“力的合成”教学问题剖析

高 嵩 尤洪浩

(山东师范大学物理与电子科学学院，山东 济南 250358)

1 教师的常见教学方式与新教材的差异

在“力的合成”教学过程中,教师通常遵循以下设计思路:首先基于生活情境进行引入,如两个人可一起提起水桶使其静止,而一个人也可将这个水桶提起使其处于同样状态(如图1)．我们称这种“一个力的作用效果与两个或者更多力的作用效果相同”的情境为“等效”情境．

图1 关于合力问题的常见生活情境配图

根据“等效”情境,教师介绍合力的定义:假设一个力产生的效果跟原来几个力产生的效果相同,这个力就是那几个力的合力,那几个力就是这个力的分力．根据分力的情况求合力的过程就是力的合成．介绍定义之后,教师就会基于“等效”的情境设计探究力的合成规律的实验(如图2)．师生如图2(乙)所示测出二力F1和F2的大小,如图2(丙)所示测出作用效果相同的力F的大小,由于F等于F1和F2的合力,因此只需比较3个力的关系就可以证明平行四边形定则．限于篇幅,具体实验过程不做赘述．由此可以看出,教师设定的合力和分力不仅是数值上是相等的,而且都是现实的力,有确定的施力物体和受力物体．

但与教师的解释不同的是，人民教育出版社2019年出版的《普通高中教科书·物理·必修1》表述道:“假设一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力．……图1中的F等于F1和F2的合力,F1和F2可以看成F的分力．”[1]这种表达告诉