共点力的合成[上学期]

高中物理“共点力的合成”案例分析
“共点力的合成”案例分析
---实验探究在新课程教学中的实践
新的一轮课程改革，伴随着新世纪的脚步，踏入我们的生活，新的教学理念给我们又提出更高的要求。新课程标准和教材突出了对学生素质的全面培养，突出了教学的个性化、多样化、综合化，突出了知识建构的过程，尤其是在教学的方法上，强调了科学探究。将科学研究领域的探究方法引入课堂，使学生通过类似科学家的探究过程理解科学探究的本质，培养科学探究能力的一种特殊的教学方法。又称“发现法”。这种教学法要求在教师的启发诱导下，通过学生的亲自参与，经过探究活动，由学生主动去发现概念、规律。在这种形式的学习过程中，学生不仅学到了知识，更重要的是学到了获得知识的过程与方法。所以发现法的基本精神就是组织和引导学生自己去探索、去发现。教育家布鲁纳认为：“科学家的工作是发现，学生的学习也是一种发现，都是创造性的智力活动，性质一样，只是程度的深浅不同而已。发现不限于寻求人类尚未知晓的事物，确切地说，它包括用自己的头脑亲自获得知识的一切方法。”他提出要从儿童好奇、好问、好动的心理特点出发，在教师的指导下围绕一定的问题，依据教师和教材提供的材料，通过学生积极的思
共点力的合成是高中物理力学部分的重点内容，学生较难理解；我通过从生活现象入手，通过一些常见的共点力事例去理解(如挂在墙上的画绳子的拉力，拉船的纤夫的拉力等等他们最终的作用都集中于一点)，这样把学生对共点力的理解从抽象变为直观，把生活搬入课堂，学生理解起来也不难了，而且让学生感悟到物理与自然，物理与生活，物理与科学的紧密联系。让学生在生活中去发现问题，从生活中去得到知识，去构建知识，而不是轻易的去‘给予’知识。
对多个力的合成我主要通过演示实验和学生实验，提出要研究的中心课题或要执行的具体任务，针对要解决的问题，提供基本素材，设置探讨的环境，“制造”情景、矛盾，让学生经常处在需要“想一想”、还有“毛病”要改善等思维状态中，刺激求知欲。引导和启发学生注意观察，帮助学生发现主要的东西；对学生实验，积极创造条件，通过实验满足学生成为“发现者”愿望；由学生总结出学习结果。当然对实验技能、操作、注意，给以必要的指导。再经过组织学生讨论，去发现存在的问题，让学生在讨论与交流中去解决问题，并经过练习让学生去认识和发现自己的不足，教师的讲解主要放在知识重点、难点上，已发生教学过程中的反馈信息、评价等。确保学生所学知识系统和规范。讲解形式视教学实际情况而定。
案例：高中物理必修1（山东版）第五章《力与平衡》中，第一节力的合成的学习，教学（局部）过程如下：
1、 情景(用课件出示图片，图中画框受的拉力与各纤夫的拉力都有何共同的特点？让学生观察，引出共点力的概念)
2、 阅读课本（87页），再通过问题提纲，使学生发现本课的主要内容：
　(一)、问题提纲：
1、图中画框受的拉力与各纤夫的拉力都有何共同的特点？
　　2、什么是共点力？
3、如果条件允许，以上情况可用一个力来分别替代他们这些力的效果吗？
　　(引导学生去发现这些力都有一个共同的作用点，再引导出共点力的概念：象这样几个力同时作用在物体上的同一点或者它们的作用线相交于同一点，我们就把这几个力叫做共点力。)
　　对以上的问题，学生由于生活的经验很容易理解，所以在此基础上再引出合力与力的合成的概念可说水到渠成。
　 4、在初中，我们学过同一直线上两个力的合力，与两个力的大小、方向两个因素相关。而象以上互成角度的两个力或多个力的合力跟哪些因素有关呢？
　 (二)、通过问题提纲，帮助学生设计实验，发现探究
　　 1、互成角度的两个力的合力与分力的大小、方向是否有关？如果有关，又有什么样的关系？我们通过实验来研究这个问题。首先，应该确定两个分力的大小、方向；再确定合力的大小、方向；然后才能研究合力与两个分力的大小、方向的关系。
　 2、那么怎样确定两个分力 、 的大小、方向呢？
　 (启发学生：用弹簧秤测量分力的大小，分力的方向。)
　　[讲解弹簧秤的使用]
　 在使用弹簧秤测量力的大小时，首先，要观察弹簧秤的零刻度及最小刻度，同时要注意弹簧秤的正确使用及正确的读数方法。
　 确定分力的大小：（边演示边讲解两人如何分工合作）一位同学用两只弹簧秤分别钩挂细绳套，同时用力互成角度地沿规定的方向拉橡皮筋，使橡皮筋的另一端伸长到O点；另一位同学用记号笔分别在相应位置记下两个弹簧秤的读数。就是分力的大小。
注意：拉动橡皮筋时，要使两只弹簧秤与木板平面平行。
