“力的合成”教学设计

张东风

（江苏省淮阴中学 江苏 淮安 223002）

1 学情分析

高一学生刚接触矢量，对矢量的运算没有太多的感性认识，他们习惯只有大小没有方向（如质量、体积、温度等）的物理量之间的代数运算.因此，力的合成法则对高一学生来说是一个难关，而一旦过了这道坎儿，则是学生对矢量学习在认识上的一次质的飞跃.

本节课的教学重点是实验探究力的合成的规律.设计实验，利用实验得到合力与分力的大小和方向，猜想它们之间所遵循的运算法则是本节课的教学难点.考虑到学生的实际困难，教师设置引导好学生步步深入探究的情境和问题，适时、适度地参与学生的探究活动则显得尤为重要.

从方法和习惯上讲，新课程实施多年来，学生对于科学探究尤其是实验探究已经积累了一定的体验和认识，良好的科学探究意识和实验素养也为学生自主探究力的合成法则提供了保障.

2 设计思路及理念

《国家中长期教育改革和发展规划纲要》中明确要求“以学生为主体，以教师为主导，充分发挥学生的主动性，把促进学生成长成才作为学校一切工作的出发点和落脚点”.

为了让学生更好地体验科学探究的方法和过程，发展学生的自主学习能力，培养学生良好的思维品质，教师应适时、适度地参与学生的探究活动.淡化教师的“教”，注重学生对知识的自主学习与自我构建，强化小组学习与小组交流，淡化机械训练，摒弃灌输式教学；在师生互动、互助的氛围中达到学习的目的.

本节课的教学流程如下：生活实例，引入课题→提出问题，学生猜想→师生互动，优化方案→分组实验，合作探究→成果汇报，展示自我→历史回顾，科学感悟→理性回归，巩固提高.

3 教学用具

多媒体教学系统，PPT课件，橡皮筋，细绳套，图钉，重锤，小车，弹簧测力计，水桶，自制教具，白纸，橡皮擦，三角板，直尺等.

4 教学目标

知识与技能：

（1）从力的效果的“等效”角度理解合力的意义；

（2）知道力的合成遵循平行四边形定则.

过程与方法：

（1）通过学习合力与分力的概念，了解物理学常用的方法——等效替代法；

（2）初步了解科学探究方法并体验科学探究过程.

情感态度与价值感：

（1）通过探究，了解合力、分力概念对日常生活、生产的意义；

（2）在探究过程中培养学生严谨和实事求是的科学态度；

（3）在探究过程中，使学生懂得合作与交流在学习与科学研究中的重要性；

（4）通过物理科学史的回顾，让学生懂得科学定则建立的长期性及曲折性.

5 教学重难点

教学重点：实验探究力的合成的规律；

教学难点：设计实验，利用实验得到合力与分力的大小和方向，猜想它们之间所遵循的运算规律.

6 教学方法

启发式教学法、实验探究法、实验观察法.

7 教学手段

教师引导、学生实验探究为主，多媒体及实物展示为辅.

8 教学过程

8.1 生活实例 引入课题

【教师活动】：

（1）学生甲单人单手竖直提起水桶，使之静止悬于空中；学生甲和乙合作共同提水桶，使之静止悬于空中.

（2）随后让两位同学增大拉力的夹角，初步感受力的变化，引发学生思考和讨论：两个人提水一定省力吗？

（3）其他学生模仿场景（1）、（2），利用重锤（含细绳套）和弹簧测力计进行初步感受.

教师引导：在两个场景中，两次不同的方式，达到同样的效果，提出合力和分力的概念，以及力的合成的定义.引出本节课的探究目标：合力（F的大小、方向）与两分力（F1和F2大小、方向）的关系.

【学生活动】：

观察生活现象，体验物理知识.

学生实验、思考、讨论.

【设计意图】：

创设情境、从生活中发现物理问题.

通过学生亲自参与体验，初步感受合力与分力的关系.

激发兴趣，引导思考.“兴趣是最好的老师”，学生有了兴趣就有了主动探究的重要基础，所以激发探究的兴趣是教学成功的前提.

8.2 提出问题 学生猜想

【教师活动】：

合力（F的大小、方向）与两分力（F1和F2大小、方向）的关系究竟是怎样呢？

请学生小组合作讨论、思考，利用所提供的实验器材设计方案……

在学生热烈讨论期间，教师现场用“数码相机”抓拍精彩瞬间，捕捉学生的各种创新设计方案.

