“学生主体、教师主导”力的合成教学设计.doc

“学生主体、教师主导”的双主互动探究式教学
——《力的合成》教学设计
笔者寄：本节课在2007年镇江大市青年教师基本功竞赛时获一等奖，设计充分体现了物理新课程理念。将复杂的物理知识和思想以形象直观的方式进行展示，取得了较好的效果。
【设计理念】
通过本节教学，不仅要让学生学到基本的物理知识与技能，还要让学生体验科学探究过程，注重学生知识的形成过程和对知识的真正理解。通过探究过程，让学生了解科学研究方法，培养创新意识和实验能力。关注每位学生的发展，培养他们探索自然、理解自然的兴趣与热情，对他们的终身发展产生积极的影响。
【教材分析、学生分析及教学处理】
“平行四边形定则”是矢量运算的普遍法则，学习它不但是研究力的合成与分解的需要，也是为以后学习速度的变化、等矢量运算做准备，但矢量的运算法则对初学者来说是很难跨越的一个台阶，为此可关注以下几点：
1、对于本节教学，改变了过去一贯采用的“验证性”实验教学方式，而采用“探究性”实验教学，让学生在自己原有“同一直线上两个力的合成”的知识基础上，通过“猜测、实验、归纳、总结”的探究过程，自己得出“不在同一直线上的两个力的合成”所遵循的“平行四边形定则”，并让学生在此过程中体会“实验归纳法”。
2、学生对矢量的认识还很肤浅，但只要老师引导得当，注重分析贴近学生生活的实际问题，就目前学生的知识水平而言，教学活动应该会比较顺畅，学生各方面的能力可以得到培养。
3、教材在第一章第2节中已经设置了一个“思考与讨论”栏目，让学生通过对两段互成角度的位移的合成，体验矢量相加的“三角形定则”，虽未提到“平行四边形定则”，但已为后面有关矢量合成的研究埋下伏笔。所以在本节课中，应该加以充分利用，使学生在学习过程中感觉自然、水到渠成。
4、力的合成规律的探究过程依据的是“等效替代”思想，学生只有领悟了这一思想，才有可能以它为指导思想真正理解“平行四边形定则”，才有可能灵活应用。
5、利用实验探究的方法来得到平行四边形定则，一来可以培养学生进行实验探究的能力，二来可以培养学生勇于探索的精神。学生经过这一过程，在一定程度上也提高了运用知识的能力。
【教学目标】
一、知识与技能
1、理解合力与分力的概念，知道什么是力的合成。
2、掌握力的“平行四边形定则”，会用作图法求两个共点力的合力。
3、会定性分析合力随两个分力夹角的变化情况，掌握合力的变化范围。
4、知道共点力的概念，会计算在同一直线上的几个力的合力，会用直角三角形知识计算两个力的合力。
5、能区分矢量与标量，能用力的合成分析日常生活中的问题
二、过程与方法
1、采用日常生活中“等效替代”思想来理解合力与分力的概念，并在这一思想的指导下，通过实验探究来体验 “力的平行四边形定则”的发现过程。
2、采用实验探究的学习方式，通过独立思考与分组讨论等过程，培养学生设计实验、动手操作及观察实验现象的能力，以及分析、综合、归纳的能力。
3、通过课堂实验的设计及操作过程，培养学生利用现有器材设计实验的能力及一些器材的等效替代的实验方法。
三、情感、态度与价值观
1、通过实验探究过程，激发学生的学习兴趣，发挥学生的积极性、主动性和创造性。
2、通过力的合成的研究与规律的发现，培养学生严谨的科学态度，逐步养成用科学方法与科学知识理解和解决实际问题的习惯，提高科学素养。
3、通过分组实验，培养学生合作、交流的能力与团结协作的精神。
【教学重难点】
重点：渗透“等效替代”的物理思想，促使力的平行四边形定则的发现与深刻的理解。
难点：①实验的设计；
②平行四边形关系的发现；
③从“代数和”思维到“矢量和”思维的跨越；
④对合力与分力间的“等效替代”关系的真正理解与灵活运用。
【教学器材】
学生实验用器材：按每四人小组：①木板1块；②白纸1张；③图钉5枚；④细绳2根（两端做好套）；⑤滑轮一组；⑥勾码一组；⑦铅笔1只、三角尺1-2只
【教学过程设计】
一、创设情境、引入课题
1、曹冲称象的故事

2、学生提水和老师提水 3、两根细线吊灯和一根细线吊灯

师生互动：
①三幅图片共同体现了日常生活中的什么思想？
②当物体的受力情况比较复杂即物体被施加了几个力作用，能否用一个力来替代它？
③如果能，那应该如何替代？即替代的前提是什么？是否也存在这种的科学方法和途径？
今天我们共同来探究这个问题。
＜设计说明＞ 引出“等效替代”的思想，是发现力的合成法则的前提，是至关重要的环节。如果这一环节做得不到位，即使“完成”了后面的教学，学生对为什么要进行力的合成、为什么可以进行力的合成、怎样进行力的合成等等问题的理解都是模糊的。所以，“等效”思想需反复强调，以使之深入人心。
教学板书：
（幻灯片）如果一个力作用在物体上产生的效果跟几个力共同作用在物体上产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力（resultant force），而那几个力就叫做这个力的分力（components of force）。

