《力的合成》中传统实验与数字实验的契合

蒋小禹

1教学设计

力的合成是解决力学问题的基础和工具，不管是普教课程还是职教课程中的《力的合成》，在力学中都有着相当重要的地位。在课程教学设计中，不管是采用探究式还是验证式，都要涉及到力合成平行四边形定则的实验。

随着现代数字化实验系统的出现，力传感器的使用使力的合成实验显得高效、快速与明了。但是传统实验器材简单，课堂效果好且学生容易理解接受。直接放弃传统实验而采用数字化实验又显得过于高大上，如何使传统实验与数字化实验有效契合，笔者做了如表1所示的教学设计。

（1）介绍实验器材；

（2）引导学生设计探究实验步骤；

（3）指导学生按照学案中的实验要求进行实验探究，教师巡回指导，纠正实验中的问题；

（4）数据分析：指导学生用作图法画出分力的图示，与合力的图示进行比较，初步得出感知，分力与合力可能满足力的平行四边形定则；

3.对学生实验探究过程进行评价：

（1）对学生的实验探究过程操作进行评价；

（2）对每组学生的实验步骤进行简单的评价。学生小组合作、讨论、回答。然后把步骤写到学案后面报告中，按学案要求，小组合作，进行实验。

把学生分组，进行实验探究，按照教师预设的探究要求进行，每组做不同的情况，根据学生的特点，对教材进行了处理。

验证

实验

得出

规律

用力传感器代替弹簧测力计进一步验证平行四边形定则的正确性

1.验证实验：

（1）介绍实验器材：数据采集器、力传感器、笔记本电脑、朗威DISLab通用软件、DISLab力的合成分解实验仪器、小细绳等。

（2）实验原理：分力与合力满足平行四边形定则。

（3）实验过程：组装器材，把数据线通过数据采集器上接到电脑USB接口上，用细绳拉住力传感器，在细绳的打结处向下方引出一根细绳，并挂上两个钩码，转动力矩盘，读出角度，从电脑软件中读出数。

（4）实验分析：从电脑软件中，可以直接读出两个分力的实测值，与软件计算得出的两个分力的理论值几乎相等，误差比较小，从而验证了平行四边形定则的正确性。

2.实验分析：通过对比分析，发现学生的探究性实验主要是因为误差的存在。

3.得出结论：力的合成满足平行四边形定则。互成角度的两个力的合力，是用表示两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向。这就是平行四边形定则。

两名学生与教师一起参与实验过程，其他学生观察实验，并思考与书本实验的不同之处，总结规律。对书本的实验进行改进，利用多种方法探究力的合成。用力的传感器进行力的合成实验，是利用先进技术进行实验探索思想。

2小结

从学生利用传统实验的自主探究，再利用先进的朗威数字化教学系统进行的师生共同验证，把做为难点的力的平行四边形定则较好地推导得出。传统实验与现代数字化先进的实验在整个过程中有了一个较好的契合，使整个课堂显得既有历史感与又有时代感。