力的合成問題式教學(xué)設(shè)計

摘 要 力的合成是中學(xué)物理一節(jié)十分重要的內(nèi)容。本節(jié)課的物理教學(xué)設(shè)計突破傳統(tǒng)、單一的教學(xué)方法，在學(xué)生理解等效的基礎(chǔ)上，一方面教師積極引導(dǎo)，另一方面學(xué)生通過多種實驗儀器自主探究，最終通過總結(jié)能得到正確結(jié)論。

關(guān)鍵詞 物理；力的合成；實驗儀器

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）03-0132-02

1 授課內(nèi)容

《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·物理（必修1）》（新人教版）第三章第四節(jié)“力的合成”。

2 三維教學(xué)目標(biāo)

知識與技能目標(biāo) 知道合力與分力、力的合成、共點力的概念；能理解合力與分力之間的等效思想；能通過探究（或驗證）掌握平行四邊形定則，會用矢量相加法則解決生活實際問題。

過程與方法目標(biāo) 在充分認(rèn)識教材重要性與學(xué)生前概念的基礎(chǔ)上，通過情境創(chuàng)設(shè)與問題提問，讓學(xué)生形成認(rèn)知沖突，在學(xué)生現(xiàn)有的知識水平不能解決問題的時候，教師利用巧妙的實驗與話語引導(dǎo)，通過師生合作，從而發(fā)現(xiàn)規(guī)律，讓問題得以解決。最后通過課堂總結(jié)讓學(xué)生體會到規(guī)律的重要性以及本節(jié)課所要滲透的物理思想和方法。

情感態(tài)度與價值觀目標(biāo) 學(xué)生通過積極探究總結(jié)規(guī)律，能用規(guī)律解決實際問題，從而加強自信，形成克服困難、積極進(jìn)取的良好態(tài)度。同時，教師通過對學(xué)生實驗給予方法指導(dǎo)，讓學(xué)生養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣與科研品質(zhì)。

3 教材分析

等效思想方法是高中常用的物理方法之一，教材通過等效的思想引出合力與分力概念。此外，矢量運算法則也在這一節(jié)，學(xué)過的位移、速度、加速度、力都要遵循矢量運算法則，所以本節(jié)課對思想方法的理解、對規(guī)律的探究與驗證顯得十分重要，因為學(xué)生只有掌握了這些規(guī)律，才能夠分析實際問題。

4 學(xué)情分析

學(xué)生雖然已經(jīng)學(xué)習(xí)過幾種基本矢量，如位移、速度、加速度以及常見的3種力，但是對矢量僅僅是一個十分淺顯的認(rèn)識。學(xué)生目前只掌握了同向與反向力的合成運算，對互成角度的力的合成沒有概念，遇到實際問題不能有效解決，所以這節(jié)課無論如何，對學(xué)生來說是一個認(rèn)識上的飛躍。

目前學(xué)生已有二力平衡概念，知道物體靜止時所受合力為零；學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過力的圖示，知道如何畫出一個力。

5 教學(xué)準(zhǔn)備

實驗器材：

1）方木板、坐標(biāo)紙、圖釘、彈簧測力計、細(xì)繩套、橡皮條、直尺、量角器；

2）方木板、坐標(biāo)紙、圖釘、彈簧測力計、細(xì)繩、橡皮條、直尺、小鉤碼量角器；

3）力的合成成演示儀。

6 教學(xué)過程

引入新課

問題1：作用在一物體上的3 N和7 N的兩個力從作用效果來看，是不是相當(dāng)于給物體施加了一個10 N的力？

問題2：（展示河岸上的兩隊纖夫拉船）纖夫怎樣拉船比較省力一點兒？

師：下面，我們就要通過本節(jié)課的探究，把這兩個問題分析得更清楚、更徹底。

新課教學(xué)

1）合力與分力。教師先用兩個彈簧測力計互成角度地吊起一個200 g砝碼。

問題3：可不可以只用一個彈簧測力計拉起砝碼呢？

答：可以。

師：一個彈簧測力計與兩個彈簧測力計都能提起砝碼，那么它們的作用效果是相同的。我們就根據(jù)它們之間的等效關(guān)系，把力分為合力與分力（帶領(lǐng)學(xué)閱讀課本61頁合力與分力的概念，同時手書力的合成概念）。

2）如何探究合力與分力關(guān)系。

問題4：我們開始提出的兩個問題實際上就是對分力與合力要進(jìn)行定量研究，找出它們之間的關(guān)系，這才是我們這節(jié)課的主要目的。我們知道對于一桶水而言，無論使用幾個力，只要能把它提起來，力的作用效果就是相同的。那么對于作用在一根橡皮條上的力來說，力的作用效果又如何去判斷呢？

