摘要：“力的合成”是高中物理的重要基礎(chǔ)內(nèi)容。 本課程的教學(xué)重點是理解“等價替代”的物理思想。 學(xué)生通過生活實例了解分力、合力、共點力的概念，形成物理概念。 通過自主探索共點的綜合方法，學(xué)生體驗科學(xué)思維和科學(xué)探究的過程，增強(qiáng)科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感。
關(guān)鍵詞：高中物理教學(xué)； 力量的綜合； 教學(xué)設(shè)計
構(gòu)建有效的思維課堂，提高學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，是物理課堂的主線和目標(biāo)。 本文以《力的合成》為例，在教學(xué)中讓學(xué)生通過現(xiàn)實生活中的實例來理解物理概念并形成物理概念； 通過獨(dú)立的實驗探究，體驗科學(xué)思維和科學(xué)探究過程，增強(qiáng)科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感。
1、教材整合與參考
考試大綱對“力的合成”有二類要求，新課標(biāo)要求通過實驗探索求合力的方法。 在課堂實施中，可以以教材為基礎(chǔ)但不限于教材高中物理彈簧的應(yīng)用視頻，可以根據(jù)學(xué)生的邏輯思維稍作調(diào)整。 人民教育出版社出版的必修教材《力的合成》用生活實例“一個成年人用的力和兩個孩子用的力”提水效果相同，讓學(xué)生體驗??等價代入并引入合力和分力的概念。 概念，利用兩次拉伸橡皮筋的相同效果來“探索求合力的方法”，得出合力滿足平行四邊形法則的結(jié)論，最終提出“共點力”的概念。 但按照邏輯思維，我們首先應(yīng)該理解共點力的概念，然后探索求共點力合力的方法。 因此，可以對教材進(jìn)行簡單調(diào)整，形成一條知識線：分力、合力→公共點力→平行四邊形法則。 教學(xué)中可以借鑒美國高中物理教材《——s》-s。 在探索相互成角度的共點力的合成方法時，使用兩個彈簧測力計和重錘進(jìn)行實驗，猜測合力與兩個分力大小之間的關(guān)系以及是否滿足F1+F2= F可以通過初步實驗觸發(fā)學(xué)生對他們原有理解的影響。
2、有效思維課程的設(shè)計與實施
1.精心設(shè)計介紹環(huán)節(jié)，與學(xué)生一起參與，體驗物理的神奇力量。
課前，老師可以和學(xué)生一起做實驗：人拉車。 一輛車?yán)镒邆€人。 當(dāng)三個女孩沿著繩子筆直的方向用力拉車時，車就很難拉了。 當(dāng)一個女孩沿著豎繩拉動時，汽車就可以輕松拉動。 學(xué)生親身體驗實驗過程，感受物理在生活中的神奇力量，激發(fā)探索欲望。
2.尋找生命本源，理解等價替代的物理思想，形成物理概念
由于分力和合力的等效替代關(guān)系在物理思維中比較抽象，因此可以在課堂上進(jìn)行實驗，由兩個女生舉重物，一個男生舉重物。 從效果上看，一個男孩提水的力和兩個女孩提水的力是相同的，所以可以用一種力來代替這兩種力，然后引導(dǎo)學(xué)生說這個力和這兩個力力量是“對等”的“有效替代”關(guān)系。 從生活中常見的例子出發(fā)，加深學(xué)生對“等價代換”物理思想的理解，理解合力與分力的等價代換關(guān)系，為本課重點探索兩種力的合成方法做好準(zhǔn)備彼此成一定角度。 好伏筆啊根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)實例和原有認(rèn)知，提出分力、合力、共點力、力合成等相關(guān)概念。 不僅生動地解釋了相關(guān)概念，而且為探索求合力的方法提供了思路。
3、引導(dǎo)學(xué)生突破線性思維，形成二維思維，體驗科學(xué)思維。