　现在，请同学们观察M点有没有固定橡皮筋，规定的方向是不是明确，记录用的油笔有没有？用铁夹子将木板固定在桌上。
　 都准备好之后，左边同学拉橡皮筋，右边同学读数并记录数据，测量两个分力的大小，测量完之后请举手！
[指导学生进行分组实验]
提问：怎样确定合力F的大小、方向呢？
引导学生：用一只弹簧秤通过细绳套也把橡皮筋拉到位置O，弹簧秤的读数就是合力的大小，细绳的方向就是合力的方向。
确定合力的大小和方向：一位同学用一只弹簧秤通过细绳套也把橡皮筋拉到位置O，另一位同学用记号笔记下细绳的方向，并在相应位置记下弹簧秤的读数。这就是合力的方向、大小。注意前后两次实验O点应该重合。
现在，请右边同学拉橡皮筋，左边同学读数并记录数据，确定合力的大小和方向。
　　[视察学生实验情况]
到此为止，我们已经确定了两个分力以及它们的合力的大小、方向。为了弄清楚两个力的合力与分力的大小、方向的关系，我们可以用力的图示法形象地将分力和合力的大小、方向表示出来。
[数据处理]
l)、用力的图示法分别表示分力及合力：选择适当的标准长度（3cm长的线段表示IN力），利用三角板，从O点开始，用力的图示法分别表示两个分力及合力的大小、方向。注意标准长度要一致。如图所示，有向线段OA、OB、OC分别表示两个分力及合力。
　　
　　
　　现在，请同学们用力的图示法将自己测量的分力和合力分别表示出来。
提问：分力的大小分别等于多少？合力的大小等于多少？
　　进一步提问：由此看来，互成角度的两个力的合成，不能简单地利用代数方法相加减。那么合力与分力的大小、方向究竟有什么关系呢？
　　同学们仔细看看，O、A、C、B的位置关系有什么特点？
　　（引导同学猜出）
　　O、A、C、B好像是一个平行四边形的四个顶点。OC好像是这个平行四边形的对角线。
　　教师解说：OC好像是这个平行四边形的对角钱，这毕竟是一种猜测，究竟OC是不是这个平行四边形的对角线呢？我们可以以OA、OB为邻边作平行四边形OACB，看平行四边形的对角线与OC是否重合。
　　2)、用两个三角板，以表示两个分力的有向线段OA、OB为邻边，用虚线作平行四边形OACB。
　　（示范。强调邻边，利用两个三角板作平行四边形。）
　　现在请同学们以自己所得的OA、OB为邻边，作平行四边形，并连接OA、OB之间的对角线。
　　3)、同学操作，教师指导，选出典型，投影讲评。
　　4)、比较平行四边形的对角线和合力，发现对角线与合力很接近。
　　5)、四组同学所得结果都是结论4），教师所得实验结果也是结论4），那么结论4）是不是普遍的呢？
　　6)、经过前人们很多次的、精细的实验，最后确认，对角线的长度、方向，跟合力的大小、方向一致，即对角线与合力重合，也就是说，对角线就表示 、 的合力。
　
可见求互成角度的两个力的合力，不是简单地将两个力相加减，而是（可以）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，如上图所示。
　　提问：有没有同学实验结果是对角钱与合力相距比较远
　　有这种情况很正常，一个规律的得出，是由很多人在很长时间里，进行了许多次实验，才能总结出来，并要经得起实践检验。因此，一个规律，并不是通过一次实验就能得到的。如果有同学实验结果是对角线与合力相距比较远，不要着急，课后同学们可以一起来看看问题出在哪里。
　　四、通过小结和CAI课件的演示对学生的发现给予肯定的评价。
　　（l）互成角度的两个力的合成，不是简单地利用代数方法相加减，而是遵循平行四边形定则。即合力F的大小不仅取决于两个分力 、 的大小，而且取决于两个分力的夹角。
［电脑演示］　
　 现在，就来观察一下合力与分力大小、方向关系的动态情景。
１、合力F与两个分力F1、F2的大小的关系；
２、合力F与两个分力F1、F2的夹角的关系；
３、如果两个分力的大小分别为F1、F2，两个分力F1、F2之间的夹角为θ，当θ＝０°时，它们的合力等于多少？当θ＝１８０°时，它们的合力又等于多少
　　 教学说明
　　《力的合成》这一节课，我一改传统教学中的“验证性”实验教学方式，采用“探索性”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”的完整过程，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”。与此同时，为了提高学生的学习品质，我们还提出了方法目标和德育目标。让学生在建立“平行四边形定则”的过程中，体会到“实验归纳法”的一般原则；以学生为主体，教师参与的原则展开教学。