一根橡皮筋的妙用

摘 要： 2005年，江蘇省新一輪課程改革開始，改革的主導思想為：將課堂還給學生，讓學生真正成為課堂的主人；重視科學探究過程，關注學生的親身體驗；變換教師角色，由重教轉為重學。在此大背景下，作者面對全市物理教師上了一節《力的分解》的公開課，直至今日依然記憶猶新。

關鍵詞： 橡皮筋 力的分解 教學案例

一、教材分析

《力的分解》是《相互作用》一章的重要知識點，也是力學的基礎知識之一。本節知識的學習對于學生今后順利處理一系列力學問題有至關重要的作用，可以說力的合成與分解是學好物理必須掌握的一個基本技能。教材在對本節的處理中，首先強調了力的分解的情境需要，然后通過一系列學生所熟悉的實例慢慢滲透分解的方法。至于具體的數學處理方式，因為在上節已經掌握，所以教材未再作凸顯。

二、學生分析

在上節的學習中，學生已經基本掌握了力的合成思想及平行四邊形定則，所以有關分解的具體操作應該不是學習的難點，關鍵是讓學生體驗力的實際作用效果，然后根據實際作用效果利用平行四邊形定則進行具體的矢量分解。

三、學習目標

1.理解力的分解和分力的概念。

2.知道力的分解是力的合成的逆運算，同樣遵循力的平行四邊形定則。

3.會從力的作用的實際效果出發進行力的分解，掌握力的分解的定解條件。

4.會根據力的平行四邊形定則用作圖法求分力，用直角三角形的知識計算分力。

5.體驗科學探究過程，學會用理論知識解決實際問題。

四、課堂實錄

（一）引入

師：我們在生活中經常會用繩或線懸掛物體的情形，那么用一根線掛物體與用同樣的兩根線掛物體，哪種情況線容易斷呢？

學生眾說紛紜，大多數學生認為一根易斷。

師：為了判斷這個問題，我們還是一起來做一個實驗吧。

生：兩個學生上講臺協作實驗（見左圖）。

實驗說明：用棉線如圖懸掛雪碧瓶，然后緩慢向其中添加沙子，直到線斷開，比較斷開時瓶中沙的多少。

實驗現象：左一最少，右一最多。（產生思維碰撞：兩根線可能比一根線更易斷，也可能比一根線能承受更重的重物。）

生：（疑惑狀）

師：想知道其中的奧妙嗎？那么我們一起來學習《力的分解》這一節。

（二）新課學習

板書：§5力的分解

1.合力與分力

師：通過上節課《力的合成》的學習，同學們已經知道了合力與分力的定義，更重要的是知道了它們的關系：等效替代。誰來告訴大家，力的合成是指什么？

生：求幾個力的合力的過程就叫力的合成；其根據就是合力、分力具有等效替代的關系。

師：那你知道具體的合成的方法嗎？

生：平行四邊形定則（詳述）。

師：那么仿照力的合成的定義，老師告訴同學們所謂力的分解其實就是：已知一個力，求它的幾個分力的過程。（板書）你們能說出力的分解與力的合成是怎樣的“數學”關系嗎？

生：逆運算。

2.力的分解是力的合成的逆運算（板書）

師：那顯然其運算法則也應該是……

生：平行四邊形定則。

師：那老師現在給大家一個已知的力，大家試一試用平行四邊形定則將它分解為兩個力。完成后與小組內其他同學做比較，看看有什么發現？

學生進行作圖分解，比較，討論，思考。

生：大家的結果不一樣。

師：看來如果不加限制條件，一個力可以分解為無數組不同的分力。或者說此時解是不確定的。（板書）

師：那么我們該如何進行力的分解呢？

師：其實進行力的分解時，并不能天馬行空地隨意進行，而是要根據力的實際作用效果進行分解，這樣我們的工作才有意義。下面我們就通過幾個實例體驗一下幾個常見力的實際作用效果。

