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物理課堂教學嘗試論文
[摘要]：尚未實行《普通高中物理課程標準》之時，以高一“力的合成”課為例，探討如何將探究思想引入高中物理課堂教學中。
[關鍵詞]：普通高中物理課程標準、探究性學習、互成角、度二力的合成、平行四邊形法則、創造能力
教育部頒布的《普通高中物理課程標準(實驗)》(以下簡稱《高中新課程標準》)，對課程目標提出：知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀的三維要求。《高中新課程標準》在課程實施上提出“應促進學生自主學習，讓學生積極參與、樂于探究、
勇于實驗、勤于思考。……培養學生科學探究能力，使其逐步形成科學態度與科學精神。”希望用這種方法來培養具有創新能力的人才，落實素質教育。
我校尚未實行《高中新課程標準》及其教材，但在教學中，引人探究思想來優化課堂教學。我們不僅重視知識和技能的傳授，同時創造條件進行探究性實驗，讓學生“經歷科學探究過程，認識科學探究的意義，嘗試應用科學探究的方法研究物理問題，驗證物理規律。”從中學會獲取知識和實驗技能的方法，體驗到探求知識的樂趣，同時培養科學態度和科學精神。
現以高一“力的合成”這堂課作一些嘗試，談談筆者的作法和看法，和同行商榷。
高一“力的合成”傳統的教法以及人教版教材的安排：由教師從演示實驗總結出力的合成法則，再由學生做驗證性實驗。需要兩節課才能完成這部分教學內容。
我們將這堂課作了改動：突出合力和分力的“等效代替”關系→用“等效代替”思想師生共同設計測定互成角度兩個力合力的方法→再由學生測定互成角度兩力的合力→師生討論總結出力的合成法則。這樣，用一節課就能完成這部分的主要教學內容。具體做法如下。
1、創設物理情景，為新課和探究實驗鋪墊
一堂優化的課，教師應該精心研究引人新課的教學，讓學生興趣盎然地開始學習。
好的引人新課教學應為學生創設物理情景，為新課和探究實驗做好鋪墊，使教師能順利和諧地開始教學。本課一開始按順序向學生展示圖l(a)、(b)、(c)三幅圖(*圖1(a)、(b)、(C)中五幅取自現行人教版初中物理第一冊,2001年5月版)，讓學生敘述三幅圖各自的含意。
在學生敘述過程中，教師插話點明圖(a)中兩個桶表示同一個桶，圖(b)中兩個木箱表示同一個木箱，圖(C)中兩個夯表示同一個夯塊。此中隱含著作用效果相同的啟示。
師：從物理學角度看，這三幅圖有什么共同點?
生：每幅圖左側都是兩個力作用在同一物體上，右側是一個力作用在該物體上，二者的作用效果相等。
師：生活中、生產活動中，這種情況很多，學物理應重視這種情況。我們把它寫下。
【板書l】如果一個力對物體作用產生的效果跟兩個力(或幾個力)共同作用產生的效果相同時，我們就可以用這個力來代替那兩個力(或幾個力)。
教師指著板書l再讀一遍，并說在初中我們也是遇到這種情況，我們把……(引導學生回答)
教師根據學生的回答，在板書l之后寫上：
【板書2】這個力就叫做那兩個力的合力，那兩個力就叫做這個力的分力。
教師在板書l之上，邊說邊添上。
【板書3】合力與分力
2、突出合力和分力關系的實質----等效代替
師：大家一起找一找，在合力和分力的定義中，關鍵詞是哪幾個?
生：作用效果相同，可以相互代替。
教師在板書1和2之下的正中寫上：
【板書4】等效代替
師：在物理學中，只有等效才能代替(在板書4的等效和代替之間，添上)；要代替必須等效(在上述之下添上，使板書4成為等效代替)。
師：求兩個力的合力，叫做二力的合成；求幾個力的合力，叫做力的合成。
【板書5】力的合成
3、以“等效代替”思想為指導，師生共同設計探究實驗
師：在初中，我們曾用實驗討論同一直線上二力的合成，并得到相應的結論。
今天我們要用實驗來討論互成角度二力的合成規律。具體方法：先從實驗求出互成角度兩個力的合力，然后從實驗結果再來討論互成角度兩個分力和它們合力有什么關系，從中找到它們的規律。
師：已知互成角度的兩個力，如何找它們的合力呢?請同學和我一起想辦法來設計一個求合力的實驗。(讓同學討論幾分鐘)
教師在黑板上用兩組“三根橡皮筋串聯”之后再并聯作為受力物體，再用兩根細繩和兩個5N的彈簧測力計仿照人教版(2003年6月)高一物理教材“學生實驗二：驗證力的平行四邊形定則”的實驗方法。但教師不能把實驗方法告訴學生，關鍵是由教師引導，由學生自己得出實驗方法。
具體方法如下：
師：合力和分力關系的實質是“等效代替”，如何利用“等效代替”的關系來求互成角度兩個力的合力呢?
