“力的分解”教學設計

徐鵬

【內容摘要】2019年9月25至27日，筆者有幸代表蘇州市參加了在西安交通大學蘇州附屬中學舉行的2019年江蘇省物理優課評比暨教學觀摩活動，并榮獲小組一等獎第一名。經過本次比賽，筆者通過對新教材，新課標的反復推敲，對如何在高中物理教學中提升學科核心素養的思考有了更直接、更深刻的認識。以下是“力的分解”這節課的教學設計。

【關鍵詞】力的分解 教學設計 課程標準 學科核心素養

2018年11月黃恕伯教授對高中物理教學中提升學科核心素養的思考進行了全方位的解讀，筆者拜讀之后，啟發頗深，在此基礎之上，設計了“力的分解”這節課。

一、“力的分解”新舊教材與教學目標分析

本節內容在人民教育出版社出版的普通高中課程標準實驗教科書《物理必修一》中，為第三章相互作用第5節內容“力的分解”。而在最新的普通高中教科書《物理必修第一冊》中，力的分解的內容放在第三章相互作用——力和第四節“力的合成和分解”。在人民教育出版社出版的教師教學用書中，本節的教學目標有6個方面。

1.舊版教學目標分析

（1）理解力的分解概念，強化“等效替代”的物理思想。

（2）理解力的分解是力的合成的逆運算。

（3）初步掌握一般情況下力的分解要根據實際需要來確定分力的方向。

（4）會用作圖法和直角三角形的知識求分力。

（5）嘗試運用力的分解解決一些日常生活中的有關物理問題，有將物理知識應用于生活和生產實踐的意識。

（6）能區別矢量和標量，知道三角形定則，了解三角形定則與平行四邊形定則的實質是一樣的。而在《調整普通高中2018級學生課程方案和課程內容的通知》中，力的合成和分解的知識目標要點改為通過實驗，了解力的合成與分解，知道矢量和標量。能用共點力的平衡條件分析生產生活中的問題。

2.新舊教材教學目標對比

從新舊教材和教學目標的變化來看，新課標中對于“力的分解”的設計出現了很大的變化。新課標中不再要求學生把力的分解直接用來求解物體的受力，擺正了“力的分解”教學目標，把“力的分解”作為牛頓定律解決問題的一個環節來處理，使解題的思維更規范，而且課本練習題并沒有用力的分解來求解物體受力。

二、新課標對的要求

新課標指出：“能用共點力的平衡條件分析生產生活中的問題”而不是用“力的分解”，它突出了運動與相互作用的物理觀念，即物體的運動如果處于平衡狀態，則物體在相互作用中所受的合力就等于零，這才是核心知識。力的分解只不過是求解過程中的一個計算手段。之所以把共點力的平衡視為核心知識，是因為在用共點力平衡條件分析具體問題的時候，我們需要選擇相互作用的對象、分析其相互作用的物理量，并列出相互作用關系的方程，這是一種分析物理問題基本而且非常重要的思路，這種核心思路和視角，普遍應用于力、電、熱等問題的分析上，是物理基本概念和基本規律的提煉，是運動與相互作用觀的重要內容。

由此，我將本節課的教學目標確定為兩個方面：

1.物理觀念的形成

要求學生理解分力的概念，理解力的分解是力的合成的逆運算，遵循平行四邊形定則;初步掌握一般情況下力的分解要根據實際需要來確定分力的方向;會用作圖法和幾何運算求分力。

2.科學探究與科學思維

科學猜想—定性探究—定量探究，通過探究過程，讓學生掌握探究方法，得到力的分解規律;經歷遞進式的探究過程，提高學生的科學思維水平。

三、“力的分解”課堂教學設計

1.開篇體驗

挑戰不可能——用一根手指提起20kg的重物。男生通過定滑輪直接用手拉，女生用如圖1所示的裝置用手指從中間向下拉。

演示實驗注意事項：因為重物的上升幅度比較小，要讓全體同學都能觀察到現象并形成認知沖突比較困難，如果讓實驗者自己說明則有做托的嫌疑且效果欠佳。本實驗采取手機實時投屏的方法，在重物的背面放置一白板，用白板筆在重物的下端當場做好記號。手機實時投屏重物下端的記號位置，當重物被拉起后，可以明顯看到重物離開記號位置，有助于讓所有學生都參與進來。