二、实验论证、探究课题
师生互动：
①师：如果两个小孩施加在水桶上的力都是200N，那大人需要施加多大的力才能等效替代？
生：一般回答400N；
生：可能回答小于400N（一般是已预习过的学生或是参加竞赛的学生）
②师：你怎么知道？有科学依据吗？凭直觉得出结论，像亚里士多德了吧？
生：做实验
＜设计说明＞在“伽利略对自由落体运动的研究”一节中曾介绍了伽利略的科学研究方法，在课堂教学中，只要有机会，就应当进一步渗透这些研究方法，以培养学生严谨的科学态度，养成良好的思维习惯，提高实践能力与科学素养。
教学板书：
（幻灯片）科学探究的一般步骤：
提出问题、猜想假设、实验设计、实验探究、分析论证、评估交流、得出结论
探究过程：(分四人小组进行)
①师：给出实验的基本思路（如图所示），并强调如何表示力。（力的图示）

生：分组活动，各自画图进行验证……（要求三力画实线、辅助线画虚线）
＜设计说明1＞这个问题的提出可以强化学生对矢量与标量有本质区别的认识，还可以产生“悬念”，学生急于想知道：两力的合成究竟应怎样进行？有了悬疑，就会激发学生的求知欲，就会产生探求真知的强大动力。这一“悬念”的创设在学生的大脑里立即产生了撞击，思维被迅速地激活，学生的求知欲望油然而生。
＜设计说明2＞通过“学生主体、教师主导”的双主互动探究式教学，使学生在探究的过程中充分发挥学生主体性的同时，又提高课堂效率。避免课堂成为“放鸭式“的麻木探究。
评估交流：
①生：让某一大组部分小组汇报自己的探究结果（提倡学生上讲台利用实物投影进行解说），对比在夹角接近的情况下结果有什么相似之处和区别，分析存在的一些问题。
生：再让其他组各派一两个小组汇报，并进行必要的补充说明。
②师：归纳总结
教学板书：
（幻灯片）力的合成法则——平行四边形定则——三角形定则

三、归纳总结 运用课题
师生互动：
①师：是否任何情况下，物体所受各力都可合成？
生：齐声朗读教材P63有关内容，了解共点力概念，知道力的合成法则适用于共点力问题
②师：作出下面三幅图中的合力，并找出一定的规律（F1 =F2）

θ = 60° θ = 90° θ = 120°
生：三位学生到黑板上作图
＜设计说明＞通过三组力的合成问题的作图和分析，再次强化力的合成所遵循的平行四边形法则。并从中找出合力和分力的关系，得到合力的取值范围。
教学板书：
（幻灯片）当两个分力的大小一定时，夹角越小，合力越大。当夹角为0°时，合力有最大值Fmax＝；夹角越大，合力越小，当夹角为180°时，合力有最小值Fmin＝
（幻灯片）

师生互动：观察两幅图片
1、列宾的一幅巨作《伏尔加河上的纤夫》

2、寓言故事《天鹅、梭子鱼和虾》
“有一次，天鹅、梭子鱼和虾，要把一辆货车从大路上拉回来。他们用绳子套好车，车上装的东西并不重。只是天鹅拼命往云里冲，虾用力往后拖，梭子鱼使劲往池塘里拉。他们用尽了力气，车子还是停在老地方，一动也不动。”

＜设计说明1＞通过两幅图片故事的观察和理解，使学生明白从生活走向物理，再运用物理知识和规律来服务和解释生活的新课程理念。充分体现物理中的STS思想。
＜设计说明2＞通过两幅图片故事的观察和理解，使学生明白心往一处想、力往一处使的寓意，并让同学理解班级凝聚力的来源；真正实现情感和价值观的教育。

四、课堂小结
①师：通过这节课的学习我们发现，力的合成一般不能象标量那样可以用简单的“加减法”进行运算，通过探究我们发现力的合成要按“平行四边形定则”（或“三角形定则”）进行，其实，这一运算法则也是所有矢量运算的普遍法则，因此大家要重视理解，学以致用。
②师：同时通过对共点力合成的科学探究过程，体会到了“等效思维方法”在科学研究中的魅力，同时还体验了类似于伽利略式的科学研究过程。希望同学们能养成科学意识，重视科学研究方法，在将来的学习和工作中能有所建树。
五、承前启后
①师：（实验演示）一个重物穿过一根细绳竖直挂起，并逐渐增大夹角，当夹角达到一定大小时，绳断。
生：为什么绳断？为什么？课外值得研究一下。
＜设计说明＞通过这一小实验，再一次让学生感悟到合力与分力的关系。同时，也为下一节“力的分解”预设了一个值得研究的活题材。

【布置课后练习】略