“力的分解”教學(xué)設(shè)計(jì)

張 蘭

(寶應(yīng)縣教育局教研室,江蘇 揚(yáng)州 225800)

在新課改的環(huán)境下的高中物理教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)中明確提出了需要加強(qiáng)學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)．這項(xiàng)要求的提出不僅僅是符合了新課改整體的宗旨,同時(shí)也符合了物理這門學(xué)科的學(xué)科特點(diǎn)．物理本身就是一門揭示自然運(yùn)動(dòng)形式的學(xué)科,筆者結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐,認(rèn)為通過采取各種有效創(chuàng)設(shè)問題情境的方法來培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力是一種比較可行的方法．

“力的分解”這節(jié)內(nèi)容雖然已學(xué)習(xí)過力的合成,但由分解的不確定性,本節(jié)內(nèi)容知識(shí)綜合性較強(qiáng),在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中會(huì)造成困難.從歷年的教學(xué)實(shí)踐來看,學(xué)生們學(xué)完之后通常會(huì)感覺方法掌握不準(zhǔn)確,知識(shí)理解似是而非,因此本節(jié)成為一個(gè)教與學(xué)的難點(diǎn)．通過觀察名師的課堂,結(jié)合課堂實(shí)踐,談以下觀點(diǎn):精心創(chuàng)設(shè)問題情境,培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)．

1 課堂目標(biāo)設(shè)計(jì)

通過設(shè)計(jì)問題、創(chuàng)設(shè)情境來引領(lǐng)促進(jìn)學(xué)生思維,讓學(xué)生積極動(dòng)手探究以提升學(xué)生核心素養(yǎng)．具體為以下幾點(diǎn): (1) 在物理觀念層面是讓學(xué)生了解力的分解的概念,知道力的分解遵守平行四邊形定則; (2) 在科學(xué)思維層面是讓學(xué)生初步掌握根據(jù)具體的物理情景分解力的一般思路,體驗(yàn)和應(yīng)用“等效”、“可逆”的物理學(xué)思想; (3) 在科學(xué)探究層面是通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力; (4) 在科學(xué)態(tài)度和責(zé)任層面是滲透理論聯(lián)系實(shí)際,學(xué)以致用的觀點(diǎn),運(yùn)用力的分解解決實(shí)際問題,通過分析實(shí)際問題(如為何立交橋建有長(zhǎng)長(zhǎng)的引橋)感悟知識(shí)的價(jià)值,通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探索規(guī)律體味成功的喜悅．

為達(dá)成這樣的目標(biāo),本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)采用了教師引領(lǐng),讓學(xué)生暴露思維難點(diǎn),通過創(chuàng)設(shè)情境,讓學(xué)生動(dòng)手探究,從而達(dá)到突破難點(diǎn)的設(shè)計(jì)思路,從實(shí)例情景中概括出基本物理模型,并展開學(xué)習(xí),最后再還原到實(shí)際生活中,解決實(shí)際的問題．在具體的教學(xué)設(shè)計(jì)上,力求給學(xué)生提供較多的生活情境和參與的機(jī)會(huì),通過學(xué)生親身感受力的分解知識(shí)解釋實(shí)際問題,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作和分析問題、解決問題的能力,提升學(xué)生的核心素養(yǎng)．本節(jié)課主要運(yùn)用的教學(xué)方法是問題討論法和實(shí)驗(yàn)探究方法．

2 課堂實(shí)踐環(huán)節(jié)

2.1 情境設(shè)疑,引入新課

上課開始先展示湖北黃石大橋的圖片,并指出其橋面高24m,主橋全長(zhǎng)1060m,引橋總長(zhǎng)1519.91m,提出問題:你知道為什么高大的橋要造很長(zhǎng)的引橋嗎?繼而引出本節(jié)課的4個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)(什么是力的分解?力為什么要分解?力應(yīng)該怎樣分解?能解決什么問題?)

通過情境設(shè)疑,引起學(xué)生求知欲望,激發(fā)學(xué)生探究物理規(guī)律的興趣,為“力的分解”的學(xué)習(xí)打下伏筆．可以使學(xué)生感受到學(xué)習(xí)物理知識(shí)有其實(shí)用價(jià)值．

2.2 溫故知新,建構(gòu)概念

利用兩個(gè)問題[(1) 我們是怎么定義分力和合力的?(2) 合力與分力遵循什么運(yùn)算法則?]回顧力的合成的基本知識(shí),為建構(gòu)力的分解的概念做好知識(shí)準(zhǔn)備,并順利引出力的分解是力的合成的逆運(yùn)算,同樣遵循平行四邊形定則,明確力的分解中合力真實(shí)存在,分力不存在．

