【《力的合成》教学的案例探讨】照片合成案例

《力的合成》教学的案例探讨

● 教材分析 本课是在学生了解力的初步概念和常见力的基础上，研 究多个力的合成问题，它是前几节内容的深化。高中必修本 （必修1）安排这节课的目的，主要是从等效代换思想出发， 理解合力、分力的概念；
体会实验探索物理规律的方法；
并 初步掌握用平行四边形求合力的方法。

物理是以实验为基础的科学，本节课充分体现了物理学 的这一特点。平行四边形定则不仅是力的合成必须遵循的定 则，也是所有矢量合成的普遍定则，是重点、难点。因此学 好本节内容，将为学生以后学习矢量及运算奠定良好的基础。

● 学生分析高一学生刚接触矢量，对矢量的运算没有任何感性认识， 没有任何生活经验可供借鉴，他们习惯的是仅有大小没有方 向如质量、体积等物理量之间的代数运算。对高一学生来说， 力的合成法则是一个难关。因此在教学过程中，要注意增加 学生的感性认识。实验是学生学习物理知识最符合认知规律 的方法。

随着新课程的实施和推进，学生对于科学探究尤其是实 验探究已经积累了一定的体验和认识，能够勇于发表自己的 看法，良好的学习习惯和课堂氛围也为学生自主探究力的合 成法则提供了保障。

● 教学目标 知识与技能目标：理解合力与分力的概念，知道什么是 力的合成；
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。

过程与方法目标：体验实验探究的学习方式，培养学生 设计实验、动手操作、分析实验现象的能力。

情感态度与价值观目标：通过实验探究过程，激发学习 兴趣，发挥积极性、主动性和创造性，培养合作、交流的能 力与团结协作的精神。

● 教学环境与准备 多媒体教学网络、实物投影、朗威DIS实验室软件、几 何画板；
实验器材：朗威DISLab数据采集器、力的传感器、 方木板、弹簧秤（2个）、橡皮筋、白纸、细绳套、刻度尺、图钉、量角器、圆规。

● 教学过程 1.创设问题情境，引出概念 情境1：教师提前在学生进入教室的必经之路放上一个 杠铃，观察学生的反应。

师：有的同学迈过挡路的杠铃（视而不见），而许梦洋 和张琛两名女同学合作来把杠铃提起……这时卜凡同学赶 紧过来一个人把杠铃提起放到墙角。这就是素质！（学生鼓 掌）。

从力的作用效果上看两次一样吗？ 生：力F1和F2共同产生的效果与力F产生的效果相同。

师：由于力F产生的效果与力F1和F2共同产生的效果相 同，力F就叫做力F1和F2的合力，F1和F2叫做力F的分力。这 种“等效替代”的方法是物理学中常用的方法。

板书：一、概念：分力（几个力）合力（一个力） 设计意图：通过实践体验，激发学生学习兴趣，引导学 生体会“等效替代”的方法。

2.温故知新，提出探究问题 师：如果两个同学施加在杠铃上的力都是200N，那么一 个同学需要施加多大的力才能等效替代？ 生：400N，根据初中学习过（同一直线上）的二力合成 的规律：二力同向F＝F1＋F2 二力反向：F＝F1－F2师：当两个力有夹角时结论又如何呢？ 情境2：利用力的传感器演示（显示各力的大小） 学生观察实验数据后得到两个力的合力跟这两个力不 是简单的代数和运算，产生疑惑，求知欲油然而生。

设计意图：由特殊情形延展至互成角度的二力合成，变 直接给出结论为实验探究，激发学生的学习兴趣。

3.新课讲解，展开实验 师：怎样寻找合力与两个分力的关系呢？请同学们利用 桌子上的实验器材，结合思考问题，设计方案，寻找合力与 两个分力的关系。（通过电子白板展示下图） 思考：
（1）怎样才能保证两次作用效果相同？ （2）用什么方法确定分力F1、F2及合力F的大小和方向？ （3）需要记录什么？ （4）实验步骤怎样？ 设计方案：学生分组讨论，利用实验台上现有的仪器来 设计探究的实验方案。教师巡视指导。

分享交流：学生展示实验方案，其他小组相互补充和完 善后，形成探究方案。利用电子白板分析实验原理、找出需 要测量的物理量及所需的实验仪器，简单写出实验步骤。

4.教师给予适当的评价 设计意图：学生通过讨论利用已有的知识、结合所给的 器材设计出实验方案，明确实验目的、原理、器材、步骤，加强对学生薄弱环节——实验设计能力的培养，同时训练学 生用物理语言表达问题的能力和知识的迁移能力，提升学生 的素养。

