“力的分解”教学设计

    徐鹏

    

    

    

    【内容摘要】2019年9月25至27日，笔者有幸代表苏州市参加了在西安交通大学苏州附属中学举行的2019年江苏省物理优课评比暨教学观摩活动，并荣获小组一等奖第一名。经过本次比赛，笔者通过对新教材，新课标的反复推敲，对如何在高中物理教学中提升学科核心素养的思考有了更直接、更深刻的认识。以下是“力的分解”这节课的教学设计。

    【关键词】力的分解 教学设计 课程标准 学科核心素养

    2018年11月黄恕伯教授对高中物理教学中提升学科核心素养的思考进行了全方位的解读，笔者拜读之后，启发颇深，在此基础之上，设计了“力的分解”这节课。

    一、“力的分解”新旧教材与教学目标分析

    本节内容在人民教育出版社出版的普通高中课程标准实验教科书《物理必修一》中，为第三章相互作用第5节内容“力的分解”。而在最新的普通高中教科书《物理必修第一册》中，力的分解的内容放在第三章相互作用——力和第四节“力的合成和分解”。在人民教育出版社出版的教师教学用书中，本节的教学目标有6个方面。

    1.旧版教学目标分析

    （1）理解力的分解概念，强化“等效替代”的物理思想。

    （2）理解力的分解是力的合成的逆运算。

    （3）初步掌握一般情况下力的分解要根据实际需要来确定分力的方向。

    （4）会用作图法和直角三角形的知识求分力。

    （5）尝试运用力的分解解决一些日常生活中的有关物理问题，有将物理知识应用于生活和生产实践的意识。

    （6）能区别矢量和标量，知道三角形定则，了解三角形定则与平行四边形定则的实质是一样的。而在《调整普通高中2018级学生课程方案和课程内容的通知》中，力的合成和分解的知识目标要点改为通过实验，了解力的合成与分解，知道矢量和标量。能用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题。

    2.新旧教材教学目标对比

    从新旧教材和教学目标的变化来看，新课标中对于“力的分解”的设计出现了很大的变化。新课标中不再要求学生把力的分解直接用来求解物体的受力，摆正了“力的分解”教学目标，把“力的分解”作为牛顿定律解决问题的一个环节来处理，使解题的思维更规范，而且课本练习题并没有用力的分解来求解物体受力。

    二、新课标对的要求

    新课标指出：“能用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题”而不是用“力的分解”，它突出了运动与相互作用的物理观念，即物体的运动如果处于平衡状态，则物体在相互作用中所受的合力就等于零，这才是核心知识。力的分解只不过是求解过程中的一个计算手段。之所以把共点力的平衡视为核心知识，是因为在用共点力平衡条件分析具体问题的时候，我们需要选择相互作用的对象、分析其相互作用的物理量，并列出相互作用关系的方程，这是一种分析物理问题基本而且非常重要的思路，这种核心思路和视角，普遍应用于力、电、热等问题的分析上，是物理基本概念和基本规律的提炼，是运动与相互作用观的重要内容。

    由此，我将本节课的教学目标确定为两个方面：

    1.物理观念的形成

    要求学生理解分力的概念，理解力的分解是力的合成的逆运算，遵循平行四边形定则;初步掌握一般情况下力的分解要根据实际需要来确定分力的方向;会用作图法和几何运算求分力。

    2.科学探究与科学思维

    科学猜想—定性探究—定量探究，通过探究过程，让学生掌握探究方法，得到力的分解规律;经历递进式的探究过程，提高学生的科学思维水平。

    三、“力的分解”课堂教学设计

    1.开篇体验

    挑战不可能——用一根手指提起20kg的重物。男生通过定滑轮直接用手拉，女生用如图1所示的装置用手指从中间向下拉。

    演示实验注意事项：因为重物的上升幅度比较小，要让全体同学都能观察到现象并形成认知冲突比较困难，如果让实验者自己说明则有做托的嫌疑且效果欠佳。本实验采取手机实时投屏的方法，在重物的背面放置一白板，用白板笔在重物的下端当场做好记号。手机实时投屏重物下端的记号位置，当重物被拉起后，可以明显看到重物离开记号位置，有助于让所有学生都参与进来。