2.3 情景探究,厘清原因

首先通過展示圖片,創(chuàng)設(shè)物理情景,提出為什么要進(jìn)行力的分解?引導(dǎo)學(xué)生思考,由學(xué)生討論得出通過力的分解既可以求出力的貢獻(xiàn)還可以使關(guān)系由復(fù)雜變得簡(jiǎn)單．搞清原因之后再進(jìn)行學(xué)習(xí),目的性與主動(dòng)性都會(huì)增強(qiáng)．

2.4 自主探究,明確方向

力應(yīng)該怎樣分解?教師在學(xué)案里讓學(xué)生自主探究:已知一個(gè)力的大小、方向,用平行四邊形定則進(jìn)行分解的,如果沒有兩個(gè)方向這一條件的限制,僅僅知道一個(gè)力的大小和方向,能否進(jìn)行分解呢?在沒有限制的情況下,同一條對(duì)角線可以作出多少個(gè)平行四邊形?學(xué)生通過自主探究得出結(jié)論．

教師用多媒體演示二維動(dòng)畫效果的圖像,讓學(xué)生深刻、直觀地感受到力的分解的多樣性．也可以說力的分解的答案是不確定的．

教師適時(shí)過渡到下個(gè)環(huán)節(jié)教學(xué):既然沒有限制,可以將一個(gè)確定的力分解為無數(shù)對(duì)大小、方向不同的分力．那么一個(gè)已知力究竟應(yīng)該如何分解呢?

在一個(gè)具體的問題中,對(duì)一個(gè)已知力的分解要根據(jù)實(shí)際情況來確定．

2.5 問題解決,掌握方法

能解決什么問題?展示實(shí)例:重物在斜面上靜止,直接問學(xué)生從力的效果來看,應(yīng)該怎樣將重力分解?學(xué)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．學(xué)生嘗試著做出兩個(gè)分力的大?。鲌D過程中,教師深入到學(xué)生中去指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)作圖的規(guī)范性,如:必須標(biāo)尺作圖、畫圖比例要適當(dāng),虛實(shí)線要標(biāo)清．

教師巡視學(xué)生作圖后將學(xué)生所做的投影到屏幕上展示規(guī)范,指出問題．

接著,聯(lián)系實(shí)際,解決問題,引導(dǎo)課堂開始提出的問題:“橋高一定,引橋很長(zhǎng)的目的是什么?這能減少重力的哪個(gè)效果?有什么好處?”

這個(gè)時(shí)候,學(xué)生通過討論與思考容易得到:“減小橋面的坡度,從而減小沿斜面方向的分力對(duì)汽車上下坡的影響,使行車方便和安全．” 再讓學(xué)生觀看視頻,激發(fā)興趣,加深理解．

再問:游樂場(chǎng)的滑梯傾角為什么比較大?學(xué)生很容易得出因?yàn)榕c水平方向的夾角θ越大,分力Gsinθ就越大,滑梯上的人就比較容易下滑．

2.6 動(dòng)手操作,親身感受

圖1

通過設(shè)計(jì)“感受力的作用效果——親自做一做”,取一根細(xì)線,將細(xì)線的一端系在右手中指上,另一端系上一個(gè)重物.用一枝鉛筆的尾部頂在細(xì)線上的某一點(diǎn),使細(xì)線的上段保持水平、下段豎直向下.鉛筆的尖端置于右手掌心(如圖1所示).你能感覺到重物豎直向下拉細(xì)線的力產(chǎn)生了哪兩個(gè)作用效果嗎?

由學(xué)生自己得出,一個(gè)作用效果是水平拉指頭,另一個(gè)作用效果是壓鉛筆使之扎手心．并由此類推到生活中三角支架等實(shí)際問題,為解決實(shí)際問題提供親身感受．

2.7 課堂小結(jié),實(shí)際應(yīng)用

引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)按實(shí)際作用效果分解力的步驟：(1) 分析力的作用效果,并據(jù)此畫兩個(gè)分力的方向；(2) 作平行四邊形定分力的大小;(3) 據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)求分力的大小,表達(dá)分力的方向.那么學(xué)習(xí)力的分解在生活中能解決什么問題?