实践操作：学生依据此方案进行分组实验探究（结合温 馨提示），教师巡视、指导。

温馨提示：
（1）要注意弹簧秤的最小分度、是否校零，读数时应 注意估读。

（2）拉橡皮条时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板 且与木板平面平行。

（3）用两个弹簧秤拉橡皮条时，要描下O点位置和两条 细绳的方向，并记录下两个弹簧秤的读数。用一个弹簧秤拉 橡皮条时，仍应使节点到达O点，要描下细绳的方向，并记 录弹簧秤的读数。

学生代表利用多媒体网络通过电脑展示实验成果。

师：观察合力与分力的矢量图形，猜想它们可能满足的 图形规律是什么。

学生运用发散思维观察实验图形。在教师的启发下，利 用添加辅助线的方法，形成探究方案，学生互评。教师利用 实物投影展示。

师：请大家改进方案，观察并猜想四边形AOBE有什么特 点。

生：经观察发现AOBE像平行四边形。师：到底“是”还是“像“呢？ 学生利用尺规严格做出以两力为边的平行四边形，比较 F与所夹对角线F′。

教师将若干学生的结果贴于黑板上，转换到电子白板上， 便于每个学生观察、思考。得出结论，在误差允许的范围内， 合力与分力的矢量图形是平行四边形。

设计意图：学生经历了“提出问题→猜想与假设→交流 与合作→设计实验→实验探究→分析数据与论证→得出结 论”等一系列过程，亲身体会到科学探究的过程，并培养学 生养成严谨、细致、耐心的实验修养。培养学生实事求是、 尊重客观规律的科学态度，让学生体会到实验在探索物理规 律中的作用。在学习活动中，学生成功演绎了真理发现的过 程，突破了难点，并实现了过程和方法目标。

5.归纳总结 师：求几个力的合力叫做力的合成。（板书：§5、力 的合成）如何求两个分力的合力呢？ 生：用图形法：以两个共点力F1和F2的线段为邻边作平 行四边形，这两个邻边所夹的对角线表示合力F的大小和方 向。

师：力的合成遵循平行四边形定则（通过电子白板展示）。

（板书：平行四边形定则） 课堂小结：学生总结自己的收获，教师加以评价。

情境3：有大小一定的两个分力F1、F2（F1>F2），它们的夹角为θ，思考下面的问题：
（1）当角度由0度增大到180度的过程中，合力F的大小 怎样变化？ （2）什么情况下合力最大？最大值是多少？什么情况 下合力最小？最小值是多少？合力的取值范围如何？ （3）合力一定比分力大吗？ ● 教学反思 本节课我觉得比较好的方面是：通过日常生活实例创设 问题情境，直接切入问题，进一步加深对合、分力的认识， 同时又体会了等效的思想方法。

利用所给的DIS传感器创设了一个实验环境，先让学生 直观体验、亲身感受，获得感性认识，后提出问题：互成角 度的两个分力与合力之间的关系是什么？学生探讨实验方 法、交流并实施，通过电子白板展示实验方案和利用多媒体 网络展示实验成果，得出合、分力之间遵循的图形规律，从 而逐步逐层来突破难点。

电子白板支持了整个课堂和学生个体的知识建构。它时 而作为信息展示的平台、时而作为师生互动的平台、时而作 为资源管理平台，使学生获得了实践参与的机会。课下电子 白板作为再生资源平台，其录播系统，将课堂上整个教学过 程采集为视频文件，形成生动而丰富的再生资源，用于支持 教师的反思、家校协同教育。

在这节课中学生的活动较多，教师要注意控制好时间。在学生讨论合、分力之间的图形规律时，由于舍弃了传统的 演示实验，造成学生思维的障碍，不能顺利地得出正确的结 论，这是比较遗憾的方面。

点 评 本节教学设计充分利用信息技术将多种媒体有机结合 起来。信息量大，内容丰富，师生、生生互动方便、快捷， 教学效果好，是一节比较成功的物理课。

首先，借助传感器、多媒体教学网络、实物投影、朗威 DIS实验室软件等技术手段，围绕学生的“学”而展开教与 学活动，以研究性学习为学习方式，以科学探究活动为载体， 为学生创设了一个乐学善思、敢于尝试、大胆探究的学习空 间。

其次，学生在动脑动手，合作探求合力与分力之间关系 的实验研究中，结合即时性信息双向交换、交流互动与鲜活 的生成性资源共享，顺利掌握了合力与分力间的图形规律， 体验了科学研究的乐趣，体会了科学研究的方法，有效地突 破了教学上的一系列知识难点，向“自主、探究、合作”的 新型教与学方式迈进。

另外，教师准确地把握了网络环境与学科研究性学习内 容的结合点，不仅依据课程标准，较好地达成了本节内容的 三维目标，而且发展了学生的学习能力，提高了学生的整体 素养，避免了纯粹为整合而“作秀”的弊端，真正实现了信 息技术手段为物理学科教学实实在在的服务。