“力的合成”教學(xué)設(shè)計(jì)

張東風(fēng)

（江蘇省淮陰中學(xué) 江蘇 淮安 223002）

1 學(xué)情分析

高一學(xué)生剛接觸矢量，對(duì)矢量的運(yùn)算沒有太多的感性認(rèn)識(shí)，他們習(xí)慣只有大小沒有方向（如質(zhì)量、體積、溫度等）的物理量之間的代數(shù)運(yùn)算.因此，力的合成法則對(duì)高一學(xué)生來(lái)說(shuō)是一個(gè)難關(guān)，而一旦過(guò)了這道坎兒，則是學(xué)生對(duì)矢量學(xué)習(xí)在認(rèn)識(shí)上的一次質(zhì)的飛躍.

本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)探究力的合成的規(guī)律.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，利用實(shí)驗(yàn)得到合力與分力的大小和方向，猜想它們之間所遵循的運(yùn)算法則是本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn).考慮到學(xué)生的實(shí)際困難，教師設(shè)置引導(dǎo)好學(xué)生步步深入探究的情境和問題，適時(shí)、適度地參與學(xué)生的探究活動(dòng)則顯得尤為重要.

從方法和習(xí)慣上講，新課程實(shí)施多年來(lái)，學(xué)生對(duì)于科學(xué)探究尤其是實(shí)驗(yàn)探究已經(jīng)積累了一定的體驗(yàn)和認(rèn)識(shí)，良好的科學(xué)探究意識(shí)和實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)也為學(xué)生自主探究力的合成法則提供了保障.

2 設(shè)計(jì)思路及理念

《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》中明確要求“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，把促進(jìn)學(xué)生成長(zhǎng)成才作為學(xué)校一切工作的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)”.

為了讓學(xué)生更好地體驗(yàn)科學(xué)探究的方法和過(guò)程，發(fā)展學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì)，教師應(yīng)適時(shí)、適度地參與學(xué)生的探究活動(dòng).淡化教師的“教”，注重學(xué)生對(duì)知識(shí)的自主學(xué)習(xí)與自我構(gòu)建，強(qiáng)化小組學(xué)習(xí)與小組交流，淡化機(jī)械訓(xùn)練，摒棄灌輸式教學(xué)；在師生互動(dòng)、互助的氛圍中達(dá)到學(xué)習(xí)的目的.

本節(jié)課的教學(xué)流程如下：生活實(shí)例，引入課題→提出問題，學(xué)生猜想→師生互動(dòng)，優(yōu)化方案→分組實(shí)驗(yàn)，合作探究→成果匯報(bào)，展示自我→歷史回顧，科學(xué)感悟→理性回歸，鞏固提高.

3 教學(xué)用具

多媒體教學(xué)系統(tǒng)，PPT課件，橡皮筋，細(xì)繩套，圖釘，重錘，小車，彈簧測(cè)力計(jì)，水桶，自制教具，白紙，橡皮擦，三角板，直尺等.

4 教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能：

（1）從力的效果的“等效”角度理解合力的意義；

（2）知道力的合成遵循平行四邊形定則.

過(guò)程與方法：

（1）通過(guò)學(xué)習(xí)合力與分力的概念，了解物理學(xué)常用的方法——等效替代法；

（2）初步了解科學(xué)探究方法并體驗(yàn)科學(xué)探究過(guò)程.

情感態(tài)度與價(jià)值感：

（1）通過(guò)探究，了解合力、分力概念對(duì)日常生活、生產(chǎn)的意義；

（2）在探究過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度；

（3）在探究過(guò)程中，使學(xué)生懂得合作與交流在學(xué)習(xí)與科學(xué)研究中的重要性；

（4）通過(guò)物理科學(xué)史的回顧，讓學(xué)生懂得科學(xué)定則建立的長(zhǎng)期性及曲折性.

5 教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究力的合成的規(guī)律；

教學(xué)難點(diǎn)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，利用實(shí)驗(yàn)得到合力與分力的大小和方向，猜想它們之間所遵循的運(yùn)算規(guī)律.

6 教學(xué)方法

啟發(fā)式教學(xué)法、實(shí)驗(yàn)探究法、實(shí)驗(yàn)觀察法.

7 教學(xué)手段

教師引導(dǎo)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究為主，多媒體及實(shí)物展示為輔.