設(shè)置實(shí)際問題1:為什么刀刃的夾角越小越鋒利?問題2:掛同樣的物體,哪種情況線易斷?問題3:怎樣把陷在泥坑里的汽車?yán)鰜?(四兩撥千斤)讓學(xué)生通過實(shí)際作圖比較,老師通過多媒體展示,讓學(xué)生清楚:較小的力可以分解成兩個(gè)較大的分力:合力一定時(shí)兩個(gè)分力間的夾角越大分力越大,通過觀看視頻進(jìn)一步加深了解．

2.8 課堂總結(jié),布置作業(yè)

通過多媒體總結(jié)本節(jié)課的要點(diǎn),布置本節(jié)課的課后作業(yè),尤其布置課后動(dòng)手探究作業(yè),設(shè)計(jì)探究性作業(yè)是讓學(xué)生不僅會(huì)解題,更要會(huì)動(dòng)手操作探究解決真實(shí)情境下的物理問題．

3 課后教學(xué)反思

應(yīng)該說,利用問題情境引導(dǎo)整個(gè)教學(xué)進(jìn)程,學(xué)生在教師的指導(dǎo)下自主學(xué)習(xí)、開展討論、展示交流,學(xué)生在問題解決、動(dòng)手探究中獲取知識(shí)、提高能力、發(fā)展思維,在本節(jié)課中是得以實(shí)現(xiàn)的,因此在課堂教學(xué)中創(chuàng)設(shè)問題情境,可以作為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的一種方法．

通過課堂教學(xué)實(shí)踐,有以下幾點(diǎn)值得反思:

(1) 堅(jiān)持“課標(biāo)為標(biāo)”,2017版高中物理新課標(biāo)將力的分解從“理解”降為“了解”,可能很多老師的教學(xué)有一個(gè)很大的誤區(qū):教學(xué)目標(biāo)設(shè)置不當(dāng),把力的分解作為求未知力的一種獨(dú)立的方法,設(shè)置一些題目讓學(xué)生去做,這為后來的平衡問題及牛頓運(yùn)動(dòng)定律的教學(xué),帶來很大的副作用和后遺癥．原則上說,“力的分解”不能作為求解力的一種獨(dú)立的方法!用平行四邊形求得的兩個(gè)分力,就只是這兩個(gè)分力,并不必然地等于對(duì)斜面的壓力或?qū)K的拉力等等．

(2) 注意“用教材教”．根據(jù)修

訂后的2017版新課標(biāo),本節(jié)課著重強(qiáng)調(diào)“力的分解”的“工具性”,教師需要“創(chuàng)造性地使用教材”．仔細(xì)品味國(guó)內(nèi)各種版本教材對(duì)此問題的編寫情況,只要專門設(shè)置了“力的合成”與“力的分解”內(nèi)容,都隱隱約約避不開受力分析的問題,所以這兩節(jié)內(nèi)容究竟需要在什么樣的背景下展開值得思考．顯然,如果離開了實(shí)際的運(yùn)動(dòng)分析和受力分析,力的運(yùn)算就沒必要出現(xiàn)．所以,教師對(duì)教材進(jìn)行深層次加工．比如可以在講“力的合成”和“力的分解”之前,即講完三種性質(zhì)的力之后,基于初中所學(xué)的二力平衡,加一個(gè)小專題“怎樣對(duì)物體受力分析”,則使得“力的合成”和“力的分解”具有了更強(qiáng)的實(shí)際意義,就可以很自然過渡到“從解決問題的需要來運(yùn)用力的分解(工具)”進(jìn)行教學(xué)問題的展開．

(3) 注重“動(dòng)手參與”．本節(jié)課注重學(xué)生對(duì)生活實(shí)驗(yàn)的探究,讓學(xué)生積極動(dòng)手參與,通過切身的感受與體驗(yàn)來獲得知識(shí),并能用所學(xué)知識(shí)來解釋生活中的現(xiàn)象,很好的完成了既定的目標(biāo)．教師應(yīng)充分相信學(xué)生,給予足夠的操作活動(dòng)時(shí)空,放手讓學(xué)生自主探索．

(4) 突出“展示交流”．展示交流是課堂教學(xué)組織高效與否的重要標(biāo)志．一節(jié)組織高效地課堂,有了問題就有了思考,有了思考才有了互動(dòng),才有了充分展示交流的氛圍．通過展示交流能讓“教”和“學(xué)”兩條線并軌,“教”能更貼近學(xué)情、沿著預(yù)設(shè)和生成的問題而進(jìn)行有效地點(diǎn)撥;“學(xué)”能讓學(xué)生在充分參與和思考的過程中解除困惑,學(xué)會(huì)和會(huì)學(xué)．

通過課堂實(shí)踐,新授課采取創(chuàng)設(shè)問題情境的方法來培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力是一種比較可行的方法,當(dāng)然,在修訂后的新課標(biāo)實(shí)施的過程中,教師應(yīng)以“立德樹人”為準(zhǔn)繩,采取多樣的教學(xué)實(shí)踐,達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的目的．