學(xué)生探索求合力的方法時，首先求解合力與同一直線上分力的關(guān)系。 學(xué)生在初中學(xué)習(xí)力平衡。 對于共線的情況，他們可以通過代數(shù)運(yùn)算輕松找到。 這屬于認(rèn)知中的線性思維。 在同一條直線上完成從代數(shù)運(yùn)算到向量運(yùn)算。 但這種邏輯思維對學(xué)生接觸向量運(yùn)算造成了很大的干擾和障礙，因此突破這種線性思維，形成二維思維是本課的一個重點。 在探索成角度力的合成方法時，由于矢量運(yùn)算比較抽象高中物理彈簧的應(yīng)用視頻，我們可以先類比速度的矢量運(yùn)算，讓學(xué)生有一個初步的認(rèn)知，然后根據(jù)等價的思想完成實驗合力和分力的替代。 從線性思維到扁平化思維的轉(zhuǎn)變與突破，體驗科學(xué)的思維過程。
4、設(shè)置疑問和猜想，引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突
為了有效地從線性思維過渡到平面思維，課堂上可以采用演示實驗的方式。 由于合力和分力有等價替代關(guān)系，猜測是否F1+F2=F，然后用一個彈簧測力計和兩個彈簧測力計拉鉤碼，保證兩次效果一樣。 此時，學(xué)生閱讀彈簧測力計的讀數(shù)，發(fā)現(xiàn)實驗結(jié)果與我們的猜想相矛盾，形成認(rèn)知沖突，激發(fā)認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力，激發(fā)了學(xué)生進(jìn)一步探索角力合成方法的積極性。 環(huán)環(huán)相扣，一步一個腳印。 通過這個簡單的實驗，學(xué)生可以體驗探究式學(xué)習(xí)的六個過程：提出問題（是否F1+F2=F）、猜測（F1+F2=F）、制定實驗計劃、實驗操作、得出結(jié)論、溝通與評價并制定進(jìn)一步的實驗方案。 學(xué)生在通過物理實驗進(jìn)行科學(xué)探究的過程中，提高思考問題、制定問題解決方案和進(jìn)行獨(dú)立探究的能力，培養(yǎng)良好的物理思維。 借助本實驗，學(xué)生可以感受到矢量運(yùn)算與之前學(xué)過的代數(shù)運(yùn)算的不同，打破思想堡壘，為進(jìn)一步實驗探索角力的合成方法做好準(zhǔn)備。
5.優(yōu)化物理實驗探索，體驗有效的科學(xué)思維過程，提升物理核心素養(yǎng)
本課的重點和難點——設(shè)計實驗，可以通過探索兩個相互成角度的力的合成方法來實現(xiàn)。 首先，設(shè)計思考環(huán)節(jié)。 隨著問題的推進(jìn)，學(xué)生經(jīng)歷了深入的科學(xué)思考過程，形成了本課探究實驗的主線。 討論的核心問題：如何利用手頭的設(shè)備求出兩個分力以及對應(yīng)的合力？ 如何記錄分力和合力的大小和方向？ 如何準(zhǔn)確表達(dá)兩個分力和合力的大小和方向？ 如何表達(dá)合力的大小和方向與分力的大小和方向之間的關(guān)系？ 這些思考問題貫穿本課的主線，探索兩種相互成角度的力量結(jié)合的方法，困難將一一克服。 學(xué)生在思考過程中需要深刻理解等效替代和力的矢量性的物理思想。 因此，要保證橡皮筋產(chǎn)生相同的效果，需要將橡皮筋沿同一方向拉伸到相同的長度。 這個過程可以突出本課的重點——等價替代的思想。 為了減少記錄力方向時的實驗誤差，采用追點法記錄方向。 提出問題，引導(dǎo)學(xué)生畫出力圖來表示分力和合力。 為了減少操作造成的錯誤，學(xué)生應(yīng)明確注意事項，認(rèn)真進(jìn)行實驗。
6.找出合力與分力的關(guān)系，分析多維度的幾何特征，走科學(xué)探究的過程
