“力的分解”教学设计

张 兰

(宝应县教育局教研室,江苏 扬州 225800)

在新课改的环境下的高中物理教学标准中明确提出了需要加强学生科学探究能力的培养．这项要求的提出不仅仅是符合了新课改整体的宗旨,同时也符合了物理这门学科的学科特点．物理本身就是一门揭示自然运动形式的学科,笔者结合自己的教学实践,认为通过采取各种有效创设问题情境的方法来培养学生科学探究能力是一种比较可行的方法．

“力的分解”这节内容虽然已学习过力的合成,但由分解的不确定性,本节内容知识综合性较强,在学生学习过程中会造成困难.从历年的教学实践来看,学生们学完之后通常会感觉方法掌握不准确,知识理解似是而非,因此本节成为一个教与学的难点．通过观察名师的课堂,结合课堂实践,谈以下观点:精心创设问题情境,培养科学探究素养．

1 课堂目标设计

通过设计问题、创设情境来引领促进学生思维,让学生积极动手探究以提升学生核心素养．具体为以下几点: (1) 在物理观念层面是让学生了解力的分解的概念,知道力的分解遵守平行四边形定则; (2) 在科学思维层面是让学生初步掌握根据具体的物理情景分解力的一般思路,体验和应用“等效”、“可逆”的物理学思想; (3) 在科学探究层面是通过设计实验,培养学生的创新精神和实验动手能力; (4) 在科学态度和责任层面是渗透理论联系实际,学以致用的观点,运用力的分解解决实际问题,通过分析实际问题(如为何立交桥建有长长的引桥)感悟知识的价值,通过设计实验探索规律体味成功的喜悦．

为达成这样的目标,本节课的教学设计采用了教师引领,让学生暴露思维难点,通过创设情境,让学生动手探究,从而达到突破难点的设计思路,从实例情景中概括出基本物理模型,并展开学习,最后再还原到实际生活中,解决实际的问题．在具体的教学设计上,力求给学生提供较多的生活情境和参与的机会,通过学生亲身感受力的分解知识解释实际问题,激发学生的学习兴趣,培养学生动手操作和分析问题、解决问题的能力,提升学生的核心素养．本节课主要运用的教学方法是问题讨论法和实验探究方法．

2 课堂实践环节

2.1 情境设疑,引入新课

上课开始先展示湖北黄石大桥的图片,并指出其桥面高24m,主桥全长1060m,引桥总长1519.91m,提出问题:你知道为什么高大的桥要造很长的引桥吗?继而引出本节课的4个学习任务(什么是力的分解?力为什么要分解?力应该怎样分解?能解决什么问题?)

通过情境设疑,引起学生求知欲望,激发学生探究物理规律的兴趣,为“力的分解”的学习打下伏笔．可以使学生感受到学习物理知识有其实用价值．

2.2 温故知新,建构概念

利用两个问题[(1) 我们是怎么定义分力和合力的?(2) 合力与分力遵循什么运算法则?]回顾力的合成的基本知识,为建构力的分解的概念做好知识准备,并顺利引出力的分解是力的合成的逆运算,同样遵循平行四边形定则,明确力的分解中合力真实存在,分力不存在．

2.3 情景探究,厘清原因

首先通过展示图片,创设物理情景,提出为什么要进行力的分解?引导学生思考,由学生讨论得出通过力的分解既可以求出力的贡献还可以使关系由复杂变得简单．搞清原因之后再进行学习,目的性与主动性都会增强．

2.4 自主探究,明确方向

力应该怎样分解?教师在学案里让学生自主探究:已知一个力的大小、方向,用平行四边形定则进行分解的,如果没有两个方向这一条件的限制,仅仅知道一个力的大小和方向,能否进行分解呢?在没有限制的情况下,同一条对角线可以作出多少个平行四边形?学生通过自主探究得出结论．

教师用多媒体演示二维动画效果的图像,让学生深刻、直观地感受到力的分解的多样性．也可以说力的分解的答案是不确定的．

教师适时过渡到下个环节教学:既然没有限制,可以将一个确定的力分解为无数对大小、方向不同的分力．那么一个已知力究竟应该如何分解呢?

在一个具体的问题中,对一个已知力的分解要根据实际情况来确定．

2.5 问题解决,掌握方法

能解决什么问题?展示实例:重物在斜面上静止,直接问学生从力的效果来看,应该怎样将重力分解?学生思考后容易知道,可以沿斜面和垂直于斜面方向分解重力．学生尝试着做出两个分力的大小．作图过程中,教师深入到学生中去指导学生学会作图的规范性,如:必须标尺作图、画图比例要适当,虚实线要标清．

教师巡视学生作图后将学生所做的投影到屏幕上展示规范,指出问题．

接着,联系实际,解决问题,引导课堂开始提出的问题:“桥高一定,引桥很长的目的是什么?这能减少重力的哪个效果?有什么好处?”

