“力的分解”一節(jié)教學前的思考

蔡淑華

摘 要： “力的分解”中等效思想的滲透、數(shù)學方法的運用是優(yōu)化學生思維品質(zhì)、培養(yǎng)學生解題能力的重要途徑。讓學生在獲得知識的同時，經(jīng)歷探究過程，是設(shè)計教學時應(yīng)該重點關(guān)注的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞： 力的分解 等效思想 數(shù)學方法 解題能力

一、為什么要進行“力的分解”教學？

1.分解法是高中物理解決復雜問題的一種重要的方法。分解的等效替代思想為解決其他類似物理問題奠定了科學的思想方法基礎(chǔ)。

2.為位移、速度、加速度等矢量的分解奠定基礎(chǔ)。

3.更深入地了解矢量運算普遍守的規(guī)律“平行四邊形定則”。

二、本節(jié)教學的教學效果的設(shè)想

效果Ⅰ──學以致用：明確根據(jù)一個力的實際作用效果確定兩個分力的方向的基本思路。學會用平行邊形定則畫出力的圖示，用數(shù)學知識求出分力的大小。用所學知識分析觀察到的現(xiàn)象。

效果Ⅱ──培養(yǎng)能力：在演示實驗時培養(yǎng)學生觀察實驗、總結(jié)實驗的能力；在學生分組實驗、探索實驗時培養(yǎng)學生的實驗設(shè)計和操作能力；在實際問題討論時培養(yǎng)學生的物理建模、數(shù)學建模及解題能力。

效果Ⅲ──提升境界：在實際問題的討論過程中注意形成問題意識、條件意識，通過對具體問題的感悟，逐步養(yǎng)成自主學習的習慣。

總體效果：逐步培養(yǎng)學生養(yǎng)成發(fā)現(xiàn)問題，形成方案，解決問題，交流評價等主動學習的習慣。

三、達成教學效果的設(shè)想

1.引入新課

主要有以下幾種方法：

（1）游戲引入

找一根長繩，請兩個男生站在兩邊各持繩的一端，請一位女生在中點沿著繩的方向和某個男生對拉，結(jié)果女生都難以拉動男生；如果女生改垂直于繩子方向同時拉兩個男生，則兩個男生都可以被拉動，即所謂“四兩撥千斤”，這個女生用同樣大小的力為什么能同時拉動兩個男生呢？本節(jié)課的學習我們可以了解其中的奧妙。后面再可以把這個問題作為一道例題，既前后呼應(yīng)，又能滿足學生的求知欲望。

（2）實驗引入

臺秤上放一毛刷，毛刷上放物體，如果把物塊向上拉，臺秤的讀數(shù)就會變小，物塊對臺秤的壓力減小，則說明物塊受到了向上拉的效果；如果把物塊水平向右拉，毛刷的羽毛就要向右彎，則說明物塊受到了向右拉的力。

現(xiàn)在斜向上拉物塊，既看到臺秤的讀數(shù)變小，又看到毛刷的羽毛向右彎，那么，這就說明了這個斜向上方的拉力產(chǎn)生了兩個效果。這個拉力跟這兩個方向的效果力之間究竟有什么關(guān)系，這就是本節(jié)課需要學習的內(nèi)容。

（3）復習引入

復習上節(jié)課學習的合力和分力、力的合成的概念，然后就直接過渡到“求一個力分力就是力的分解”。

教材上通過拖拉機拉耙的情景引入新課學生由于缺少實際情景的觀察或體驗，因而難以理解這兩個效果。

2.引導學生經(jīng)歷知識的發(fā)現(xiàn)過程

物理教學的一個重要目的就是培養(yǎng)學生的理性思維。理性思維是科學素養(yǎng)、思維能力的最基本表現(xiàn)。用通俗的話說就是“說話要有根據(jù)、說話要合乎邏輯”。而“聽到什么結(jié)論就說是”，這就是缺少理性思維的表現(xiàn)。為此我們必須讓學生經(jīng)歷知識的發(fā)現(xiàn)過程，體驗其中的科學思想和科學思維方法，落實新課程要求的三維教學目標。

例如“如果沒有任何條件限制，一個力成兩個共點力可以有無數(shù)解”，如果教師直接板書，或者放一段課件等，則學生也能接受，但是學生失去了歸納、發(fā)現(xiàn)這些結(jié)論的過程，學生的思維就不能從中得到鍛煉，對這些知識的理解就必然是膚淺的，并且容易養(yǎng)成“什么都是依賴老師講，自己不去思考為什么、不去想結(jié)論是從哪里來的”的惰性。反之，假如讓每一個學生都能夠經(jīng)歷畫多個平行四邊形共用一條對角線的作圖過程，相信同學們對力的分解的不確定性就會有更直觀的感受和深刻的理解。

3.教學難點的突破

本節(jié)課的教學難點主要是三個細節(jié)內(nèi)容，即合力作用效果的分析、分解力的平行四邊形的作圖、應(yīng)用三角函數(shù)的知識進行定量分析。

實驗探究是解決“合力作用效果的分析”這個難點的有效手段。實驗探究也要注意循序漸進，要重視方法指導，不能簡單地推給學生完成，缺少指導的學生探究就會變成盲目的動手操作。

教師可以先利用圖1所示的支架進行演示，讓學生觀察拉力F的作用效果是使橡皮膜發(fā)生了如圖1所示形變，說明了拉力F可以同時產(chǎn)生拉上桿和壓下桿的效果。我們?nèi)绻啡，分別使用拉力（F■）和壓力（F■）兩個力則同樣可以產(chǎn)生這樣的效果。由此可見，我們可以用F■和F■等效替代F，即F■和F■是F的兩個分力，沿著水平桿方向拉及沿著傾斜桿壓就是兩個分力的方向。然后在黑板上板畫出合力及兩個分力的方向，接著要求學生在自己的筆記本上作出分解力的平行四邊形，教師對學生作圖的情況進行點評。最后提供角度及合力F等條件，要求學生用三角函數(shù)的知識具體求出分力的大小和方向。

這個環(huán)節(jié)設(shè)計，沒有急于讓學生體驗，其的目的在于理順思路，指導學生分析問題、思考問題、解決問題的方法，步步深入、環(huán)環(huán)相扣。

接著可以安排學生的體驗活動，同桌配合，一人把胳膊擺成類似圖1姿勢，一人下壓胳膊肘。或者參照圖2的方法，感受一下拉力F的作用效果，嘗試將拉力F進行分解。由此體會如何分析一個力（合力）產(chǎn)生的效果。

由于時間關(guān)系，讓每一個學生參與體驗的實驗畢竟有限，更多的方法還是通過演示等形式，通過師生互動、合作學習，針對各種實際問題進行探究，培養(yǎng)學生的應(yīng)用能力。為此，可以按照“實驗展示→效果分析→確定分力方向→畫出平行四邊形→定量計算”的順序，選用圖3進行分析討論。這個過程中，要逐步提高學生的參與度，重點讓學生自主活動，教師發(fā)揮啟發(fā)和引導作用。

4.習題難度的控制

首先，解決靜力學問題，“共點力的平衡法”比“力的分解法”簡便。“力的分解法”教學的價值不是在于應(yīng)用，其主要目的是滲透一種思想——等效替代；其次，就是讓學生經(jīng)歷實驗探究的過程，體驗從實驗現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的科學思維方法。至于，用力的分解法解決靜力學有關(guān)的實際問題，難度不宜過大，過程不宜復雜。