让生活情景融入“力的分解”教学

翟顺云 陆妍

(江阴市祝塘中学 江苏 无锡 214415)

高中物理“力的分解”，是力学教学的一个重点，是学生学习静力学的难点之一，也是学生学好运动学的重要基础．跟力的合成一样，“力的分解”也遵循平行四边形定则．如果没有条件限制，把一个力分解为二个力有无数种方法，但在解决实际问题时，通常按力的作用效果来进行分解．

在进行“力的分解”课堂教学时，可以随机选取学生司空见惯的生活情境，以学生的身体、生活体验为抓手，引导学生进行抽象、概括，有效建模，这样，学生在快乐体验中就会顺利实现知识的正迁移．

1 拉着书包去上学

如图1(a)，是几个学生拉着拉杆箱式的书包上学的情景．图中学生对书包的拉力方向是斜向上的，这本质上是一个典型的物理模型[图1(b)]．那么这个拉力有怎样的作用效果呢？可以怎样分解呢？为了解决这个问题，笔者设计了两个学生体验：

(1)身体体验

两个同学一组，一个同学用力拉着另一个同学的手臂向斜上方拉，另一个同学体验拉力的效果；两位同学交换再体验一次．交流时，许多学生说,被拉时似乎有一种飞起来的感觉．通过这一体验，学生很容易就明白了拉力的两个效果：一方面向前，另一方面向上，从而初步得到了拉力分解的方案.

(2)生活体验

将一个系了一根绳子的重物放在台秤上，请一个同学斜向上拉绳子，使重物向前运动，其他学生观察台秤的示数，发现台秤的示数减小了！这也就验证了第(1)个问题的学生身体体验．

教师稍加点拨，学生很快便顺利完成了这个拉力的分解[图1(c)]．

图1

2 游乐园里玩滑梯

如图2(a)，这是一个勾起学生童年记忆的生活情境，小朋友在公园里快乐地滑滑梯．引导学生进行课堂讨论，明晰3个问题：

(1)这一情境相当于什么物理模型？(物体在斜面上下滑)

(2)物体为什么会下滑呢？[不是由于下滑力，而是由于重力，如图2(b)]

(3)重力的作用效果是什么？这种情境下如何分解重力？

图2

针对这个问题，可以设计以下两个学生体验：

(1)身体体验

如图2(c)所示，用手斜托着一本书(角度适当大一些)，然后把另一本书放到其上，体验手的感觉，观察书的运动．学生会感到手受到的压力增大了，并且上面的书会向下滑．

(2)生活体验

将台秤固定在一个斜面上，台秤上放一辆小车，用一个平行于斜面的弹簧测力计拉着，逐渐增加小车的重量，会发现台秤和弹簧测力计的读数明显增加．学生很快理解了重力的两个效果：对斜面压的作用和使物体下滑的作用．

教师适时点拨，学生便顺利解决了此情境下重力分解的问题[图2(d)]．

处理好如图2(a)的生活情境后，再向学生提出另一个物理模型，如图3(a)，设计如图3(b)所示的生活体验：用两个铰链和两块木板组成一个倾角合适的斜面，在内侧贴上两层比较薄、软的海绵，在中间放一个打足气的篮球，学生清晰地看到由于篮球的重力而对两板内侧产生了压力的作用，据此，学生便正确完成了这一模型下重力的分解[图3(c)]，通过这一情境的变换，使学生领悟到斜面上物体(静止或运动)重力分解的多样性．

图3

3 建筑工地塔吊忙

建筑工地上离不开高高的塔吊，如图4(a)．塔吊吊重物可以简化为如图4(b)所示的物理模型，在这个模型中，重物对支架顶点有一个拉力，那么这个拉力的作用效果如何？怎样来分解呢？为解决这个问题，教师指导学生进行如下体验：

(1)身体体验

两个同学一组，一个同学一手插腰，另一个同学抓住这个同学的手肘向下拉，由同学体会前臂及上臂的感觉． 学生能很明显地感受到前臂受到向下的压力，而上臂受到向下的拉力．

(2)生活体验

自制塔吊小模型如图4(c)所示，在筷子一端系上两个绳套，一个套右手食指上，一个下吊二个钩码，筷子另一头撑住手心，体验砝码作用下，食指和手掌的感觉．也可以清晰地体会到食指受到的拉力以及手掌受到的压力．在这两个体验后，又有了前面的两个实例，很多同学自己就画出了这个情境下拉力的分解，如图4(d)．

图4

4 学生大力断钢丝

(1)身体体验

上课伊始，教师请班上两个力气比较大的同学拉一段钢丝(粗细适当)，拉不断！然后把这段钢丝固定在两块木板OA，OB之间如图5(a)，请一个力气小的同学在中间用力迅速打下去，钢丝竟然断了！全班学生都发出了惊叹，内心产生强烈的认知冲突．

图5

(2)生活体验

每小组选派两名学生到讲台上来，两人一组，甲学生用两手分别握住橡皮筋的两端，乙学生在橡皮筋的中间挂上一个钩码[图5(b)]，甲学生两手逐渐拉开，其他学生会观察到两段橡皮筋随着夹角增大长度也在逐渐增大，有少数组的橡皮筋甚至被拉断了！

如何解释这一实验现象呢？教师引导学生进行讨论、交流并适时点拨，从而达成共识：钩码给橡皮筋一个向下的拉力，这个拉力的作用效果是把橡皮筋向两侧拉长，因此可以分解为F1，F2，当F1，F2之间的夹角逐渐增大，尽管钩码拉力不变，但是，分力F1，F2也随之逐渐增大，当夹角很大时，分力也将很大，橡皮筋就被拉断了[图5(c)]．学生恍然大悟，在“断钢丝”的实验中，学生向下的作用力不也是将木板向两侧挤压吗？当木板的夹角很大时，也会产生很大的分力，这个分力足以将钢丝拉断！

上面4个生活情境，包含了“力的分解”教学中4个典型的物理模型，学生通过身体、生活的体验，真正理解了力的作用效果，在愉快的课堂氛围中较好地掌握了力的分解方法，并深切感受到科学的真实和魅力．

陶行知先生曾说“生活与教育是一个东西，不是两个东西．”从生活走进物理，从物理走向社会，这是物理新课程的重要理念之一．在平时的物理教学中，物理教师应善于发现、挖掘和利用学生身边的资源，尽量把不同的物理情境呈现给学生，以学生的体验为抓手，引导他们在亲历中思考、感悟、理解和反思，不断提升学生运用物理知识分析、解决实际问题的能力．实践证明，体验是催化学生有效学、快乐学、智慧学的“活水”．