探索成一定角度的力的合成方法——平行四邊形法則是本課的教學(xué)難點。 通過拉伸橡皮筋產(chǎn)生同樣的效果，得到合力和分力，并以圖形方式表示力。 采用開放式問題探究模式，引導(dǎo)學(xué)生尋找它們之間的關(guān)系，啟發(fā)學(xué)生從尺寸、角度、圖形、幾何關(guān)系等多個角度觀察和分析，使學(xué)生能夠分析根據(jù)自己的實驗結(jié)果。 提出一些猜想并尋找共同點，而不是直接得出平行四邊形的結(jié)論。 高中生有較強(qiáng)的觀察和分析能力。 他們可以利用數(shù)學(xué)幾何中制作輔助線的方法來得到一些新的圖形和發(fā)現(xiàn)。 他們可以引導(dǎo)學(xué)生嘗試將合力各分量的箭頭端連接在一起，并通過視頻亭幫助學(xué)生。 顯示有代表性的力圖，分析圖的形狀、特點和一般規(guī)律，初步得到力的平行四邊形法則。 通過學(xué)生自主探究實驗，得出關(guān)于平行四邊形的結(jié)論，體驗科學(xué)探究精神，讓學(xué)生體驗探索性實驗帶來的驚喜。 例如，有些小組獲得了菱形、矩形等，但它們都有相同的東西：它們都是平行四邊形。
7.利用力傳感器體驗現(xiàn)代科技的魅力
在實驗教學(xué)中，除了設(shè)計合理的實驗方案外，還需要進(jìn)一步分析實驗過程中可能出現(xiàn)的誤差，如力圖形表示時的繪圖誤差、橡皮筋的拉伸效應(yīng)造成的誤差、并使用點追蹤法記錄力。 方向誤差、細(xì)線、彈簧測力計與板面是否平行等誤差。實驗時必須進(jìn)行精確的操作，使學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度。 為了提高實驗的準(zhǔn)確性，可以在教室中使用力傳感器進(jìn)行實驗，通過軟件可以準(zhǔn)確讀取力的大小并傳輸?shù)接嬎銠C(jī)進(jìn)行合成。 從實驗的設(shè)計、試驗臺的搭建、軟件的調(diào)試到實驗運(yùn)行，過程經(jīng)歷了多次嘗試顛覆，最終浮出水面。 首先，學(xué)生了解“偶然錯誤”和“系統(tǒng)錯誤”的存在； 其次，學(xué)生通過力傳感器體驗技術(shù)給物理課堂帶來樂趣和魅力。 在未來的學(xué)習(xí)中，傳感器可以用來進(jìn)行比傳統(tǒng)教具更精確的實驗過程，例如最大靜摩擦力與滑動摩擦力的關(guān)系、牛頓第三定律、光電門測速等。
8. 制作自己的教具來操作實驗，體驗隨處可見的物理技巧
得出平行四邊形的結(jié)論后，思考分力大小不變時合力隨角度的變化規(guī)律，為了更直觀地展示變化規(guī)律，我做了一個簡單的小教具，用三張卷成紙棒的白紙，分別代表兩個分力和合力之間的關(guān)系，不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)分力大小不變時，分力之間的夾角越大，合力越小。 這個過程不僅加深了學(xué)生對平行四邊形法則的理解和應(yīng)用，也讓學(xué)生認(rèn)識到身邊到處都有點石成金的寶藏，可以作為學(xué)習(xí)物理的工具和解決問題的突破口。
9、創(chuàng)設(shè)生活情境，感受物理與人類生活的關(guān)系，形成科學(xué)態(tài)度和責(zé)任
通過研究，試圖解釋“神奇的力量”——人拉車的現(xiàn)象，自始至終呼應(yīng)。 首先，學(xué)生可以學(xué)以致用，體驗物理給生活帶來的魅力。 其次，通過學(xué)習(xí)，他們可以拓展思維，思考生活中還有哪些現(xiàn)象可以用組合知識來解釋，比如如何更省力地做引體向上？ 小七孔橋為什么要建成拱形？ 在這個過程中，我們認(rèn)識了科學(xué)的本質(zhì)，感受到了物理學(xué)與人類生活的關(guān)系，逐漸形成了認(rèn)識人類生活、探索自然的內(nèi)在動力，形成了務(wù)實嚴(yán)謹(jǐn)、勇于探索、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。認(rèn)真、實事求是。 三是通過思維拓展，為下一節(jié)“力的分解”做鋪墊。 綜上所述，由于本課教學(xué)的重點和難點是探索兩個相互成一定角度的成分的合成方法，目的是讓學(xué)生通過小組實驗和交流，體驗科學(xué)探究的過程并得出結(jié)論。和討論。 一次實驗是不夠的。 它能夠充分說明結(jié)論的正確性，因此在教學(xué)中，教師應(yīng)將學(xué)生分成多個小組進(jìn)行多次實驗，分享實驗結(jié)果，從共性中找出個體規(guī)律。