(教師在黑板上，用兩個5N彈簧測力計通過兩細繩，并讓兩細繩成較大角度拉并聯橡皮筋)
師：橡皮筋受互成角度兩個力的作用而伸長。這兩個力或幾個力作用在同一點上，這樣的力就叫做共點力。如何知道互成角度兩個力的大小和方向呢?
生：兩個力的大小由兩個測力計讀出來。兩個力的方向沿兩細繩的方向，畫出細繩的方向就是兩力的方向。
師：(保持兩力拉橡皮筋的位置不變)找合力必須保證合力的作用效果和兩分力共同作用效果相同。因此，我們非常關心這兩個互成角度力的作用效果如何。
在實驗中，如何知道這兩個力的作用效果呢?
生：在橡皮筋伸長的端點做個記號。
(請一位同學到黑板上演示)
師：如何根據“等效代替”來找合力呢?
(教師用一個彈簧測力計通過細線拉橡皮筋，故意讓橡皮筋的端點一次在所做“記號”的上方，另一次在“記號”的下方)
師：這個力的作用效果和兩個分力作用效果相同嗎?
生：不相同。
師：如何才能保證兩次的作用效果相同?
生：把橡皮筋的端點拉到剛才所做“記號”處。
(教師在黑板用彈簧測力計演示，并保持測力計不動)
師：現在作用效果相同了。如何知道這個力，也就是合力的大小和方向呢?
生：由彈簧測力計讀出力的大小，畫出細繩的方向就是這個力的方向。
師：這樣我們就求出互成角度兩個力的合力了。
今天我們不僅要求出合力，而且要找到兩個分力和合力有什么關系，即它們之間的規律。
怎樣找這個規律呢?我們規定：從同一個作用點出發，按同一個標度畫出兩個分力和合力的大小和方向，然后從圖上找出它們之間有什么關系。
請注意，今天是研究互成角度兩個力和合力的關系，所以實驗時，兩個力之間的角度應該大些，效果才明顯，最好角度大于90°，學生實驗過程從略。
4、重視“交流－評估－總結”過程
師：合力求出來了，力的圖示也畫好了。我們找一找它們有什么關系。
生：合力好像是兩個分力的角平分線。
師：你只說合力和分力方向的關系，這種關系正確嗎?它們的大小有什么關系呢?
生：為什么兩個分力之和不等于合力呢?
師：互成角度兩力的大小之和不等于它們的合力的大小!互成角度兩個分力和合力有什么關系?
生：……
師：同學們可以把合力的端點跟兩個分力的端點用虛線連接起來，看看我們所作的力的圖示像什么圖形?
生：像棱形。
生：像正方形。
生：像平行四邊形。
生：是普通四邊形。
師：平行四邊形包含正方形和棱形。從你們實驗的圖示看，同意合力和分力的關系組成一個平行四邊形的同學，請舉手。(大約有1/3的同學舉手)
師：我們暫時認定互成角度兩個分力的大小和方向與合力的大小和方向組成一個平行四邊形，再做一次實驗看看這個結論是否正確。
學生再次實驗過程略。
師：再次實驗，看看兩個分力和合力的圖示像什么圖形。
眾生：像平行四邊形。
師：今天我們通過實驗找到了互成角度兩個力和它們合力的關系。
【板書6】力的平行四邊形定則
如果用表示兩個力的線段作為鄰邊畫平行四邊形，那么合力的大小和方向就可以用這鄰邊間的對角線表示出來。這種方法叫做力的平行四邊形法則后面的教學過程從略。
5、幾點說明
(1)在合力與分力的定義中，我們自己加了“我們就可以用這個力來代替那兩個力”這幾個字。這是為了突出合力和分力的“等效代替”關系，我們也是以“等效代替”關系為基礎，師生共同設計測定合力的實驗。這樣才能讓學生逐步理解合力與分力的關系是“等效代替”關系。
(2)為了在45分鐘內，完成上述的探究任務，因此在本課探究活動中，學生大膽猜想結論和自己設計驗證猜想的實驗這兩個過程，改由教師引導、師生共同設計實驗所代替。可見，本課不算嚴格意義上的探究性教學，只能算作將探究思想引入高中課堂教學的一種嘗試。
(3)2004年9月16日在本校進行了一堂本文介紹的研究課，校外有20多位物理教師參加。在課后的評議會上，大家對本課給予肯定，認為這樣的課有新意，符合新課改精神。課后學生反映，愿意上這樣的課，希望多上這樣的課。
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