優(yōu)化教學(xué)設(shè)計 落實核心素養(yǎng)

摘 要：以《力的合成》為例，從生活實例引入，設(shè)置問題創(chuàng)設(shè)情境，幫助學(xué)生建立物理觀念。充分借助信息技術(shù)，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，幫助他們形成科學(xué)思維。

關(guān)鍵詞：力的合成;科學(xué)探究;信息技術(shù)

一、教學(xué)目標(biāo)

（一）知識與技能

（1）知道合力、分力和共點力的概念。（2）掌握力的平行四邊形定則，會用作圖法求共點力的合力。（3）知道合力隨兩分力夾角的變化情況，掌握合力的變化范圍。

（二）過程與方法

（1）理解合力與分力的關(guān)系是作用效果的等效替代。（2）學(xué)會物理中常用的觀察現(xiàn)象—猜想假設(shè)—設(shè)計實驗—總結(jié)規(guī)律—延伸拓展的研究問題的方法。

（三）情感、態(tài)度與價值觀

通過對力的合成方法的科學(xué)探究，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，體會科學(xué)探究中合作交流的重要性和必要性。

二、教學(xué)重難點

重點：等效替代的思想，平行四邊形定則。

難點：設(shè)計實驗驗證猜想、平行四邊形定則的應(yīng)用。

三、教學(xué)資源

力傳感器、橡皮筋、細(xì)線、圖釘、木板、計算機(jī)、多媒體課件。

四、教學(xué)設(shè)計

（一）引入新課

教師活動：同學(xué)們，今天我們來做一個“不一樣”的拔河比賽。A（女生）和B（男生）分別拉著繩子的兩端，進(jìn)行拔河比賽，A輸了。A（女生）能同時拉動他們：B（男生）和C（男生）嗎？下面就請大家見證一下A（女生）能不能拉動他們？（讓B和C分別拉著繩子的兩端，A從繩子的中間拉，輕松拉動兩個男生。）

學(xué)生活動：一位女生和兩位男生上臺表演。

設(shè)計意圖：用“不一樣”的拔河比賽打破了學(xué)生原有的認(rèn)識，激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲。

（二）力的合成基本概念

教師活動：展示圖片1，兩根繩共同用力和一根繩用力懸掛起同一物體，它們什么是一樣的？

這種等效思想是物理學(xué)中研究問題的重要方法。以前學(xué)過的知識中哪些是用“等效”的思想來研究的？

一個力產(chǎn)生的效果跟原來幾個力的共同效果相同，那這個力就叫作那幾個力的合力，原來的幾個力叫作分力。

學(xué)生活動：建立基本概念并體會合力與分力的關(guān)系，體會等效思想。

設(shè)計意圖：讓生活走進(jìn)物理，使學(xué)生感知等效替代的物理思想，初步建立起物理觀念。

教師活動：兩個力拉橡皮筋和一個力拉橡皮筋（圖2），這一個力F是不是這兩個力F1、F2的合力？那如何才能使F是F1、F2的合力？

學(xué)生活動：不是，兩次拉橡皮筋使結(jié)點到相同的位置。

設(shè)計意圖：幫助學(xué)生建立科學(xué)思維，透徹理解“等效”的含義，為應(yīng)用“等效法”解決問題打好基礎(chǔ)，為后續(xù)的實驗探究做好鋪墊。

（三）實驗探究——力的合成方法

1.回顧同一直線上的二力合成

教師活動：如果已知幾個分力，求它們合力的過程就稱為力的合成。首先研究同一條直線上力的合成：兩個力方向相同時，其合力怎樣？兩個力方向相反時，其合力怎樣？

學(xué)生活動：相向相加，方向與兩分力方向相同。反向相減，方向與大的分力相同。

設(shè)計意圖：回顧舊知，拓展新知。

2.猜想與假設(shè)

