讓生活情景融入“力的分解”教學

翟順云 陸妍

(江陰市祝塘中學 江蘇 無錫 214415)

高中物理“力的分解”，是力學教學的一個重點，是學生學習靜力學的難點之一，也是學生學好運動學的重要基礎．跟力的合成一樣，“力的分解”也遵循平行四邊形定則．如果沒有條件限制，把一個力分解為二個力有無數種方法，但在解決實際問題時，通常按力的作用效果來進行分解．

在進行“力的分解”課堂教學時，可以隨機選取學生司空見慣的生活情境，以學生的身體、生活體驗為抓手，引導學生進行抽象、概括，有效建模，這樣，學生在快樂體驗中就會順利實現知識的正遷移．

1 拉著書包去上學

如圖1(a)，是幾個學生拉著拉桿箱式的書包上學的情景．圖中學生對書包的拉力方向是斜向上的，這本質上是一個典型的物理模型[圖1(b)]．那么這個拉力有怎樣的作用效果呢？可以怎樣分解呢？為了解決這個問題，筆者設計了兩個學生體驗：

(1)身體體驗

兩個同學一組，一個同學用力拉著另一個同學的手臂向斜上方拉，另一個同學體驗拉力的效果；兩位同學交換再體驗一次．交流時，許多學生說,被拉時似乎有一種飛起來的感覺．通過這一體驗，學生很容易就明白了拉力的兩個效果：一方面向前，另一方面向上，從而初步得到了拉力分解的方案.

(2)生活體驗

將一個系了一根繩子的重物放在臺秤上，請一個同學斜向上拉繩子，使重物向前運動，其他學生觀察臺秤的示數，發現臺秤的示數減小了！這也就驗證了第(1)個問題的學生身體體驗．

教師稍加點撥，學生很快便順利完成了這個拉力的分解[圖1(c)]．

圖1

2 游樂園里玩滑梯

如圖2(a)，這是一個勾起學生童年記憶的生活情境，小朋友在公園里快樂地滑滑梯．引導學生進行課堂討論，明晰3個問題：

(1)這一情境相當于什么物理模型？(物體在斜面上下滑)

(2)物體為什么會下滑呢？[不是由于下滑力，而是由于重力，如圖2(b)]

(3)重力的作用效果是什么？這種情境下如何分解重力？

圖2

針對這個問題，可以設計以下兩個學生體驗：

(1)身體體驗

如圖2(c)所示，用手斜托著一本書(角度適當大一些)，然后把另一本書放到其上，體驗手的感覺，觀察書的運動．學生會感到手受到的壓力增大了，并且上面的書會向下滑．

(2)生活體驗

將臺秤固定在一個斜面上，臺秤上放一輛小車，用一個平行于斜面的彈簧測力計拉著，逐漸增加小車的重量，會發現臺秤和彈簧測力計的讀數明顯增加．學生很快理解了重力的兩個效果：對斜面壓的作用和使物體下滑的作用．

教師適時點撥，學生便順利解決了此情境下重力分解的問題[圖2(d)]．

處理好如圖2(a)的生活情境后，再向學生提出另一個物理模型，如圖3(a)，設計如圖3(b)所示的生活體驗：用兩個鉸鏈和兩塊木板組成一個傾角合適的斜面，在內側貼上兩層比較薄、軟的海綿，在中間放一個打足氣的籃球，學生清晰地看到由于籃球的重力而對兩板內側產生了壓力的作用，據此，學生便正確完成了這一模型下重力的分解[圖3(c)]，通過這一情境的變換，使學生領悟到斜面上物體(靜止或運動)重力分解的多樣性．

圖3

3 建筑工地塔吊忙

建筑工地上離不開高高的塔吊，如圖4(a)．塔吊吊重物可以簡化為如圖4(b)所示的物理模型，在這個模型中，重物對支架頂點有一個拉力，那么這個拉力的作用效果如何？怎樣來分解呢？為解決這個問題，教師指導學生進行如下體驗：

(1)身體體驗

兩個同學一組，一個同學一手插腰，另一個同學抓住這個同學的手肘向下拉，由同學體會前臂及上臂的感覺． 學生能很明顯地感受到前臂受到向下的壓力，而上臂受到向下的拉力．

(2)生活體驗

自制塔吊小模型如圖4(c)所示，在筷子一端系上兩個繩套，一個套右手食指上，一個下吊二個鉤碼，筷子另一頭撐住手心，體驗砝碼作用下，食指和手掌的感覺．也可以清晰地體會到食指受到的拉力以及手掌受到的壓力．在這兩個體驗后，又有了前面的兩個實例，很多同學自己就畫出了這個情境下拉力的分解，如圖4(d)．

圖4

4 學生大力斷鋼絲

(1)身體體驗

上課伊始，教師請班上兩個力氣比較大的同學拉一段鋼絲(粗細適當)，拉不斷！然后把這段鋼絲固定在兩塊木板OA，OB之間如圖5(a)，請一個力氣小的同學在中間用力迅速打下去，鋼絲竟然斷了！全班學生都發出了驚嘆，內心產生強烈的認知沖突．

圖5

(2)生活體驗

每小組選派兩名學生到講臺上來，兩人一組，甲學生用兩手分別握住橡皮筋的兩端，乙學生在橡皮筋的中間掛上一個鉤碼[圖5(b)]，甲學生兩手逐漸拉開，其他學生會觀察到兩段橡皮筋隨著夾角增大長度也在逐漸增大，有少數組的橡皮筋甚至被拉斷了！

如何解釋這一實驗現象呢？教師引導學生進行討論、交流并適時點撥，從而達成共識：鉤碼給橡皮筋一個向下的拉力，這個拉力的作用效果是把橡皮筋向兩側拉長，因此可以分解為F1，F2，當F1，F2之間的夾角逐漸增大，盡管鉤碼拉力不變，但是，分力F1，F2也隨之逐漸增大，當夾角很大時，分力也將很大，橡皮筋就被拉斷了[圖5(c)]．學生恍然大悟，在“斷鋼絲”的實驗中，學生向下的作用力不也是將木板向兩側擠壓嗎？當木板的夾角很大時，也會產生很大的分力，這個分力足以將鋼絲拉斷！

上面4個生活情境，包含了“力的分解”教學中4個典型的物理模型，學生通過身體、生活的體驗，真正理解了力的作用效果，在愉快的課堂氛圍中較好地掌握了力的分解方法，并深切感受到科學的真實和魅力．

陶行知先生曾說“生活與教育是一個東西，不是兩個東西．”從生活走進物理，從物理走向社會，這是物理新課程的重要理念之一．在平時的物理教學中，物理教師應善于發現、挖掘和利用學生身邊的資源，盡量把不同的物理情境呈現給學生，以學生的體驗為抓手，引導他們在親歷中思考、感悟、理解和反思，不斷提升學生運用物理知識分析、解決實際問題的能力．實踐證明，體驗是催化學生有效學、快樂學、智慧學的“活水”．