8 教學(xué)過(guò)程

8.1 生活實(shí)例 引入課題

【教師活動(dòng)】：

（1）學(xué)生甲單人單手豎直提起水桶，使之靜止懸于空中；學(xué)生甲和乙合作共同提水桶，使之靜止懸于空中.

（2）隨后讓兩位同學(xué)增大拉力的夾角，初步感受力的變化，引發(fā)學(xué)生思考和討論：兩個(gè)人提水一定省力嗎？

（3）其他學(xué)生模仿場(chǎng)景（1）、（2），利用重錘（含細(xì)繩套）和彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行初步感受.

教師引導(dǎo)：在兩個(gè)場(chǎng)景中，兩次不同的方式，達(dá)到同樣的效果，提出合力和分力的概念，以及力的合成的定義.引出本節(jié)課的探究目標(biāo)：合力（F的大小、方向）與兩分力（F1和F2大小、方向）的關(guān)系.

【學(xué)生活動(dòng)】：

觀察生活現(xiàn)象，體驗(yàn)物理知識(shí).

學(xué)生實(shí)驗(yàn)、思考、討論.

【設(shè)計(jì)意圖】：

創(chuàng)設(shè)情境、從生活中發(fā)現(xiàn)物理問題.

通過(guò)學(xué)生親自參與體驗(yàn)，初步感受合力與分力的關(guān)系.

激發(fā)興趣，引導(dǎo)思考.“興趣是最好的老師”，學(xué)生有了興趣就有了主動(dòng)探究的重要基礎(chǔ)，所以激發(fā)探究的興趣是教學(xué)成功的前提.

8.2 提出問題 學(xué)生猜想

【教師活動(dòng)】：

合力（F的大小、方向）與兩分力（F1和F2大小、方向）的關(guān)系究竟是怎樣呢？

請(qǐng)學(xué)生小組合作討論、思考，利用所提供的實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)方案……

在學(xué)生熱烈討論期間，教師現(xiàn)場(chǎng)用“數(shù)碼相機(jī)”抓拍精彩瞬間，捕捉學(xué)生的各種創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案.

【學(xué)生活動(dòng)】：

思考、討論、設(shè)計(jì)方案.

全體學(xué)生分組，對(duì)于分力與合力的關(guān)系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，提出了一些方案：方案1，方案2，方案3……并積極主動(dòng)，充分表達(dá)自己的觀點(diǎn).

【設(shè)計(jì)意圖】：

突出學(xué)生主體，教師是“輔導(dǎo)員”，是分享學(xué)生成果的“粉絲”——構(gòu)建新型師生關(guān)系.

8.3 師生互動(dòng) 優(yōu)化方案

【教師活動(dòng)】：

通過(guò)投影展示數(shù)碼相機(jī)抓拍的相片，請(qǐng)學(xué)生充分展示自己的方案、創(chuàng)意，引導(dǎo)全體學(xué)生評(píng)價(jià)、優(yōu)化.

教師言簡(jiǎn)意賅進(jìn)行點(diǎn)撥，實(shí)現(xiàn)開放式課堂：在對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)過(guò)程中，適時(shí)的與學(xué)生互動(dòng)，分析方案的優(yōu)缺點(diǎn)，適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，盡可能的就實(shí)驗(yàn)中不足之處，共同討論研究出更加簡(jiǎn)單易行的方案.

【學(xué)生活動(dòng)】：

全體學(xué)生進(jìn)行有效評(píng)價(jià).

【設(shè)計(jì)意圖】：

互動(dòng)探究，充分發(fā)揮學(xué)生的積極主動(dòng)性.培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ惺芪锢碇R(shí)構(gòu)建過(guò)程.

在師生民主討論的過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生思維能力、動(dòng)手能力.

8.4 分組實(shí)驗(yàn) 合作探究

【教師活動(dòng)】：

在民主討論后，利用優(yōu)化后的最終方案進(jìn)行分組探究（這里預(yù)設(shè)的實(shí)驗(yàn)是課本上的探究實(shí)驗(yàn)）.

在實(shí)驗(yàn)開始前，教師用提問互動(dòng)的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)的說(shuō)明.

