“力的分解”一節(jié)教學(xué)前的思考

蔡淑華

摘 要： “力的分解”中等效思想的滲透、數(shù)學(xué)方法的運用是優(yōu)化學(xué)生思維品質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生解題能力的重要途徑。讓學(xué)生在獲得知識的同時，經(jīng)歷探究過程，是設(shè)計教學(xué)時應(yīng)該重點關(guān)注的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞： 力的分解 等效思想 數(shù)學(xué)方法 解題能力

一、為什么要進(jìn)行“力的分解”教學(xué)？

1.分解法是高中物理解決復(fù)雜問題的一種重要的方法。分解的等效替代思想為解決其他類似物理問題奠定了科學(xué)的思想方法基礎(chǔ)。

2.為位移、速度、加速度等矢量的分解奠定基礎(chǔ)。

3.更深入地了解矢量運算普遍守的規(guī)律“平行四邊形定則”。

二、本節(jié)教學(xué)的教學(xué)效果的設(shè)想

效果Ⅰ──學(xué)以致用：明確根據(jù)一個力的實際作用效果確定兩個分力的方向的基本思路。學(xué)會用平行邊形定則畫出力的圖示，用數(shù)學(xué)知識求出分力的大小。用所學(xué)知識分析觀察到的現(xiàn)象。

效果Ⅱ──培養(yǎng)能力：在演示實驗時培養(yǎng)學(xué)生觀察實驗、總結(jié)實驗的能力；在學(xué)生分組實驗、探索實驗時培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計和操作能力；在實際問題討論時培養(yǎng)學(xué)生的物理建模、數(shù)學(xué)建模及解題能力。

效果Ⅲ──提升境界：在實際問題的討論過程中注意形成問題意識、條件意識，通過對具體問題的感悟，逐步養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

總體效果：逐步培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成發(fā)現(xiàn)問題，形成方案，解決問題，交流評價等主動學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

三、達(dá)成教學(xué)效果的設(shè)想

1.引入新課

主要有以下幾種方法：

（1）游戲引入

找一根長繩，請兩個男生站在兩邊各持繩的一端，請一位女生在中點沿著繩的方向和某個男生對拉，結(jié)果女生都難以拉動男生；如果女生改垂直于繩子方向同時拉兩個男生，則兩個男生都可以被拉動，即所謂“四兩撥千斤”，這個女生用同樣大小的力為什么能同時拉動兩個男生呢？本節(jié)課的學(xué)習(xí)我們可以了解其中的奧妙。后面再可以把這個問題作為一道例題，既前后呼應(yīng)，又能滿足學(xué)生的求知欲望。

（2）實驗引入

臺秤上放一毛刷，毛刷上放物體，如果把物塊向上拉，臺秤的讀數(shù)就會變小，物塊對臺秤的壓力減小，則說明物塊受到了向上拉的效果；如果把物塊水平向右拉，毛刷的羽毛就要向右彎，則說明物塊受到了向右拉的力。

現(xiàn)在斜向上拉物塊，既看到臺秤的讀數(shù)變小，又看到毛刷的羽毛向右彎，那么，這就說明了這個斜向上方的拉力產(chǎn)生了兩個效果。這個拉力跟這兩個方向的效果力之間究竟有什么關(guān)系，這就是本節(jié)課需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

（3）復(fù)習(xí)引入

復(fù)習(xí)上節(jié)課學(xué)習(xí)的合力和分力、力的合成的概念，然后就直接過渡到“求一個力分力就是力的分解”。

教材上通過拖拉機拉耙的情景引入新課學(xué)生由于缺少實際情景的觀察或體驗，因而難以理解這兩個效果。

2.引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷知識的發(fā)現(xiàn)過程

物理教學(xué)的一個重要目的就是培養(yǎng)學(xué)生的理性思維。理性思維是科學(xué)素養(yǎng)、思維能力的最基本表現(xiàn)。用通俗的話說就是“說話要有根據(jù)、說話要合乎邏輯”。而“聽到什么結(jié)論就說是”，這就是缺少理性思維的表現(xiàn)。為此我們必須讓學(xué)生經(jīng)歷知識的發(fā)現(xiàn)過程，體驗其中的科學(xué)思想和科學(xué)思維方法，落實新課程要求的三維教學(xué)目標(biāo)。