【学生活动】：

思考、讨论、设计方案.

全体学生分组，对于分力与合力的关系进行实验设计，提出了一些方案：方案1，方案2，方案3……并积极主动，充分表达自己的观点.

【设计意图】：

突出学生主体，教师是“辅导员”，是分享学生成果的“粉丝”——构建新型师生关系.

8.3 师生互动 优化方案

【教师活动】：

通过投影展示数码相机抓拍的相片，请学生充分展示自己的方案、创意，引导全体学生评价、优化.

教师言简意赅进行点拨，实现开放式课堂：在对学生的实验方案评价过程中，适时的与学生互动，分析方案的优缺点，适当的引导，尽可能的就实验中不足之处，共同讨论研究出更加简单易行的方案.

【学生活动】：

全体学生进行有效评价.

【设计意图】：

互动探究，充分发挥学生的积极主动性.培养学生的探究能力和实验能力，感受物理知识构建过程.

在师生民主讨论的过程中，培养学生思维能力、动手能力.

8.4 分组实验 合作探究

【教师活动】：

在民主讨论后，利用优化后的最终方案进行分组探究（这里预设的实验是课本上的探究实验）.

在实验开始前，教师用提问互动的方式进行实验注意事项的说明.

对于最终实验方案提出以下思考：

（1）如何实现合力与分力的作用效果等效？

（2）这几个力的作用点在哪？

（3）如何记录力的方向？

（4）如何记录力的大小？

教师在学生的实验过程中观察学生实验情况，巡视解惑，鼓励学生探究的热情.对于实验中出现的不当操作也要及时采集，适时、适度地引导，提高学生的实验能力.

对于基础较好的同学群：在得出3个力的图示后，可实行开放课堂，让它们猜想合力与分力之间的所遵循的规律……

对于基础薄弱的同学群：在得出3个力的图示后，可以给予适当建议.如，用虚线把合力的箭头端分别与两个分力的箭头端连接.你能得到什么启示？

利用黑板上的重锤（含细绳套）和弹簧测力计进行实验验证，进行误差分析.

【学生活动】：

学生思考、讨论，达成共识.

学生分组实验：小组合作，动手实验，积极围绕民主讨论产生的“创生”思路，选择实验器材，亲自动手参与，记录相关数据.

【设计意图】：

尊重差异，分类指导！

强调学生的探究过程和探究方法与体验，把教师作为学生探究活动的参与者，随时与学生进行交流，为学生提供必要的帮助，释疑解惑.

8.5 成果汇报 展示自我

【教师活动】：

教师通过展示多组学生的作品，适时肯定学生成果及猜想，并适当提出改进意见.

教师总结，并让学生齐声朗读平行四边形定则内容.

教师提炼平行四边形定则的内涵：一点（作用点）；二线（实线、虚线）；三矢（F1，F2，F）；四度（标度、刻度、长度、角度）.

【学生活动】：

部分学生代表展示本组探究实验成果.学生通过自己的探究实验得出：合力和分力之间可能遵循平行四边形定则的关系.

学生观察、分析、思考.

学生朗读、适当笔记.

【设计意图】：

体现学生的主体地位，让学生体验成功的喜悦！

8.6 历史回顾 科学感悟

【教师活动】：

讲解并展示物理科学史：力的“平行四边形定则”的理论发展过程，如表1.

表1 力的“平行四边形定则”的理论发展过程

从力的平行四边形定则，得到所有矢量运算所遵循的法则.

【学生活动】：

学生聆听感悟物理学家的魅力和科学探索的艰辛，并建立一般矢量合成的平行四边形法则.

【设计意图】：

通过2 000多年的物理科学史，让学生懂得科学定则建立的长期性及曲折性，培养学生的人文素养.

8.7 理性回归 巩固提高

【教师活动】：

回到课前的生活实验，解释两个人提水桶未必比一个人提水桶更省力问题.

展示平行四边形定则的自制教具，得出分力的大小与合力的大小关系.实现师生的良性互动.

课堂小结，巩固提高.

【学生活动】：

回归生活实例，理性解决物理问题.

学生观察动态教具，加深对合力与分力的理解.

【设计意图】：

首尾呼应，既达到运用知识解决生活问题的目的，又加深了学生对新知识的理解.

9 板书设计