“力的分解”教學設計

張 蘭

(寶應縣教育局教研室,江蘇 揚州 225800)

在新課改的環境下的高中物理教學標準中明確提出了需要加強學生科學探究能力的培養．這項要求的提出不僅僅是符合了新課改整體的宗旨,同時也符合了物理這門學科的學科特點．物理本身就是一門揭示自然運動形式的學科,筆者結合自己的教學實踐,認為通過采取各種有效創設問題情境的方法來培養學生科學探究能力是一種比較可行的方法．

“力的分解”這節內容雖然已學習過力的合成,但由分解的不確定性,本節內容知識綜合性較強,在學生學習過程中會造成困難.從歷年的教學實踐來看,學生們學完之后通常會感覺方法掌握不準確,知識理解似是而非,因此本節成為一個教與學的難點．通過觀察名師的課堂,結合課堂實踐,談以下觀點:精心創設問題情境,培養科學探究素養．

1 課堂目標設計

通過設計問題、創設情境來引領促進學生思維,讓學生積極動手探究以提升學生核心素養．具體為以下幾點: (1) 在物理觀念層面是讓學生了解力的分解的概念,知道力的分解遵守平行四邊形定則; (2) 在科學思維層面是讓學生初步掌握根據具體的物理情景分解力的一般思路,體驗和應用“等效”、“可逆”的物理學思想; (3) 在科學探究層面是通過設計實驗,培養學生的創新精神和實驗動手能力; (4) 在科學態度和責任層面是滲透理論聯系實際,學以致用的觀點,運用力的分解解決實際問題,通過分析實際問題(如為何立交橋建有長長的引橋)感悟知識的價值,通過設計實驗探索規律體味成功的喜悅．

為達成這樣的目標,本節課的教學設計采用了教師引領,讓學生暴露思維難點,通過創設情境,讓學生動手探究,從而達到突破難點的設計思路,從實例情景中概括出基本物理模型,并展開學習,最后再還原到實際生活中,解決實際的問題．在具體的教學設計上,力求給學生提供較多的生活情境和參與的機會,通過學生親身感受力的分解知識解釋實際問題,激發學生的學習興趣,培養學生動手操作和分析問題、解決問題的能力,提升學生的核心素養．本節課主要運用的教學方法是問題討論法和實驗探究方法．

2 課堂實踐環節

2.1 情境設疑,引入新課

上課開始先展示湖北黃石大橋的圖片,并指出其橋面高24m,主橋全長1060m,引橋總長1519.91m,提出問題:你知道為什么高大的橋要造很長的引橋嗎?繼而引出本節課的4個學習任務(什么是力的分解?力為什么要分解?力應該怎樣分解?能解決什么問題?)

通過情境設疑,引起學生求知欲望,激發學生探究物理規律的興趣,為“力的分解”的學習打下伏筆．可以使學生感受到學習物理知識有其實用價值．

2.2 溫故知新,建構概念

利用兩個問題[(1) 我們是怎么定義分力和合力的?(2) 合力與分力遵循什么運算法則?]回顧力的合成的基本知識,為建構力的分解的概念做好知識準備,并順利引出力的分解是力的合成的逆運算,同樣遵循平行四邊形定則,明確力的分解中合力真實存在,分力不存在．

2.3 情景探究,厘清原因

首先通過展示圖片,創設物理情景,提出為什么要進行力的分解?引導學生思考,由學生討論得出通過力的分解既可以求出力的貢獻還可以使關系由復雜變得簡單．搞清原因之后再進行學習,目的性與主動性都會增強．

2.4 自主探究,明確方向

力應該怎樣分解?教師在學案里讓學生自主探究:已知一個力的大小、方向,用平行四邊形定則進行分解的,如果沒有兩個方向這一條件的限制,僅僅知道一個力的大小和方向,能否進行分解呢?在沒有限制的情況下,同一條對角線可以作出多少個平行四邊形?學生通過自主探究得出結論．

教師用多媒體演示二維動畫效果的圖像,讓學生深刻、直觀地感受到力的分解的多樣性．也可以說力的分解的答案是不確定的．

教師適時過渡到下個環節教學:既然沒有限制,可以將一個確定的力分解為無數對大小、方向不同的分力．那么一個已知力究竟應該如何分解呢?

在一個具體的問題中,對一個已知力的分解要根據實際情況來確定．

2.5 問題解決,掌握方法

能解決什么問題?展示實例:重物在斜面上靜止,直接問學生從力的效果來看,應該怎樣將重力分解?學生思考后容易知道,可以沿斜面和垂直于斜面方向分解重力．學生嘗試著做出兩個分力的大小．作圖過程中,教師深入到學生中去指導學生學會作圖的規范性,如:必須標尺作圖、畫圖比例要適當,虛實線要標清．

教師巡視學生作圖后將學生所做的投影到屏幕上展示規范,指出問題．

接著,聯系實際,解決問題,引導課堂開始提出的問題:“橋高一定,引橋很長的目的是什么?這能減少重力的哪個效果?有什么好處?”

