《力的分解》实验教学设计与反思

王文涛

[摘要]力学部分是整个高中物理的重要内容，《力的分解》在力学部分中占据非常重要的地位。设置演示实验来进行力的分解的教学，层层推进，可促进学生有效突破学习难点，掌握相关知识，同时培养学生解决问题的能力。为此，加强力的分解实验教学设计非常关键。

[关键词]力的分解实验教学

[中图分类号]G633.7[文献标识码]A[文章编号]1674-6058（2015）02-0081

一、实验教学分析

《力的分解》在力学部分中占据非常重要的地位，对高一学生而言是物理学习的一大难点。为了有效突破难点，使学生掌握好这一重要章节，笔者采用了探究式教学模式。笔者在教学引入阶段设置一个趣味实验，激发学生学习兴趣，并引入本节研究内容；在教学展开过程中设置四个演示实验，层层推进，对学生的要求逐渐提高，从而起到锻炼学生观察分析实验和解决问题的能力。最后还设计了课后探索实验，其设置的目的是让学生的思维从单纯的模仿转向创新方向，让物理学习从课堂延伸到课后。

在整个教学过程中，笔者层层创设情境来不断引导学生学习，使教学模式从传统的重结论转变为重过程、重事实；教学目标从传统的传授知识转变为发展学生的观察、实验、分析以及解决问题的能力。笔者在课堂中只起到创设情境，主持、激励和归纳总结的作用，使学生真正成为学习的主人。

二、实验器材选择

实验的设计不求“高、精、尖”，力求用常规实验器材完成实验设计的目标，将实验的现象用直观的方式展示出来。现在实验教学片面追求数字化，但是数字化设备要求高，使用多有不便，对于很多缺乏相应条件的学校也不具有实用性，因此利用平时常用的物品设计完成演示实验更具有实用性。利用简单物品实现同样的效果既可以展现物理实验的精巧之处，又可以让学生体会物理学家发现力学规律的历程。

三、实验教学过程

[实验1]巧断绳实验

实验性质：学生实验。

实验器材：金属杆一根（可以用铝合金窗框或铁棒代替），两端连上两个突起物即可。

实验说明：实验装置如下图，与直接拉绳相对比，利用力的分解可以轻易拉断尼龙绳，增加学习的趣味性。

[教学片段]

师：（展示一根棉线）现在有一根棉线，哪位同学可以徒手将其拉断？我们邀请一男同学上来试试看。

（男生尝试后很难拉断棉线。）

师：我们再请一位女同学来试试，我们将棉线绑在实验仪器上，让她从中间拉拉看。

（女生尝试后很容易就拉断了棉线。）

师：男同学都不能拉断，但是女同学却能完成。这是为什么呢？

师：其实这个实验里面包含的原理就是我们今天这节课要研究的重点内容。

[设计说明]通过引入实验的对比，激发学生探究实验装置原理的兴趣，从而将课程导入本节的研究内容——“力的分解”的研究。

[实验2]拉力的作用效果（演示实验）

实验性质：演示实验。

实验器材：台秤一个、弹簧秤一个、小车一个、铁架台及定滑轮各一个、砝码若干。

实验说明：实验装置如下图所示，利用砝码改变拉力的大小。电子秤的示数变小，说明有向上的拉力作用；弹簧秤的拉力说明物体受到了水平方向拉力的作用。从而说明拉力的作用效果可以看做水平方向和竖直方向两个方向的作用效果。

[教学片段]

师：平时我们出门旅游，经常要拉动旅行箱，那么这样拉力有什么样的作用效果呢？

生：可能有向上和向前的作用效果。

（教师展示演示实验。）

师：请大家注意观察拉力施加作用后，弹簧秤和电子秤示数的变化。

生：施加拉力后，电子秤示数变小，弹簧秤示数变大。

师：这些现象说明了什么？

生：拉力的作用效果可以分解为竖直向上拉的力作用效果和水平向前拉的力的作用效果。

师：所以可以将拉力分解为哪两个方向？

生：水平方向和竖直方向。

师：请根据选择的方向，再用平行四边形定则画出这两个分力。

[设计说明]通过此问题的研究表明力的分解方向可以选取力的作用效果方向；并根据此对象的研究阐明力分解的一般方法：确定力的作用效果、确定力的分解方向、根据平行四边形定则作出分力。

[实验3]研究重力作用效果

实验性质：演示实验。

实验器材：木块一个、橡皮筋（或弹簧秤），软板一块、直角支架。

实验说明：软板架在直角支架上，软板相当于斜面，重物放上之后，软板下陷说明重力的作用效果是压紧斜面的作用力。橡皮筋伸长，说明重力有使物体下滑的作用效果。说明重力的作用效果是沿斜面向下和压紧斜面的作用效果。

[教学片段]

师：请大家观察，当重物放置在斜面上的时候，斜面发生了什么变化？说明了什么？

生：斜面上的软板被压弯了，说明重力有使物体压紧斜面的作用效果。

师：如果我放手，同学们注意观察重物会怎样运动，说明了什么？

生：物体会沿斜面滑下，说明重力有使物体下滑的效果。

师：说明重力有哪些作用效果？重力该如何分解？

生：重力有压紧斜面和沿斜面向下的作用效果，所以重力可以沿垂直于斜面和沿斜面方向分解。

[设计说明]通过此实验，在前述的步骤上增加：根据几何关系计算合力与分力关系；并学会利用力的分解联系实际生活解释有关物理现象。

[实验4]重力对挡板的作用效果

实验性质：演示实验。

实验器材：三角支架一个、可调斜面、海绵两块（或迷你台秤两个）、圆柱重物一个。

实验说明：观察海绵的凹陷程度可得出重力的两个作用效果；改变斜面倾角，还可以演示角度对于分力大小的影响。如果用迷你台秤代替海绵，可以直接看出压力大小。[教学片段]

师：请大家观察演示，思考重力的作用效果是什么，可以沿何方向分解，并独立完成学案。

（学生观察，确定分解方向，画出分解图，并求出分力大小。）

[设计说明]通过此实验，让学生熟悉整个力的分解过程，并学会利用三角函数研究力的变化问题；另外此例的选取也是不属于互相垂直方向的分解，以防止学生思维定式。

[实验5]“三角架”力的作用效果

实验性质：学生实验。

实验器材：签字笔一支、橡皮筋3到4根、重物或砝码一个。

实验说明：如下图，橡皮筋结于铅笔前段，用手指拉住橡皮筋，铅笔下方挂重物。手指感受到拉力，橡皮筋伸长，说明重物有拉紧细线的作用效果。手掌感受到压力，说明重力有压紧手掌的作用效果。

[教学片段]

师：请大家尝试下，如上图的支架，体会下重物的作用效果，然后将重力在学案上分解。

（学生利用橡皮筋和笔作出支架，并在笔端挂上重物，体会作用效果，并画出力的分解。）

师：用刻度尺量一下合力与分力的大小，比较合力和分力的大小关系。根据比较结果你有何结论？

生：分力可以大于合力。

[设计说明]通过此实验体会力的分解的作用效果，并且根据作图之后的分力和合力大小的比较得出分力不一定小于合力的结论。

四、教学反思

实验为教学服务，只要实验设计得当，现象明显。并不是越先进的实验仪器实验效果越好，在平时应该尽量选择简单的实验仪器来实现实验目的。既可以充分利用现有的实验器材，又可以减少复杂实验设备带来的学生理解上的额外困难。另外，实验的设计也需要有层次、有梯度，让学生通过一个个实验逐步提升，逐步理解力的分解。

（责任编辑黄春香）