優化教學設計 落實核心素養

摘 要：以《力的合成》為例，從生活實例引入，設置問題創設情境，幫助學生建立物理觀念。充分借助信息技術，讓學生經歷科學探究過程，幫助他們形成科學思維。

關鍵詞：力的合成;科學探究;信息技術

一、教學目標

（一）知識與技能

（1）知道合力、分力和共點力的概念。（2）掌握力的平行四邊形定則，會用作圖法求共點力的合力。（3）知道合力隨兩分力夾角的變化情況，掌握合力的變化范圍。

（二）過程與方法

（1）理解合力與分力的關系是作用效果的等效替代。（2）學會物理中常用的觀察現象—猜想假設—設計實驗—總結規律—延伸拓展的研究問題的方法。

（三）情感、態度與價值觀

通過對力的合成方法的科學探究，培養學生的科學思維，體會科學探究中合作交流的重要性和必要性。

二、教學重難點

重點：等效替代的思想，平行四邊形定則。

難點：設計實驗驗證猜想、平行四邊形定則的應用。

三、教學資源

力傳感器、橡皮筋、細線、圖釘、木板、計算機、多媒體課件。

四、教學設計

（一）引入新課

教師活動：同學們，今天我們來做一個“不一樣”的拔河比賽。A（女生）和B（男生）分別拉著繩子的兩端，進行拔河比賽，A輸了。A（女生）能同時拉動他們：B（男生）和C（男生）嗎？下面就請大家見證一下A（女生）能不能拉動他們？（讓B和C分別拉著繩子的兩端，A從繩子的中間拉，輕松拉動兩個男生。）

學生活動：一位女生和兩位男生上臺表演。

設計意圖：用“不一樣”的拔河比賽打破了學生原有的認識，激發學生的興趣和求知欲。

（二）力的合成基本概念

教師活動：展示圖片1，兩根繩共同用力和一根繩用力懸掛起同一物體，它們什么是一樣的？

這種等效思想是物理學中研究問題的重要方法。以前學過的知識中哪些是用“等效”的思想來研究的？

一個力產生的效果跟原來幾個力的共同效果相同，那這個力就叫作那幾個力的合力，原來的幾個力叫作分力。

學生活動：建立基本概念并體會合力與分力的關系，體會等效思想。

設計意圖：讓生活走進物理，使學生感知等效替代的物理思想，初步建立起物理觀念。

教師活動：兩個力拉橡皮筋和一個力拉橡皮筋（圖2），這一個力F是不是這兩個力F1、F2的合力？那如何才能使F是F1、F2的合力？

學生活動：不是，兩次拉橡皮筋使結點到相同的位置。

設計意圖：幫助學生建立科學思維，透徹理解“等效”的含義，為應用“等效法”解決問題打好基礎，為后續的實驗探究做好鋪墊。

（三）實驗探究——力的合成方法

1.回顧同一直線上的二力合成

教師活動：如果已知幾個分力，求它們合力的過程就稱為力的合成。首先研究同一條直線上力的合成：兩個力方向相同時，其合力怎樣？兩個力方向相反時，其合力怎樣？

學生活動：相向相加，方向與兩分力方向相同。反向相減，方向與大的分力相同。

設計意圖：回顧舊知，拓展新知。

2.猜想與假設

教師活動：從生活實例中可以知道，很多情況下兩個力并不在同一直線上，而是成一定的夾角，那么，此時合力與分力的大小，方向又有怎樣的關系，遵從怎樣的規律？

演示實驗：用互成角度的兩個力平衡一個物體，再用一個力平衡此物體，研究三組不同角度（由小到大）力的合力，力的測量儀器用力的傳感器，通過數據采集器用計算機收集各組分力與合力的大小與方向（如圖3）。

（1）從圖3的實驗數據中觀察到什么？

（2）用虛線把合力的箭頭端和兩個分力的箭頭端連接，得到的圖形像什么？

（3）你能猜想到求合力的方法嗎？

學生活動：學生大膽猜想并觀察實驗。

設計意圖：學生思考新問題，觀察演示實驗，原有的認知與新的問題產生沖突，初步認識合力與分力的關系，激發學生進一步思考和探究的熱情。經歷矢量圖形的處理，使學生形成“像平行四邊形”的感性認識。

3.設計實驗

教師活動：師生探討，形成實驗方案（如圖4）：

（1）該實驗的原理是什么？

（2）實驗器材：DIS傳感器、物理實驗數字平臺、橡皮筋、細線、圖釘、木板。

（3）實驗的具體操作步驟：

①連接DIS傳感器，組裝實驗儀器;

②用一個力將橡皮筋拉到某一點O，記下讀數和方向;

③用兩個互成30°、45°的力將橡皮筋拉到同一點O，記下兩個力的讀數與方向;

④用兩個互成60°、45°的力重復步驟③;

⑤用兩個互成60°、90°的力重復步驟③。

（4）數據處理（如圖5）。

學生活動：學生操作實驗，討論誤差來源。

設計意圖：通過數據處理平臺，設計了電子表格與力的矢量圖。力的矢量圖是根據輸入的角度和采集的數據通過設定的程序自動生成的分力與兩種合力的矢量圖。這大大減少了實驗數據的處理時間。

（四）問題的延伸與推廣

教師活動：（1）兩互成角度力的合成遵循平行四邊形定則，多個互成角度的力如何合成？（2）保持分力大小不變，改變兩分力的夾角，合力如何變化？（3）合力一定比分力大嗎？

學生活動：思考并回答問題。

設計意圖：通過研究，培養學生學以致用的能力，進一步加深對合力、分力關系的認識。

（五）揭秘導入游戲

教師活動：同學們能不能利用今天所學知識解釋剛開始的拔河比賽呢？

學生活動：學生對拔河比賽進行思考并解釋。

設計意圖：培養學生應用物理知識解決實際問題的能力。

五、教學反思

本節課借助于日常生活情景，讓學生從物理學的視角認識物理概念及其規律的建立過程，從而形成正確的物理觀念。同時，充分借助信息技術的優勢，利用傳感器和數字實驗平臺，讓學生以觀察實驗為依據，親身經歷科學探究的過程，不僅培養了學生的實驗能力、合作探究能力和歸納總結能力，更培養了學生的科學素養。

參考文獻：

[1]馬亞鵬.“力的合成”教學反思與重構[J].中學物理教學參考，2017（1-2）：47.

[2]張修文，陳文鑫.“力的合成”教學設計[J].物理教學探討，2017（3）：64.

作者簡介：張彩霞（1982.10—），女，漢族，一級教師。