教師活動：從生活實例中可以知道，很多情況下兩個力并不在同一直線上，而是成一定的夾角，那么，此時合力與分力的大小，方向又有怎樣的關(guān)系，遵從怎樣的規(guī)律？

演示實驗：用互成角度的兩個力平衡一個物體，再用一個力平衡此物體，研究三組不同角度（由小到大）力的合力，力的測量儀器用力的傳感器，通過數(shù)據(jù)采集器用計算機(jī)收集各組分力與合力的大小與方向（如圖3）。

（1）從圖3的實驗數(shù)據(jù)中觀察到什么？

（2）用虛線把合力的箭頭端和兩個分力的箭頭端連接，得到的圖形像什么？

（3）你能猜想到求合力的方法嗎？

學(xué)生活動：學(xué)生大膽猜想并觀察實驗。

設(shè)計意圖：學(xué)生思考新問題，觀察演示實驗，原有的認(rèn)知與新的問題產(chǎn)生沖突，初步認(rèn)識合力與分力的關(guān)系，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步思考和探究的熱情。經(jīng)歷矢量圖形的處理，使學(xué)生形成“像平行四邊形”的感性認(rèn)識。

3.設(shè)計實驗

教師活動：師生探討，形成實驗方案（如圖4）：

（1）該實驗的原理是什么？

（2）實驗器材：DIS傳感器、物理實驗數(shù)字平臺、橡皮筋、細(xì)線、圖釘、木板。

（3）實驗的具體操作步驟：

①連接DIS傳感器，組裝實驗儀器;

②用一個力將橡皮筋拉到某一點O，記下讀數(shù)和方向;

③用兩個互成30°、45°的力將橡皮筋拉到同一點O，記下兩個力的讀數(shù)與方向;

④用兩個互成60°、45°的力重復(fù)步驟③;

⑤用兩個互成60°、90°的力重復(fù)步驟③。

（4）數(shù)據(jù)處理（如圖5）。

學(xué)生活動：學(xué)生操作實驗，討論誤差來源。

設(shè)計意圖：通過數(shù)據(jù)處理平臺，設(shè)計了電子表格與力的矢量圖。力的矢量圖是根據(jù)輸入的角度和采集的數(shù)據(jù)通過設(shè)定的程序自動生成的分力與兩種合力的矢量圖。這大大減少了實驗數(shù)據(jù)的處理時間。

（四）問題的延伸與推廣

教師活動：（1）兩互成角度力的合成遵循平行四邊形定則，多個互成角度的力如何合成？（2）保持分力大小不變，改變兩分力的夾角，合力如何變化？（3）合力一定比分力大嗎？

學(xué)生活動：思考并回答問題。

設(shè)計意圖：通過研究，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力，進(jìn)一步加深對合力、分力關(guān)系的認(rèn)識。

（五）揭秘導(dǎo)入游戲

教師活動：同學(xué)們能不能利用今天所學(xué)知識解釋剛開始的拔河比賽呢？

學(xué)生活動：學(xué)生對拔河比賽進(jìn)行思考并解釋。

設(shè)計意圖：培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識解決實際問題的能力。

五、教學(xué)反思

本節(jié)課借助于日常生活情景，讓學(xué)生從物理學(xué)的視角認(rèn)識物理概念及其規(guī)律的建立過程，從而形成正確的物理觀念。同時，充分借助信息技術(shù)的優(yōu)勢，利用傳感器和數(shù)字實驗平臺，讓學(xué)生以觀察實驗為依據(jù)，親身經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的實驗?zāi)芰?、合作探究能力和歸納總結(jié)能力，更培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬亞鵬.“力的合成”教學(xué)反思與重構(gòu)[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2017（1-2）：47.

[2]張修文，陳文鑫.“力的合成”教學(xué)設(shè)計[J].物理教學(xué)探討，2017（3）：64.

作者簡介：張彩霞（1982.10—），女，漢族，一級教師。