这个时候,学生通过讨论与思考容易得到:“减小桥面的坡度,从而减小沿斜面方向的分力对汽车上下坡的影响,使行车方便和安全．” 再让学生观看视频,激发兴趣,加深理解．

再问:游乐场的滑梯倾角为什么比较大?学生很容易得出因为与水平方向的夹角θ越大,分力Gsinθ就越大,滑梯上的人就比较容易下滑．

2.6 动手操作,亲身感受

图1

通过设计“感受力的作用效果——亲自做一做”,取一根细线,将细线的一端系在右手中指上,另一端系上一个重物.用一枝铅笔的尾部顶在细线上的某一点,使细线的上段保持水平、下段竖直向下.铅笔的尖端置于右手掌心(如图1所示).你能感觉到重物竖直向下拉细线的力产生了哪两个作用效果吗?

由学生自己得出,一个作用效果是水平拉指头,另一个作用效果是压铅笔使之扎手心．并由此类推到生活中三角支架等实际问题,为解决实际问题提供亲身感受．

2.7 课堂小结,实际应用

引导学生总结按实际作用效果分解力的步骤：(1) 分析力的作用效果,并据此画两个分力的方向；(2) 作平行四边形定分力的大小;(3) 据数学知识求分力的大小,表达分力的方向.那么学习力的分解在生活中能解决什么问题?

设置实际问题1:为什么刀刃的夹角越小越锋利?问题2:挂同样的物体,哪种情况线易断?问题3:怎样把陷在泥坑里的汽车拉出来?(四两拨千斤)让学生通过实际作图比较,老师通过多媒体展示,让学生清楚:较小的力可以分解成两个较大的分力:合力一定时两个分力间的夹角越大分力越大,通过观看视频进一步加深了解．

2.8 课堂总结,布置作业

通过多媒体总结本节课的要点,布置本节课的课后作业,尤其布置课后动手探究作业,设计探究性作业是让学生不仅会解题,更要会动手操作探究解决真实情境下的物理问题．

3 课后教学反思

应该说,利用问题情境引导整个教学进程,学生在教师的指导下自主学习、开展讨论、展示交流,学生在问题解决、动手探究中获取知识、提高能力、发展思维,在本节课中是得以实现的,因此在课堂教学中创设问题情境,可以作为培养学生科学探究素养的一种方法．

通过课堂教学实践,有以下几点值得反思:

(1) 坚持“课标为标”,2017版高中物理新课标将力的分解从“理解”降为“了解”,可能很多老师的教学有一个很大的误区:教学目标设置不当,把力的分解作为求未知力的一种独立的方法,设置一些题目让学生去做,这为后来的平衡问题及牛顿运动定律的教学,带来很大的副作用和后遗症．原则上说,“力的分解”不能作为求解力的一种独立的方法!用平行四边形求得的两个分力,就只是这两个分力,并不必然地等于对斜面的压力或对绳的拉力等等．

(2) 注意“用教材教”．根据修

订后的2017版新课标,本节课着重强调“力的分解”的“工具性”,教师需要“创造性地使用教材”．仔细品味国内各种版本教材对此问题的编写情况,只要专门设置了“力的合成”与“力的分解”内容,都隐隐约约避不开受力分析的问题,所以这两节内容究竟需要在什么样的背景下展开值得思考．显然,如果离开了实际的运动分析和受力分析,力的运算就没必要出现．所以,教师对教材进行深层次加工．比如可以在讲“力的合成”和“力的分解”之前,即讲完三种性质的力之后,基于初中所学的二力平衡,加一个小专题“怎样对物体受力分析”,则使得“力的合成”和“力的分解”具有了更强的实际意义,就可以很自然过渡到“从解决问题的需要来运用力的分解(工具)”进行教学问题的展开．

(3) 注重“动手参与”．本节课注重学生对生活实验的探究,让学生积极动手参与,通过切身的感受与体验来获得知识,并能用所学知识来解释生活中的现象,很好的完成了既定的目标．教师应充分相信学生,给予足够的操作活动时空,放手让学生自主探索．

(4) 突出“展示交流”．展示交流是课堂教学组织高效与否的重要标志．一节组织高效地课堂,有了问题就有了思考,有了思考才有了互动,才有了充分展示交流的氛围．通过展示交流能让“教”和“学”两条线并轨,“教”能更贴近学情、沿着预设和生成的问题而进行有效地点拨;“学”能让学生在充分参与和思考的过程中解除困惑,学会和会学．

通过课堂实践,新授课采取创设问题情境的方法来培养学生科学探究能力是一种比较可行的方法,当然,在修订后的新课标实施的过程中,教师应以“立德树人”为准绳,采取多样的教学实践,达到培养学生物理核心素养的目的．