實驗結果：男生嘗試失敗，女生成功。

提出問題：為什么會出現這么神奇的現象？

銜接過渡：通過本節課的學習，我們將會解釋這背后的奧秘。

2.生活情景建模

提出問題：高大的橋為什么要建有很長的引橋？

學生活動：物理建模，將大橋的引橋轉變為斜面模型。汽車上橋時，汽車所受重力的平行于斜面的分力與其運動方向相反，阻礙汽車的前進;汽車下橋時，重力平行于斜面的分力與其運動方向相同，使汽車的運動加快。故需要通過作圖求重力平行于斜面和垂直于斜面的分力，如圖2。

教師活動：手機拍照上傳，提出規范作圖的要求。（從課本的例題入手，結合真實情境中的大橋的引橋，讓學生體會到重力的兩個分力方向從而進行作圖研究，讓學生體會到在確定了分力的方向后，力的分解也是確定的。）

3.斜面模型拓展

提出問題：結合大橋引橋斜面模型上重力的分解研究斜面擋板模型中當擋板垂直于斜面時，研究斜面和擋板對小球的彈力大小，如圖3。

學生活動：首先受力分析，再結合大橋引橋斜面模型中重力的分解，對照斜面擋板模型，沿N1和N2的反向延長線分解重力并根據二力平衡來列式求解。

教師活動：手機拍照上傳，針對學生的作圖和求解過程進行總結，回顧初中比較熟悉的二力平衡。讓學生對如何分解力有了更深刻的認識。最后點出究竟如何進行力的分解——按需分解。

提出問題：將斜面擋板模型中的擋板豎直放置，讓學生自我分析，研究此時斜面和擋板對小球的彈力大小，如圖4。

學生活動：首先受力分析，然后按照按需分解的思路，將重力沿斜面和擋板對小球的彈力方向的反向延長線分解重力并根據二力平衡列式求解。

教師活動：手機拍照上傳，對學生作圖和求解過程進行小結，進一步強化按需分解的思想，讓學生真正理解究竟如何進行力的分解。

四、課后反思

本節課完整的完成了教學任務。課堂的實施基本上達到了預期目的，學生由單指拉重物入手，表現出了極大的學習興趣，給整節課奠定了良好的氛圍基調，并首尾呼應。

學生成為課堂的主人，并不是不用教師講，而是要教師精講，教師在課堂中要起到畫龍點睛的作用。教師在課堂上要盡可能做到讓學生在“活動”中進行學習，在“主動”中進行發展，在“合作”中進行增知，在“探究”中進行創新，充分體現學生學習的自主能動性。讓學生自己去解決發現的問題，發現和驗證規律，尋找解決問題的方法，探究最后的結果。一個有效的課堂教學就是要充分調動學生參與的積極性，發揮學生自己探究的能動性，讓學生真正成為課堂的主人。教師要根據課堂上學生的具體情況，具體反應，具體問題，靈活機動地調整教學策略，激發課堂教學的“興奮點”。物理學習的一個重要任務就是應用所學的知識去解決問題，引導學生用探究的思路去解決問題比告訴學生答案更有價值。

課堂教學也是一門遺憾的藝術，總結以下幾點尚需進一步改進之處：

首先，在大橋引橋的建模問題上，教學展開還有點冗長，應更簡潔，把時間盡量留給課堂的教學重點，使課堂教學重點進一步凸顯出來;

其次，課堂上研究問題的提出要更加精練且有條理，指向性更加明顯，不宜給出難度過大、覆蓋面過廣的問題，我們要善于把大的問題分成幾個小的問題來解決，否則學生容易失去學習信心及興趣，教學過程中要低起點，緩坡度，搭好梯子邁小步，在層層遞進的能力訓練中提高學生的學科核心素養。

【參考文獻】

[1]人民教育出版社.普通高中課程標準實驗教科書物理1必修教師教學用書[M].人民教育出版社，2012.

[2]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準：2017年版[M].北京：人民教育出版社，2018.

（作者單位：蘇州市田家炳實驗高級中學）