這個時候,學生通過討論與思考容易得到:“減小橋面的坡度,從而減小沿斜面方向的分力對汽車上下坡的影響,使行車方便和安全．” 再讓學生觀看視頻,激發興趣,加深理解．

再問:游樂場的滑梯傾角為什么比較大?學生很容易得出因為與水平方向的夾角θ越大,分力Gsinθ就越大,滑梯上的人就比較容易下滑．

2.6 動手操作,親身感受

圖1

通過設計“感受力的作用效果——親自做一做”,取一根細線,將細線的一端系在右手中指上,另一端系上一個重物.用一枝鉛筆的尾部頂在細線上的某一點,使細線的上段保持水平、下段豎直向下.鉛筆的尖端置于右手掌心(如圖1所示).你能感覺到重物豎直向下拉細線的力產生了哪兩個作用效果嗎?

由學生自己得出,一個作用效果是水平拉指頭,另一個作用效果是壓鉛筆使之扎手心．并由此類推到生活中三角支架等實際問題,為解決實際問題提供親身感受．

2.7 課堂小結,實際應用

引導學生總結按實際作用效果分解力的步驟：(1) 分析力的作用效果,并據此畫兩個分力的方向；(2) 作平行四邊形定分力的大小;(3) 據數學知識求分力的大小,表達分力的方向.那么學習力的分解在生活中能解決什么問題?

設置實際問題1:為什么刀刃的夾角越小越鋒利?問題2:掛同樣的物體,哪種情況線易斷?問題3:怎樣把陷在泥坑里的汽車拉出來?(四兩撥千斤)讓學生通過實際作圖比較,老師通過多媒體展示,讓學生清楚:較小的力可以分解成兩個較大的分力:合力一定時兩個分力間的夾角越大分力越大,通過觀看視頻進一步加深了解．

2.8 課堂總結,布置作業

通過多媒體總結本節課的要點,布置本節課的課后作業,尤其布置課后動手探究作業,設計探究性作業是讓學生不僅會解題,更要會動手操作探究解決真實情境下的物理問題．

3 課后教學反思

應該說,利用問題情境引導整個教學進程,學生在教師的指導下自主學習、開展討論、展示交流,學生在問題解決、動手探究中獲取知識、提高能力、發展思維,在本節課中是得以實現的,因此在課堂教學中創設問題情境,可以作為培養學生科學探究素養的一種方法．

通過課堂教學實踐,有以下幾點值得反思:

(1) 堅持“課標為標”,2017版高中物理新課標將力的分解從“理解”降為“了解”,可能很多老師的教學有一個很大的誤區:教學目標設置不當,把力的分解作為求未知力的一種獨立的方法,設置一些題目讓學生去做,這為后來的平衡問題及牛頓運動定律的教學,帶來很大的副作用和后遺癥．原則上說,“力的分解”不能作為求解力的一種獨立的方法!用平行四邊形求得的兩個分力,就只是這兩個分力,并不必然地等于對斜面的壓力或對繩的拉力等等．

(2) 注意“用教材教”．根據修

訂后的2017版新課標,本節課著重強調“力的分解”的“工具性”,教師需要“創造性地使用教材”．仔細品味國內各種版本教材對此問題的編寫情況,只要專門設置了“力的合成”與“力的分解”內容,都隱隱約約避不開受力分析的問題,所以這兩節內容究竟需要在什么樣的背景下展開值得思考．顯然,如果離開了實際的運動分析和受力分析,力的運算就沒必要出現．所以,教師對教材進行深層次加工．比如可以在講“力的合成”和“力的分解”之前,即講完三種性質的力之后,基于初中所學的二力平衡,加一個小專題“怎樣對物體受力分析”,則使得“力的合成”和“力的分解”具有了更強的實際意義,就可以很自然過渡到“從解決問題的需要來運用力的分解(工具)”進行教學問題的展開．

(3) 注重“動手參與”．本節課注重學生對生活實驗的探究,讓學生積極動手參與,通過切身的感受與體驗來獲得知識,并能用所學知識來解釋生活中的現象,很好的完成了既定的目標．教師應充分相信學生,給予足夠的操作活動時空,放手讓學生自主探索．

(4) 突出“展示交流”．展示交流是課堂教學組織高效與否的重要標志．一節組織高效地課堂,有了問題就有了思考,有了思考才有了互動,才有了充分展示交流的氛圍．通過展示交流能讓“教”和“學”兩條線并軌,“教”能更貼近學情、沿著預設和生成的問題而進行有效地點撥;“學”能讓學生在充分參與和思考的過程中解除困惑,學會和會學．

通過課堂實踐,新授課采取創設問題情境的方法來培養學生科學探究能力是一種比較可行的方法,當然,在修訂后的新課標實施的過程中,教師應以“立德樹人”為準繩,采取多樣的教學實踐,達到培養學生物理核心素養的目的．