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高一物理新课程模块一：力的分解 北京市第九十四中学 特级教师 刘敏 2007年10月 矢量的认知对于刚刚步入高一的学生来说是一个难点课题，而矢量的运算、尤其是力的分解，对于初学者更是缺少感性经验。教学设计中要调动学生可利用的日常生活经验，从学生身边最熟悉的生活情景切入，在问题的展开过程中通过实践体验、思考交流，感悟“力的实际作用效果”、“等效替代”的含义，认识力的分解的实际意义。 涉及科学方法的程序性知识的认知依赖于体验，所以在学习过程中注重经历以下体验步骤：从个案入手积累感性认识；归纳，对个案的共性进行抽象概括；及时强化巩固，从而深化对规律方法的认识和理解。 教学目标 1、力的分解2、理解力的分解是力的合成的逆运算，会用作图法分力三角知识计算分力。（学生非常兴奋，情绪被充分调动） 教师提出核心研究课题：已知大小和方向确定的一个力，怎样确定与其作用效果相当的一对力？ 展开新课题 力的分解（resolution 0f force） 求几个已知力的合力过程或求合力的方法——力的合成（composition 0f force）； 大小方向确定的某一个力，可能同时产生几个方面的作用效果。 已知大小方向确定的某一个力，求与其作用效果相同的分力的过程或方法叫做力的分解（resolution 0f force） 认识分解是合成的逆运算： 因为分力的合力就是要被分解的那个力，所以分解是合成的逆运算. 将已知力F作为平行四边形的对角线，那么与F共点的平行四边形的两个临边就表示力F的分力。 教师实物投影展示学生课前完成的各种图示，鼓励学生尚佳表现，同时使学生意识到问题的不确定性——如果没有限制，有无数种结果，如图所示ppt。 教师提出问题：具有实际意义的分解怎样进行？ ——考察一个力的实际作用效果 引导学生体验实例1、猴皮筋问题，如图所示。 钩码因为受重力将猴皮筋拉长，考察重力的作用效果。 学生边操作，边观察，边感悟或交流。 教师引导：依据力的实际作用效果确定分力分方向，依据平行四边形定则确定分力的大小。 教师强调，以上所做的就是在猴皮筋特定的条件下完成了钩码重力的分解。 强化程序性方法：依据力的实际作用效果确定分力分方向，依据平行四边形定则确定分力的大小。 设计变模式：两猴皮筋之间的夹角增加，观察重力作用效果的变化——体会合力一定，分力的大小和方向可能发生复杂的变化，分力可能大于合力。 强化程序性方法。 拓展，认识实际意义见ppt图。 学生体验实例2、三角支架问题： 教师示意：将同一钩码挂在三角支架上，思考重力的实际作用效果会怎么样？实际图景如图所示ppt. 学生因为缺少实际体验，所以大多难以正确回答。 考察重力的实际作用效果，教师演示，学生仔细观察实验。 竖直方向拉C点，力F对支架AC产生拉力F2，对BC产生压力F1。 引导学生认识分力的实际作用效果，学生合作，手叉腰，在肘关节加竖直拉力，体验上下壁受力感觉。 确定力分的方向，依据平行四边形完成力的分解图。 强化程序性方法。 设计变模式，演示并提出问题：将支架倒过来，如图所示，同一个力的作用效果会有什么变化？ 演示确认，对AC产生的是压力，对BC产生的是拉力。 强化：同一个力，在不同条件下，力的实际作用效果不同。 学生体验实例3、斜面问题：将钩码等重物，放在斜面上，思考重力的作用效果会怎样？尝试完成重力在斜面情景下的分解，并且实际操作，证实自己的判断。 学生自己完成力的分解图，并且实际合作操作——薄板作斜面，观察小车在斜面上的运动及斜面的形变情况，确定力的实际作用效果。 强化程序性方法。 问题实际拓展：思考为什么公园滑梯倾角较大，而立交桥要修很长的引桥来减少倾角？为什么上山要修很长很长的盘山公路？ 学生体验实例4、水平斜拉问题：来自实际生活的问题，老师自己拉箱子的ppt图。 要求学生依据自己的理解和经验完成拉力的分解图。 强化程序性方法。 问题实际拓展：拖拉机等ppt图。 问题人文化拓展（留给学生的思考问题）： 早在唐代李肇（八至九世纪之间人）的《唐国史补》卷中，有过的记载： “苏州重元寺阁，一角忽坠，计其扶荐之功，当用钱数千贯。有游僧曰：‘不足劳力，请一夫斫木为楔，可以正也。’寺主从这。僧每食毕，辄持楔数十，执柯登阁，啄其间，未逾月，阁柱悉正。” 分析论述木楔为什么能产生这么大的力量呢？ １)根据物体(或结点)所处的状态分析力的作用效果； ２)根据力的作用效果，确定两个实际分力的方向； ３)根据两个分力的方向画出平行四边形； ４)根据平行四边形，利用学过的几何、三角知识求两个分力的大小（下节课研究）。 教师引申： 大小方向一定的一个力——合力，在不同的情况下作用效果可能不同——分力的大小方向可能不同。分力有可能比合力大得多，数值上 |F1-F2 |≤F≤F1