《力的合成》教学设计

刘超

摘 要：详细分析了《力的合成》一节在整个高中新教材知识体系中的地位及目前高中学生的认知特点，并以此为基础，运用建构主义理论设计并阐述科学探究的教学流程，让学生经历探索问题的全过程，从中获得体验，最终达到培养学生科学素养的目的。

关键词：力的合成；科学探究；教学设计

一、教材分析

1.《力的合成》是人教版必修（一）第三章第四节的教学内容。本章前三节已经完成了力的图示和力学中三种基本性质力的教学，这些都为本节内容的学习起到了良好的铺垫作用，本节得到的力的合成规律——平行四边形定则，是后续教学内容力的分解所遵循的规律。因此，本节有承上启下的作用。

2.在整个中学物理知识体系中，力的合成是解决力学的基础和工具，对牛顿第二定律、物体平衡、动量定理的理解和应用都会产生重要影响，贯穿于物理教学内容的全过程，具有基础性和预备性，是高中物理的基石。

二、学情分析

1.从知识储备上看，代数运算法则在学生头脑中早已形成定势，根深蒂固，而力的合成不满足代数运算，这就造成学生思维断层。如何突破学生思维定势，使学生真正认同理解力的合成的运算法则是平行四边形定则而不是代数运算是本节课成败的关键。

要让学生心悦诚服地接受平行四边形定则，需要学生亲自进行实验探索，增加感性认识，学习科学的探究方法，体验科学的探究过程，从探索和分析的过程中逐步理解和接受新知识，这是实践出真知的要求，是教学的重点和关键。

2.从学生已有具备学习能力看，本节运用的科学探究方法，仅在《伽利略对自由落体运动的研究》一课中有初步的接触。学生对探究环节不很明确，对探究过程进行的实际操作无从下手，这是教学过程中的难点。

三、教学目标

1.知识与技能

（1）能从力的作用的等效性来理解合力、分力的概念。

（2）理解力的合成遵循平行四边形定则，知道合力与分力的大小关系。

2.过程与方法

（1）通过学习合力和分力的概念，理解等效替代法。

（2）通过学生合作探究，初步了解科学探究方法并体验科学的探究过程。

3.情感、态度与价值观

（1）了解合力在生产、生活中的应用。

（2）在探究过程中培养学生严谨和实事求是的科学态度。

四、重点、难点

1.重点

（1）科学探究的过程。

（2）平行四边形定则的理解和应用。

2.难点

（1）对合力与分力间的“等效替代”关系的理解与运用。

（2）实验的设计，平行四边形关系的探究过程。

五、教法与学法

1.教法分析

整个教学过程中体现教师主导、学生为主体的教学原则，结合学生的认知特点，运用伽利略提出的科学研究方法，结合建构主义教学理论，利用已有力学知识和数学知识完成对新知识的构建，逐步实现学生从感性认识向理性认识的过渡，从形象思维向抽象逻辑思维的转变。

2.学法指导

观察、实验、分析、归纳总结、小组合作探究。

概念和规律的形成过程实际上是发现真理的过程，通过概念和规律的形成过程教学，指导学生领悟并学会用等效思想方法探求知识，通过小组合作探究，培养学生分析、交流合作能力、归纳总结能力和语言表达能力。

六、过程设计

（一）引入新课。

（二）进行新课。

1.创设情境

图片展示两个小孩提水和一个大人提水。

引导学生找出这些实例的共性，得出合力、分力的概念和两者之间“等效替代”关系。

启发学生再举例：（曹冲称象，不同马匹拉车……）通过分析事例中等效的效果，加深等效思想的体现和理解，突破学生缺乏感性认识的难点，为下面的探究实验打好理论基础。

2.提出问题

再现图片两小孩提水和一个大人提水，合力与分力的大小关系如何呢？

3.猜想与假设

学生可能有多种猜想：

合力等于分力之和（代数运算的“前知识”影响），合力大于分力（进行过预习，但不一定能真正接受）。

为打破学生对“合成就是求代数和”的思维定式，教师不急于给评价，要进行质疑，要求学生说出依据，应适时提出简化模型，进行启发，引导学生利用手中已有的仪器自己进行实验，切实验证猜想的准确性。

通过分组合作学生自己动手模拟试验演示，切实感受，真正体会到分力和合力不是简单的代数关系，打破学生已有的思维定式，突破教学难点。证实已有知识不能解决问题，激发学生的探求新知欲望。

过渡引导：合力与分力之间符合怎样的规律呢？

4.实验探究

如何进行实验探究，研究的方向在哪？学生面对器材可能会觉得无从下手。为避免学生探究过程的盲目性，此时教师需要给出具有指导性的问题，然后让学生讨论总结，为学生的探究作铺垫。

指导性问题：

（1）实验的目的是什么？

（2）怎样保证合力与分力等效？

（3）力的大小怎样知道？

（4）力的方向怎样确定？

（5）如何准确确定合力、分力的大小和方向？

学生通过讨论和提示，对探究的各个环节印象开始清晰。并制订合理可行的探究步骤。

学生分组实验，互相合作，记录角度合力、分力，及分力方向等。教师巡视解惑。

实验完成，整理好仪器，数据处理。

5.归纳总结

汇报结果，教师补充总结。

得出结论：力的平行四边形定则。

6.应用推广

例题：力F1=45N，方向水平向右，力F2=60N，方向竖直向上，用作图法求解合力F的大小和方向。

引导学生规范作图，得出合力，培养学生科学严谨的作图习惯。阅读教材，自主学习共点力内容。

强调：力的平行四边形定则只适用于共点力。

（三）练习巩固

如果两个分力F1、F2，它们的夹角不定，求其合力的范围。（解法略）

（四）归纳小结

学生归纳：

一种思想：等效替代

一种方法：科学探究

一条规律：平行四边形定则

一种关系：F1-F2≤F≤F1+F2

（五）实践活动布置作业

教材：问题与练习，加深对平行四边形定则和合力与分力关系的理解。

七、教学反思

本节让学生自己动手探究，主要目的是让学生经历探究的过程，初步体验探究的科学方法，改变获取知识的方法，对科学探究的基本环节有一定的了解和体会，希望学生能够在以后的学习中有科学探究的尝试，再通过牛顿第二定律、功与速度关系等内容逐步加深对科学探究的理解和应用。