《力的合成》教學設計

劉超

摘 要：詳細分析了《力的合成》一節在整個高中新教材知識體系中的地位及目前高中學生的認知特點，并以此為基礎，運用建構主義理論設計并闡述科學探究的教學流程，讓學生經歷探索問題的全過程，從中獲得體驗，最終達到培養學生科學素養的目的。

關鍵詞：力的合成；科學探究；教學設計

一、教材分析

1.《力的合成》是人教版必修（一）第三章第四節的教學內容。本章前三節已經完成了力的圖示和力學中三種基本性質力的教學，這些都為本節內容的學習起到了良好的鋪墊作用，本節得到的力的合成規律——平行四邊形定則，是后續教學內容力的分解所遵循的規律。因此，本節有承上啟下的作用。

2.在整個中學物理知識體系中，力的合成是解決力學的基礎和工具，對牛頓第二定律、物體平衡、動量定理的理解和應用都會產生重要影響，貫穿于物理教學內容的全過程，具有基礎性和預備性，是高中物理的基石。

二、學情分析

1.從知識儲備上看，代數運算法則在學生頭腦中早已形成定勢，根深蒂固，而力的合成不滿足代數運算，這就造成學生思維斷層。如何突破學生思維定勢，使學生真正認同理解力的合成的運算法則是平行四邊形定則而不是代數運算是本節課成敗的關鍵。

要讓學生心悅誠服地接受平行四邊形定則，需要學生親自進行實驗探索，增加感性認識，學習科學的探究方法，體驗科學的探究過程，從探索和分析的過程中逐步理解和接受新知識，這是實踐出真知的要求，是教學的重點和關鍵。

2.從學生已有具備學習能力看，本節運用的科學探究方法，僅在《伽利略對自由落體運動的研究》一課中有初步的接觸。學生對探究環節不很明確，對探究過程進行的實際操作無從下手，這是教學過程中的難點。

三、教學目標

1.知識與技能

（1）能從力的作用的等效性來理解合力、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系。

2.過程與方法

（1）通過學習合力和分力的概念，理解等效替代法。

（2）通過學生合作探究，初步了解科學探究方法并體驗科學的探究過程。

3.情感、態度與價值觀

（1）了解合力在生產、生活中的應用。

（2）在探究過程中培養學生嚴謹和實事求是的科學態度。

四、重點、難點

1.重點

（1）科學探究的過程。

（2）平行四邊形定則的理解和應用。

2.難點

（1）對合力與分力間的“等效替代”關系的理解與運用。

（2）實驗的設計，平行四邊形關系的探究過程。

五、教法與學法

1.教法分析

整個教學過程中體現教師主導、學生為主體的教學原則，結合學生的認知特點，運用伽利略提出的科學研究方法，結合建構主義教學理論，利用已有力學知識和數學知識完成對新知識的構建，逐步實現學生從感性認識向理性認識的過渡，從形象思維向抽象邏輯思維的轉變。

2.學法指導

觀察、實驗、分析、歸納總結、小組合作探究。

概念和規律的形成過程實際上是發現真理的過程，通過概念和規律的形成過程教學，指導學生領悟并學會用等效思想方法探求知識，通過小組合作探究，培養學生分析、交流合作能力、歸納總結能力和語言表達能力。

六、過程設計

（一）引入新課。

（二）進行新課。

1.創設情境

圖片展示兩個小孩提水和一個大人提水。

引導學生找出這些實例的共性，得出合力、分力的概念和兩者之間“等效替代”關系。

啟發學生再舉例：（曹沖稱象，不同馬匹拉車……）通過分析事例中等效的效果，加深等效思想的體現和理解，突破學生缺乏感性認識的難點，為下面的探究實驗打好理論基礎。

2.提出問題

再現圖片兩小孩提水和一個大人提水，合力與分力的大小關系如何呢？

3.猜想與假設

學生可能有多種猜想：

合力等于分力之和（代數運算的“前知識”影響），合力大于分力（進行過預習，但不一定能真正接受）。

為打破學生對“合成就是求代數和”的思維定式，教師不急于給評價，要進行質疑，要求學生說出依據，應適時提出簡化模型，進行啟發，引導學生利用手中已有的儀器自己進行實驗，切實驗證猜想的準確性。

通過分組合作學生自己動手模擬試驗演示，切實感受，真正體會到分力和合力不是簡單的代數關系，打破學生已有的思維定式，突破教學難點。證實已有知識不能解決問題，激發學生的探求新知欲望。

過渡引導：合力與分力之間符合怎樣的規律呢？

4.實驗探究

如何進行實驗探究，研究的方向在哪？學生面對器材可能會覺得無從下手。為避免學生探究過程的盲目性，此時教師需要給出具有指導性的問題，然后讓學生討論總結，為學生的探究作鋪墊。

指導性問題：

（1）實驗的目的是什么？

（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）如何準確確定合力、分力的大小和方向？

學生通過討論和提示，對探究的各個環節印象開始清晰。并制訂合理可行的探究步驟。

學生分組實驗，互相合作，記錄角度合力、分力，及分力方向等。教師巡視解惑。

實驗完成，整理好儀器，數據處理。

5.歸納總結

匯報結果，教師補充總結。

得出結論：力的平行四邊形定則。

6.應用推廣

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。

引導學生規范作圖，得出合力，培養學生科學嚴謹的作圖習慣。閱讀教材，自主學習共點力內容。

強調：力的平行四邊形定則只適用于共點力。

（三）練習鞏固

如果兩個分力F1、F2，它們的夾角不定，求其合力的范圍。（解法略）

（四）歸納小結

學生歸納：

一種思想：等效替代

一種方法：科學探究

一條規律：平行四邊形定則

一種關系：F1-F2≤F≤F1+F2

（五）實踐活動布置作業

教材：問題與練習，加深對平行四邊形定則和合力與分力關系的理解。

七、教學反思

本節讓學生自己動手探究，主要目的是讓學生經歷探究的過程，初步體驗探究的科學方法，改變獲取知識的方法，對科學探究的基本環節有一定的了解和體會，希望學生能夠在以后的學習中有科學探究的嘗試，再通過牛頓第二定律、功與速度關系等內容逐步加深對科學探究的理解和應用。