(xué)生經(jīng)歷探究的過(guò)程，初步體驗(yàn)探究的科學(xué)方法，改變獲取知識(shí)的方法，對(duì)科學(xué)探究的基本環(huán)節(jié)有一定的了解和體會(huì)，希望學(xué)生能夠在以后的學(xué)習(xí)中有科學(xué)探究的嘗試，再通過(guò)牛頓第二定律、功與速度關(guān)系等內(nèi)容逐步加深對(duì)科學(xué)探究的理解和應(yīng)用。