例如“如果沒有任何條件限制，一個力成兩個共點力可以有無數(shù)解”，如果教師直接板書，或者放一段課件等，則學(xué)生也能接受，但是學(xué)生失去了歸納、發(fā)現(xiàn)這些結(jié)論的過程，學(xué)生的思維就不能從中得到鍛煉，對這些知識的理解就必然是膚淺的，并且容易養(yǎng)成“什么都是依賴?yán)蠋熤v，自己不去思考為什么、不去想結(jié)論是從哪里來的”的惰性。反之，假如讓每一個學(xué)生都能夠經(jīng)歷畫多個平行四邊形共用一條對角線的作圖過程，相信同學(xué)們對力的分解的不確定性就會有更直觀的感受和深刻的理解。

3.教學(xué)難點的突破

本節(jié)課的教學(xué)難點主要是三個細(xì)節(jié)內(nèi)容，即合力作用效果的分析、分解力的平行四邊形的作圖、應(yīng)用三角函數(shù)的知識進(jìn)行定量分析。

實驗探究是解決“合力作用效果的分析”這個難點的有效手段。實驗探究也要注意循序漸進(jìn)，要重視方法指導(dǎo)，不能簡單地推給學(xué)生完成，缺少指導(dǎo)的學(xué)生探究就會變成盲目的動手操作。

教師可以先利用圖1所示的支架進(jìn)行演示，讓學(xué)生觀察拉力F的作用效果是使橡皮膜發(fā)生了如圖1所示形變，說明了拉力F可以同時產(chǎn)生拉上桿和壓下桿的效果。我們?nèi)绻啡，分別使用拉力（F■）和壓力（F■）兩個力則同樣可以產(chǎn)生這樣的效果。由此可見，我們可以用F■和F■等效替代F，即F■和F■是F的兩個分力，沿著水平桿方向拉及沿著傾斜桿壓就是兩個分力的方向。然后在黑板上板畫出合力及兩個分力的方向，接著要求學(xué)生在自己的筆記本上作出分解力的平行四邊形，教師對學(xué)生作圖的情況進(jìn)行點評。最后提供角度及合力F等條件，要求學(xué)生用三角函數(shù)的知識具體求出分力的大小和方向。

這個環(huán)節(jié)設(shè)計，沒有急于讓學(xué)生體驗，其的目的在于理順?biāo)悸罚笇?dǎo)學(xué)生分析問題、思考問題、解決問題的方法，步步深入、環(huán)環(huán)相扣。

接著可以安排學(xué)生的體驗活動，同桌配合，一人把胳膊擺成類似圖1姿勢，一人下壓胳膊肘。或者參照圖2的方法，感受一下拉力F的作用效果，嘗試將拉力F進(jìn)行分解。由此體會如何分析一個力（合力）產(chǎn)生的效果。

由于時間關(guān)系，讓每一個學(xué)生參與體驗的實驗畢竟有限，更多的方法還是通過演示等形式，通過師生互動、合作學(xué)習(xí)，針對各種實際問題進(jìn)行探究，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。為此，可以按照“實驗展示→效果分析→確定分力方向→畫出平行四邊形→定量計算”的順序，選用圖3進(jìn)行分析討論。這個過程中，要逐步提高學(xué)生的參與度，重點讓學(xué)生自主活動，教師發(fā)揮啟發(fā)和引導(dǎo)作用。

4.習(xí)題難度的控制

首先，解決靜力學(xué)問題，“共點力的平衡法”比“力的分解法”簡便。“力的分解法”教學(xué)的價值不是在于應(yīng)用，其主要目的是滲透一種思想——等效替代；其次，就是讓學(xué)生經(jīng)歷實驗探究的過程，體驗從實驗現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的科學(xué)思維方法。至于，用力的分解法解決靜力學(xué)有關(guān)的實際問題，難度不宜過大，過程不宜復(fù)雜。