“力的分解”一节教学前的思考

蔡淑华

摘 要： “力的分解”中等效思想的渗透、数学方法的运用是优化学生思维品质、培养学生解题能力的重要途径。让学生在获得知识的同时，经历探究过程，是设计教学时应该重点关注的内容。

关键词： 力的分解 等效思想 数学方法 解题能力

一、为什么要进行“力的分解”教学？

1.分解法是高中物理解决复杂问题的一种重要的方法。分解的等效替代思想为解决其他类似物理问题奠定了科学的思想方法基础。

2.为位移、速度、加速度等矢量的分解奠定基础。

3.更深入地了解矢量运算普遍守的规律“平行四边形定则”。

二、本节教学的教学效果的设想

效果Ⅰ──学以致用：明确根据一个力的实际作用效果确定两个分力的方向的基本思路。学会用平行边形定则画出力的图示，用数学知识求出分力的大小。用所学知识分析观察到的现象。

效果Ⅱ──培养能力：在演示实验时培养学生观察实验、总结实验的能力；在学生分组实验、探索实验时培养学生的实验设计和操作能力；在实际问题讨论时培养学生的物理建模、数学建模及解题能力。

效果Ⅲ──提升境界：在实际问题的讨论过程中注意形成问题意识、条件意识，通过对具体问题的感悟，逐步养成自主学习的习惯。

总体效果：逐步培养学生养成发现问题，形成方案，解决问题，交流评价等主动学习的习惯。

三、达成教学效果的设想

1.引入新课

主要有以下几种方法：

（1）游戏引入

找一根长绳，请两个男生站在两边各持绳的一端，请一位女生在中点沿着绳的方向和某个男生对拉，结果女生都难以拉动男生；如果女生改垂直于绳子方向同时拉两个男生，则两个男生都可以被拉动，即所谓“四两拨千斤”，这个女生用同样大小的力为什么能同时拉动两个男生呢？本节课的学习我们可以了解其中的奥妙。后面再可以把这个问题作为一道例题，既前后呼应，又能满足学生的求知欲望。

（2）实验引入

台秤上放一毛刷，毛刷上放物体，如果把物块向上拉，台秤的读数就会变小，物块对台秤的压力减小，则说明物块受到了向上拉的效果；如果把物块水平向右拉，毛刷的羽毛就要向右弯，则说明物块受到了向右拉的力。

现在斜向上拉物块，既看到台秤的读数变小，又看到毛刷的羽毛向右弯，那么，这就说明了这个斜向上方的拉力产生了两个效果。这个拉力跟这两个方向的效果力之间究竟有什么关系，这就是本节课需要学习的内容。

（3）复习引入

复习上节课学习的合力和分力、力的合成的概念，然后就直接过渡到“求一个力分力就是力的分解”。

教材上通过拖拉机拉耙的情景引入新课学生由于缺少实际情景的观察或体验，因而难以理解这两个效果。

2.引导学生经历知识的发现过程

物理教学的一个重要目的就是培养学生的理性思维。理性思维是科学素养、思维能力的最基本表现。用通俗的话说就是“说话要有根据、说话要合乎逻辑”。而“听到什么结论就说是”，这就是缺少理性思维的表现。为此我们必须让学生经历知识的发现过程，体验其中的科学思想和科学思维方法，落实新课程要求的三维教学目标。

例如“如果没有任何条件限制，一个力成两个共点力可以有无数解”，如果教师直接板书，或者放一段课件等，则学生也能接受，但是学生失去了归纳、发现这些结论的过程，学生的思维就不能从中得到锻炼，对这些知识的理解就必然是肤浅的，并且容易养成“什么都是依赖老师讲，自己不去思考为什么、不去想结论是从哪里来的”的惰性。反之，假如让每一个学生都能够经历画多个平行四边形共用一条对角线的作图过程，相信同学们对力的分解的不确定性就会有更直观的感受和深刻的理解。

3.教学难点的突破

本节课的教学难点主要是三个细节内容，即合力作用效果的分析、分解力的平行四边形的作图、应用三角函数的知识进行定量分析。

实验探究是解决“合力作用效果的分析”这个难点的有效手段。实验探究也要注意循序渐进，要重视方法指导，不能简单地推给学生完成，缺少指导的学生探究就会变成盲目的动手操作。

教师可以先利用图1所示的支架进行演示，让学生观察拉力F的作用效果是使橡皮膜发生了如图1所示形变，说明了拉力F可以同时产生拉上杆和压下杆的效果。我们如果撤去F，分别使用拉力（F■）和压力（F■）两个力则同样可以产生这样的效果。由此可见，我们可以用F■和F■等效替代F，即F■和F■是F的两个分力，沿着水平杆方向拉及沿着倾斜杆压就是两个分力的方向。然后在黑板上板画出合力及两个分力的方向，接着要求学生在自己的笔记本上作出分解力的平行四边形，教师对学生作图的情况进行点评。最后提供角度及合力F等条件，要求学生用三角函数的知识具体求出分力的大小和方向。

这个环节设计，没有急于让学生体验，其的目的在于理順思路，指导学生分析问题、思考问题、解决问题的方法，步步深入、环环相扣。

接着可以安排学生的体验活动，同桌配合，一人把胳膊摆成类似图1姿势，一人下压胳膊肘。或者参照图2的方法，感受一下拉力F的作用效果，尝试将拉力F进行分解。由此体会如何分析一个力（合力）产生的效果。

由于时间关系，让每一个学生参与体验的实验毕竟有限，更多的方法还是通过演示等形式，通过师生互动、合作学习，针对各种实际问题进行探究，培养学生的应用能力。为此，可以按照“实验展示→效果分析→确定分力方向→画出平行四边形→定量计算”的顺序，选用图3进行分析讨论。这个过程中，要逐步提高学生的参与度，重点让学生自主活动，教师发挥启发和引导作用。

4.习题难度的控制

首先，解决静力学问题，“共点力的平衡法”比“力的分解法”简便。“力的分解法”教学的价值不是在于应用，其主要目的是渗透一种思想——等效替代；其次，就是让学生经历实验探究的过程，体验从实验现象发现物理规律的科学思维方法。至于，用力的分解法解决静力学有关的实际问题，难度不宜过大，过程不宜复杂。