力的合成问题式教学设计

摘 要 力的合成是中学物理一节十分重要的内容。本节课的物理教学设计突破传统、单一的教学方法，在学生理解等效的基础上，一方面教师积极引导，另一方面学生通过多种实验仪器自主探究，最终通过总结能得到正确结论。

关键词 物理；力的合成；实验仪器

中图分类号：G633.7 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）03-0132-02

1 授课内容

《普通高中课程标准实验教科书·物理（必修1）》（新人教版）第三章第四节“力的合成”。

2 三维教学目标

知识与技能目标 知道合力与分力、力的合成、共点力的概念；能理解合力与分力之间的等效思想；能通过探究（或验证）掌握平行四边形定则，会用矢量相加法则解决生活实际问题。

过程与方法目标 在充分认识教材重要性与学生前概念的基础上，通过情境创设与问题提问，让学生形成认知冲突，在学生现有的知识水平不能解决问题的时候，教师利用巧妙的实验与话语引导，通过师生合作，从而发现规律，让问题得以解决。最后通过课堂总结让学生体会到规律的重要性以及本节课所要渗透的物理思想和方法。

情感态度与价值观目标 学生通过积极探究总结规律，能用规律解决实际问题，从而加强自信，形成克服困难、积极进取的良好态度。同时，教师通过对学生实验给予方法指导，让学生养成良好的思维习惯与科研品质。

3 教材分析

等效思想方法是高中常用的物理方法之一，教材通过等效的思想引出合力与分力概念。此外，矢量运算法则也在这一节，学过的位移、速度、加速度、力都要遵循矢量运算法则，所以本节课对思想方法的理解、对规律的探究与验证显得十分重要，因为学生只有掌握了这些规律，才能够分析实际问题。

4 学情分析

学生虽然已经学习过几种基本矢量，如位移、速度、加速度以及常見的3种力，但是对矢量仅仅是一个十分浅显的认识。学生目前只掌握了同向与反向力的合成运算，对互成角度的力的合成没有概念，遇到实际问题不能有效解决，所以这节课无论如何，对学生来说是一个认识上的飞跃。

目前学生已有二力平衡概念，知道物体静止时所受合力为零；学生已经学习过力的图示，知道如何画出一个力。

5 教学准备

实验器材：

1）方木板、坐标纸、图钉、弹簧测力计、细绳套、橡皮条、直尺、量角器；

2）方木板、坐标纸、图钉、弹簧测力计、细绳、橡皮条、直尺、小钩码量角器；

3）力的合成成演示仪。

6 教学过程

引入新课

问题1：作用在一物体上的3 N和7 N的两个力从作用效果来看，是不是相当于给物体施加了一个10 N的力？

问题2：（展示河岸上的两队纤夫拉船）纤夫怎样拉船比较省力一点儿？

师：下面，我们就要通过本节课的探究，把这两个问题分析得更清楚、更彻底。

新课教学

1）合力与分力。教师先用两个弹簧测力计互成角度地吊起一个200 g砝码。

问题3：可不可以只用一个弹簧测力计拉起砝码呢？

答：可以。

师：一个弹簧测力计与两个弹簧测力计都能提起砝码，那么它们的作用效果是相同的。我们就根据它们之间的等效关系，把力分为合力与分力（带领学阅读课本61页合力与分力的概念，同时手书力的合成概念）。

2）如何探究合力与分力关系。

问题4：我们开始提出的两个问题实际上就是对分力与合力要进行定量研究，找出它们之间的关系，这才是我们这节课的主要目的。我们知道对于一桶水而言，无论使用几个力，只要能把它提起来，力的作用效果就是相同的。那么对于作用在一根橡皮条上的力来说，力的作用效果又如何去判断呢？

生：看橡皮筋的伸长量。

师：我们怎样知道合力与分力的大小？

生：用弹簧测力计读数（教师还要启发学生，若没有弹簧测力计，也可以通过带质量的钩码知道力的大小）。

师：我们怎样知道合力与分力的方向呢？

生：根据橡皮条与绳子的方向。

3）学生实验活动。

①实验方案。

实验目的：探究合力与分力关系。

实验出发点：合力与分力具有等效性。

如何实现合力与分力等效：利用橡皮条伸缩长度。

如何知道分力大小：利用弹簧测力计。

如何知道分力方向：记下细绳的方向

②学生实验活动。

第一组实验器材：方木板、坐标纸、图钉、弹簧测力计、细绳套、橡皮条、直尺、量角器。

第二组实验器材：方木板、坐标纸、图钉、弹簧测力计、细绳、橡皮条、直尺、小钩码量角器。

第三组实验器材：力的合成成演示仪（学生可根据实验说明做实验）。

学生分为3组，使用不同实验仪器按照操作说明进行实验。

4）教师指导活动。

①根据力的作用效果相同，及时标记“O”点位置与力的方向。

②做出力的图示，选取标度要适合，尽可能多地利用白纸。

③由于实验器材不同，有的学生可能很快就会发现规律。比如使用力的合成演示仪的一组学生很快发现力的合成规则，即合力与分力能构成平行四边形，此时教师应鼓励他们使用其他器材多做几组实验，再来验证自己的结论是否正确。

④有的组做出来合力与分力后，经过连线发现很接近平行四边形，而且有的学生更愿意相信合力与分力就满足平行四边形规律，所以教师要建议学生交换实验器材，最好用力的合成演示仪再做实验。

⑤还有的学生作图后，由于误差较大，一时难以发现规律，这时教师应该再次指导他们减小误差的方法，养成谦虚谨慎的实验态度。

5）实验结果讨论。经过3种不同的实验，发现合力与分力基本构成平行四边变形。由于实验总是存在误差，但是如果把误差能控制到很小范围内，还是能够发现规律。科学家也是经过不断地进行实验仪器改进与大量的实验，证明了合力与分力满足平行四边形定则（手书）。同时，这节课所做的所有实验以及平行四边形定则都建立在一个基础上，这就是共点力（手书并带领学生阅读课本63页的共点力）；今后要学习的受力分析，基本上是对共点力的受力分析。现在来解决本节课刚开始提出的问题。通过多媒体展示图1，其中F表示合力，其他表示分力。

由于合力F不变，由图中可以发现，随着分力的夹角的增大，分力在逐渐增大，因此，两队船夫拉船，绳子与河岸方向的夹角越小越省力。通过本节学习可以知道，任意两个力或多个力的合成，不是简单地把几个力算数相加，而要遵循平行四边形定则。

7 板书设计

1）力的合成：求几个力的合力的过程。

2）平行四边形定则：两个力合成的时候，以表示两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线表示合力的大小和方向。

3）共点力：如果一个物体受到两个或更多力的作用，有些情况下这些力共同作用在同一点上，或虽不作用在同一点上，但它们的延长线相交于一点，这样的一组力叫作共点力。

参考文献

[1]闫广钱.谈“力的合成”的探究式教学设计[J].物理教学探讨，2004（6）：7-8.

[2]詹国荣.“力的合成”的教学设计[J].物理教学探讨，

2008（5）：11-13.

[3]普通高中课程标准实验教科书·物理（必修1）[M].北京：人民教育出版社，2010.

作者：任森，贵州师范大学物理与电子科学学院，研究方向为学科教学（物理）（550025）。