    实验结果：男生尝试失败，女生成功。

    提出问题：为什么会出现这么神奇的现象？

    衔接过渡：通过本节课的学习，我们将会解释这背后的奥秘。

    2.生活情景建模

    提出问题：高大的桥为什么要建有很长的引桥？

    学生活动：物理建模，将大桥的引桥转变为斜面模型。汽车上桥时，汽车所受重力的平行于斜面的分力与其运动方向相反，阻碍汽车的前进;汽车下桥时，重力平行于斜面的分力与其运动方向相同，使汽车的运动加快。故需要通过作图求重力平行于斜面和垂直于斜面的分力，如图2。

    教师活动：手机拍照上传，提出规范作图的要求。（从课本的例题入手，结合真实情境中的大桥的引桥，让学生体会到重力的两个分力方向从而进行作图研究，让学生体会到在确定了分力的方向后，力的分解也是确定的。）

    3.斜面模型拓展

    提出问题：结合大桥引桥斜面模型上重力的分解研究斜面挡板模型中当挡板垂直于斜面时，研究斜面和挡板对小球的弹力大小，如图3。

    学生活动：首先受力分析，再结合大桥引桥斜面模型中重力的分解，对照斜面挡板模型，沿N1和N2的反向延长线分解重力并根据二力平衡来列式求解。

    教师活动：手机拍照上传，针对学生的作图和求解过程进行总结，回顾初中比较熟悉的二力平衡。让学生对如何分解力有了更深刻的认识。最后点出究竟如何进行力的分解——按需分解。

    提出問题：将斜面挡板模型中的挡板竖直放置，让学生自我分析，研究此时斜面和挡板对小球的弹力大小，如图4。

    学生活动：首先受力分析，然后按照按需分解的思路，将重力沿斜面和挡板对小球的弹力方向的反向延长线分解重力并根据二力平衡列式求解。

    教师活动：手机拍照上传，对学生作图和求解过程进行小结，进一步强化按需分解的思想，让学生真正理解究竟如何进行力的分解。

    四、课后反思

    本节课完整的完成了教学任务。课堂的实施基本上达到了预期目的，学生由单指拉重物入手，表现出了极大的学习兴趣，给整节课奠定了良好的氛围基调，并首尾呼应。

    学生成为课堂的主人，并不是不用教师讲，而是要教师精讲，教师在课堂中要起到画龙点睛的作用。教师在课堂上要尽可能做到让学生在“活动”中进行学习，在“主动”中进行发展，在“合作”中进行增知，在“探究”中进行创新，充分体现学生学习的自主能动性。让学生自己去解决发现的问题，发现和验证规律，寻找解决问题的方法，探究最后的结果。一个有效的课堂教学就是要充分调动学生参与的积极性，发挥学生自己探究的能动性，让学生真正成为课堂的主人。教师要根据课堂上学生的具体情况，具体反应，具体问题，灵活机动地调整教学策略，激发课堂教学的“兴奋点”。物理学习的一个重要任务就是应用所学的知识去解决问题，引导学生用探究的思路去解决问题比告诉学生答案更有价值。

    课堂教学也是一门遗憾的艺术，总结以下几点尚需进一步改进之处：

    首先，在大桥引桥的建模问题上，教学展开还有点冗长，应更简洁，把时间尽量留给课堂的教学重点，使课堂教学重点进一步凸显出来;

    其次，课堂上研究问题的提出要更加精练且有条理，指向性更加明显，不宜给出难度过大、覆盖面过广的问题，我们要善于把大的问题分成几个小的问题来解决，否则学生容易失去学习信心及兴趣，教学过程中要低起点，缓坡度，搭好梯子迈小步，在层层递进的能力训练中提高学生的学科核心素养。

    【参考文献】

    [1]人民教育出版社.普通高中课程标准实验教科书物理1必修教师教学用书[M].人民教育出版社，2012.

    [2]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准：2017年版[M].北京：人民教育出版社，2018.

    （作者单位：苏州市田家炳实验高级中学）