生：看橡皮筋的伸長量。

師：我們怎樣知道合力與分力的大?。?/p>

生：用彈簧測力計讀數(shù)（教師還要啟發(fā)學(xué)生，若沒有彈簧測力計，也可以通過帶質(zhì)量的鉤碼知道力的大?。?/p>

師：我們怎樣知道合力與分力的方向呢？

生：根據(jù)橡皮條與繩子的方向。

3）學(xué)生實驗活動。

①實驗方案。

實驗?zāi)康模禾骄亢狭εc分力關(guān)系。

實驗出發(fā)點：合力與分力具有等效性。

如何實現(xiàn)合力與分力等效：利用橡皮條伸縮長度。

如何知道分力大小：利用彈簧測力計。

如何知道分力方向：記下細(xì)繩的方向

②學(xué)生實驗活動。

第一組實驗器材：方木板、坐標(biāo)紙、圖釘、彈簧測力計、細(xì)繩套、橡皮條、直尺、量角器。

第二組實驗器材：方木板、坐標(biāo)紙、圖釘、彈簧測力計、細(xì)繩、橡皮條、直尺、小鉤碼量角器。

第三組實驗器材：力的合成成演示儀（學(xué)生可根據(jù)實驗說明做實驗）。

學(xué)生分為3組，使用不同實驗儀器按照操作說明進(jìn)行實驗。

4）教師指導(dǎo)活動。

①根據(jù)力的作用效果相同，及時標(biāo)記“O”點位置與力的方向。

②做出力的圖示，選取標(biāo)度要適合，盡可能多地利用白紙。

③由于實驗器材不同，有的學(xué)生可能很快就會發(fā)現(xiàn)規(guī)律。比如使用力的合成演示儀的一組學(xué)生很快發(fā)現(xiàn)力的合成規(guī)則，即合力與分力能構(gòu)成平行四邊形，此時教師應(yīng)鼓勵他們使用其他器材多做幾組實驗，再來驗證自己的結(jié)論是否正確。

④有的組做出來合力與分力后，經(jīng)過連線發(fā)現(xiàn)很接近平行四邊形，而且有的學(xué)生更愿意相信合力與分力就滿足平行四邊形規(guī)律，所以教師要建議學(xué)生交換實驗器材，最好用力的合成演示儀再做實驗。

⑤還有的學(xué)生作圖后，由于誤差較大，一時難以發(fā)現(xiàn)規(guī)律，這時教師應(yīng)該再次指導(dǎo)他們減小誤差的方法，養(yǎng)成謙虛謹(jǐn)慎的實驗態(tài)度。

5）實驗結(jié)果討論。經(jīng)過3種不同的實驗，發(fā)現(xiàn)合力與分力基本構(gòu)成平行四邊變形。由于實驗總是存在誤差，但是如果把誤差能控制到很小范圍內(nèi)，還是能夠發(fā)現(xiàn)規(guī)律。科學(xué)家也是經(jīng)過不斷地進(jìn)行實驗儀器改進(jìn)與大量的實驗，證明了合力與分力滿足平行四邊形定則（手書）。同時，這節(jié)課所做的所有實驗以及平行四邊形定則都建立在一個基礎(chǔ)上，這就是共點力（手書并帶領(lǐng)學(xué)生閱讀課本63頁的共點力）；今后要學(xué)習(xí)的受力分析，基本上是對共點力的受力分析?，F(xiàn)在來解決本節(jié)課剛開始提出的問題。通過多媒體展示圖1，其中F表示合力，其他表示分力。

由于合力F不變，由圖中可以發(fā)現(xiàn)，隨著分力的夾角的增大，分力在逐漸增大，因此，兩隊船夫拉船，繩子與河岸方向的夾角越小越省力。通過本節(jié)學(xué)習(xí)可以知道，任意兩個力或多個力的合成，不是簡單地把幾個力算數(shù)相加，而要遵循平行四邊形定則。

7 板書設(shè)計

1）力的合成：求幾個力的合力的過程。

2）平行四邊形定則：兩個力合成的時候，以表示兩個力的線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個鄰邊之間的對角線表示合力的大小和方向。

3）共點力：如果一個物體受到兩個或更多力的作用，有些情況下這些力共同作用在同一點上，或雖不作用在同一點上，但它們的延長線相交于一點，這樣的一組力叫作共點力。

參考文獻(xiàn)

[1]閆廣錢.談“力的合成”的探究式教學(xué)設(shè)計[J].物理教學(xué)探討，2004（6）：7-8.

[2]詹國榮.“力的合成”的教學(xué)設(shè)計[J].物理教學(xué)探討，

2008（5）：11-13.

[3]普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·物理（必修1）[M].北京：人民教育出版社，2010.

作者：任森，貴州師范大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院，研究方向為學(xué)科教學(xué)（物理）（550025）。