對(duì)于最終實(shí)驗(yàn)方案提出以下思考：

（1）如何實(shí)現(xiàn)合力與分力的作用效果等效？

（2）這幾個(gè)力的作用點(diǎn)在哪？

（3）如何記錄力的方向？

（4）如何記錄力的大小？

教師在學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況，巡視解惑，鼓勵(lì)學(xué)生探究的熱情.對(duì)于實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的不當(dāng)操作也要及時(shí)采集，適時(shí)、適度地引導(dǎo)，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?

對(duì)于基礎(chǔ)較好的同學(xué)群：在得出3個(gè)力的圖示后，可實(shí)行開放課堂，讓它們猜想合力與分力之間的所遵循的規(guī)律……

對(duì)于基礎(chǔ)薄弱的同學(xué)群：在得出3個(gè)力的圖示后，可以給予適當(dāng)建議.如，用虛線把合力的箭頭端分別與兩個(gè)分力的箭頭端連接.你能得到什么啟示？

利用黑板上的重錘（含細(xì)繩套）和彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，進(jìn)行誤差分析.

【學(xué)生活動(dòng)】：

學(xué)生思考、討論，達(dá)成共識(shí).

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：小組合作，動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，積極圍繞民主討論產(chǎn)生的“創(chuàng)生”思路，選擇實(shí)驗(yàn)器材，親自動(dòng)手參與，記錄相關(guān)數(shù)據(jù).

【設(shè)計(jì)意圖】：

尊重差異，分類指導(dǎo)！

強(qiáng)調(diào)學(xué)生的探究過(guò)程和探究方法與體驗(yàn)，把教師作為學(xué)生探究活動(dòng)的參與者，隨時(shí)與學(xué)生進(jìn)行交流，為學(xué)生提供必要的幫助，釋疑解惑.

8.5 成果匯報(bào) 展示自我

【教師活動(dòng)】：

教師通過(guò)展示多組學(xué)生的作品，適時(shí)肯定學(xué)生成果及猜想，并適當(dāng)提出改進(jìn)意見.

教師總結(jié)，并讓學(xué)生齊聲朗讀平行四邊形定則內(nèi)容.

教師提煉平行四邊形定則的內(nèi)涵：一點(diǎn)（作用點(diǎn)）；二線（實(shí)線、虛線）；三矢（F1，F(xiàn)2，F(xiàn)）；四度（標(biāo)度、刻度、長(zhǎng)度、角度）.

【學(xué)生活動(dòng)】：

部分學(xué)生代表展示本組探究實(shí)驗(yàn)成果.學(xué)生通過(guò)自己的探究實(shí)驗(yàn)得出：合力和分力之間可能遵循平行四邊形定則的關(guān)系.

學(xué)生觀察、分析、思考.

學(xué)生朗讀、適當(dāng)筆記.

【設(shè)計(jì)意圖】：

體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生體驗(yàn)成功的喜悅！

8.6 歷史回顧 科學(xué)感悟

【教師活動(dòng)】：

講解并展示物理科學(xué)史：力的“平行四邊形定則”的理論發(fā)展過(guò)程，如表1.

表1 力的“平行四邊形定則”的理論發(fā)展過(guò)程

從力的平行四邊形定則，得到所有矢量運(yùn)算所遵循的法則.

【學(xué)生活動(dòng)】：

學(xué)生聆聽感悟物理學(xué)家的魅力和科學(xué)探索的艱辛，并建立一般矢量合成的平行四邊形法則.

【設(shè)計(jì)意圖】：

通過(guò)2 000多年的物理科學(xué)史，讓學(xué)生懂得科學(xué)定則建立的長(zhǎng)期性及曲折性，培養(yǎng)學(xué)生的人文素養(yǎng).

8.7 理性回歸 鞏固提高

【教師活動(dòng)】：

回到課前的生活實(shí)驗(yàn)，解釋兩個(gè)人提水桶未必比一個(gè)人提水桶更省力問題.

展示平行四邊形定則的自制教具，得出分力的大小與合力的大小關(guān)系.實(shí)現(xiàn)師生的良性互動(dòng).

課堂小結(jié)，鞏固提高.

【學(xué)生活動(dòng)】：

回歸生活實(shí)例，理性解決物理問題.

學(xué)生觀察動(dòng)態(tài)教具，加深對(duì)合力與分力的理解.

【設(shè)計(jì)意圖】：

首尾呼應(yīng)，既達(dá)到運(yùn)用知識(shí)解決生活問題的目的，又加深了學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解.

9 板書設(shè)計(jì)