3.根據力的實際作用效果進行力的分解（板書）

探究活動系列：如何按力的作用效果進行力的分解？

（探究1）水平地面上物體所受斜向上的拉力的作用效果及拉力的分解。

實驗：軟平面上用橡皮筋斜向拉物塊。實驗說明：由軟木板的形變程度來體現拉力在豎直方向的效果，通過橡皮筋的形變，文具盒的移動，以及手的感受去體驗拉力大小及拉力在水平方向的效果。

學生觀察分析，得出結論：斜向拉力可產生兩個效果，一是水平方向上向前的“拉”的效果，二是豎直方向上“提”或“壓”的效果。

師：現在我們可以把這個斜向拉力如何分解呢？

學生討論，并用平行四邊形定則進行分解，交流。

（探究2）斜面上下滑物塊所受重力的作用效果及重力的分解。

實驗：軟斜面上重物下滑。實驗說明：由軟木板的形變程度來體現重力垂直壓板的效果，由下滑與否以及下滑勢頭來判斷重力使物體下滑的效果。

學生觀察分析，得出結論：此處重力可產生兩個效果，一是垂直“壓”板的效果，二是使物體下滑的效果。以上探究結論的應用。

學生討論，并用平行四邊形定則進行分解，交流。

（探究3）三角支架掛物拉力的作用效果及拉力的分解。（如圖）

（實驗：每人一根橡皮筋，細線。結合鋼筆感受向下拉力的作用效果。實驗說明：由掌心的感覺來體驗拉力在水平方向的效果，通過橡皮筋的形變去體驗拉力大在沿橡皮筋方向的效果。

學生觀察分析，得出結論：此處豎直拉力可產生兩個效果，一是沿鋼筆“壓”掌心的效果，二是拉伸橡皮筋的效果。

學生討論，并用平行四邊形定則進行分解，交流。

師生：歸納小結。

分解力的步驟：

（1）分析力的作用效果；

（2）根據力的作用效果確定分力的方向；

（3）應用平行四邊形法則進行分解。

4.力的分解知識的運用（板書）

（1）新課引入時所提問題的分析。

生：再次使用橡皮筋感受。

生：從理論上用假設法判斷力的作用效果。

生：具體求解，分析實驗結果。

（2）中國古代石拱橋的原理。

實驗：學生用橫截面為梯形的木塊若干搭一座拱橋，分析力的作用效果，并進行具體分解。

（3）帆船行進的原理。

師生：演示逆風行船[電吹風或氣源，小車，軌道，薄板（帆）]。

（三）小結及課后作業

1.舉出兩個以上運用力的分解知識的實例，并加以分析。

2.力的分解有確定解的討論。（課本P.70.2）

3.思考：“逆風也好行船”，你能悟出其中的道理嗎？

4.探究：如何測定細線所能承受的最大拉力？

五、案例研討及教學反思

課后我聽取了眾多專家及同仁的評課，結合學生的課堂反應及自己的課堂感受，主要作了以下思考：首先，這節課的主旋律應該是充分體現學生是課堂的主體，教師則作為引導者和協調者。本節課通過大量學生實驗（特別是利用了身邊隨手可得的“器材”），充分調動了學生學習的熱情，也使其對力的分解的知識有了非常直觀和深刻的認識。這一點得到評課專家的一致好評。“一根橡皮筋”幾乎貫串了所有的探究實驗，可以說這是本節課的一大亮點。其次，情境的作用是什么？應該為學習目標服務，而不應是僅僅追求“熱鬧”。課堂上的“逆風行船”演示實驗，感覺沒有達到預期的效果。因為這一問題要深刻討論的話，在本節課上完成是有難度的。當時在備課時，確實是為了更“出彩”。再次就是關于小組討論及合作學習的組織，我感覺還是放得不夠開，學生因為平時這樣的課上得不太多，顯得有些拘謹。最后就是如果在課堂的最后留一小段時間做當堂評價，這樣將更有利于學生鞏固所學知識，也便于教師及時了解學生學習的真實狀況，以利于今后及時調整教學策略。總之，我認為物理課應該成為學生體驗科學探究的主要課堂，新課改的思想也應該在物理課堂上得以體現。我相信，只要讓學生成為課堂的主人，只要重視學生實驗，鼓勵學生動手體驗，積極思考，積極參與討論與交流，就一定會收到最佳的課堂教學效果。