王文濤

[摘要]力學部分是整個高中物理的重要內容，《力的分解》在力學部分中占據(jù)非常重要的地位。設置演示實驗來進行力的分解的教學，層層推進，可促進學生有效突破學習難點，掌握相關知識，同時培養(yǎng)學生解決問題的能力。為此，加強力的分解實驗教學設計非常關鍵。

[關鍵詞]力的分解實驗教學

[中圖分類號]G633.7[文獻標識碼]A[文章編號]1674-6058（2015）02-0081

一、實驗教學分析

《力的分解》在力學部分中占據(jù)非常重要的地位，對高一學生而言是物理學習的一大難點。為了有效突破難點，使學生掌握好這一重要章節(jié)，筆者采用了探究式教學模式。筆者在教學引入階段設置一個趣味實驗，激發(fā)學生學習興趣，并引入本節(jié)研究內容；在教學展開過程中設置四個演示實驗，層層推進，對學生的要求逐漸提高，從而起到鍛煉學生觀察分析實驗和解決問題的能力。最后還設計了課后探索實驗，其設置的目的是讓學生的思維從單純的模仿轉向創(chuàng)新方向，讓物理學習從課堂延伸到課后。

在整個教學過程中，筆者層層創(chuàng)設情境來不斷引導學生學習，使教學模式從傳統(tǒng)的重結論轉變?yōu)橹剡^程、重事實；教學目標從傳統(tǒng)的傳授知識轉變?yōu)榘l(fā)展學生的觀察、實驗、分析以及解決問題的能力。筆者在課堂中只起到創(chuàng)設情境，主持、激勵和歸納總結的作用，使學生真正成為學習的主人。

二、實驗器材選擇

實驗的設計不求“高、精、尖”，力求用常規(guī)實驗器材完成實驗設計的目標，將實驗的現(xiàn)象用直觀的方式展示出來。現(xiàn)在實驗教學片面追求數(shù)字化，但是數(shù)字化設備要求高，使用多有不便，對于很多缺乏相應條件的學校也不具有實用性，因此利用平時常用的物品設計完成演示實驗更具有實用性。利用簡單物品實現(xiàn)同樣的效果既可以展現(xiàn)物理實驗的精巧之處，又可以讓學生體會物理學家發(fā)現(xiàn)力學規(guī)律的歷程。

三、實驗教學過程

[實驗1]巧斷繩實驗

實驗性質：學生實驗。

實驗器材：金屬桿一根（可以用鋁合金窗框或鐵棒代替），兩端連上兩個突起物即可。

實驗說明：實驗裝置如下圖，與直接拉繩相對比，利用力的分解可以輕易拉斷尼龍繩，增加學習的趣味性。

[教學片段]

師：（展示一根棉線）現(xiàn)在有一根棉線，哪位同學可以徒手將其拉斷？我們邀請一男同學上來試試看。

（男生嘗試后很難拉斷棉線。）

師：我們再請一位女同學來試試，我們將棉線綁在實驗儀器上，讓她從中間拉拉看。

（女生嘗試后很容易就拉斷了棉線。）

師：男同學都不能拉斷，但是女同學卻能完成。這是為什么呢？

師：其實這個實驗里面包含的原理就是我們今天這節(jié)課要研究的重點內容。

[設計說明]通過引入實驗的對比，激發(fā)學生探究實驗裝置原理的興趣，從而將課程導入本節(jié)的研究內容——“力的分解”的研究。

[實驗2]拉力的作用效果（演示實驗）

實驗性質：演示實驗。

實驗器材：臺秤一個、彈簧秤一個、小車一個、鐵架臺及定滑輪各一個、砝碼若干。

實驗說明：實驗裝置如下圖所示，利用砝碼改變拉力的大小。電子秤的示數(shù)變小，說明有向上的拉力作用；彈簧秤的拉力說明物體受到了水平方向拉力的作用。從而說明拉力的作用效果可以看做水平方向和豎直方向兩個方向的作用效果。

[教學片段]

師：平時我們出門旅游，經常要拉動旅行箱，那么這樣拉力有什么樣的作用效果呢？

生：可能有向上和向前的作用效果。

（教師展示演示實驗。）

師：請大家注意觀察拉力施加作用后，彈簧秤和電子秤示數(shù)的變化。

生：施加拉力后，電子秤示數(shù)變小，彈簧秤示數(shù)變大。

師：這些現(xiàn)象說明了什么？

生：拉力的作用效果可以分解為豎直向上拉的力作用效果和水平向前拉的力的作用效果。

師：所以可以將拉力分解為哪兩個方向？

生：水平方向和豎直方向。

師：請根據(jù)選擇的方向，再用平行四邊形定則畫出這兩個分力。

[設計說明]通過此問題的研究表明力的分解方向可以選取力的作用效果方向；并根據(jù)此對象的研究闡明力分解的一般方法：確定力的作用效果、確定力的分解方向、根據(jù)平行四邊形定則作出分力。

[實驗3]研究重力作用效果

實驗性質：演示實驗。

實驗器材：木塊一個、橡皮筋（或彈簧秤），軟板一塊、直角支架。

實驗說明：軟板架在直角支架上，軟板相當于斜面，重物放上之后，軟板下陷說明重力的作用效果是壓緊斜面的作用力。橡皮筋伸長，說明重力有使物體下滑的作用效果。說明重力的作用效果是沿斜面向下和壓緊斜面的作用效果。

[教學片段]

師：請大家觀察，當重物放置在斜面上的時候，斜面發(fā)生了什么變化？說明了什么？

生：斜面上的軟板被壓彎了，說明重力有使物體壓緊斜面的作用效果。

師：如果我放手，同學們注意觀察重物會怎樣運動，說明了什么？

生：物體會沿斜面滑下，說明重力有使物體下滑的效果。

師：說明重力有哪些作用效果？重力該如何分解？

生：重力有壓緊斜面和沿斜面向下的作用效果，所以重力可以沿垂直于斜面和沿斜面方向分解。

[設計說明]通過此實驗，在前述的步驟上增加：根據(jù)幾何關系計算合力與分力關系；并學會利用力的分解聯(lián)系實際生活解釋有關物理現(xiàn)象。

[實驗4]重力對擋板的作用效果

實驗性質：演示實驗。

實驗器材：三角支架一個、可調斜面、海綿兩塊（或迷你臺秤兩個）、圓柱重物一個。

實驗說明：觀察海綿的凹陷程度可得出重力的兩個作用效果；改變斜面傾角，還可以演示角度對于分力大小的影響。如果用迷你臺秤代替海綿，可以直接看出壓力大小。[教學片段]

師：請大家觀察演示，思考重力的作用效果是什么，可以沿何方向分解，并獨立完成學案。

（學生觀察，確定分解方向，畫出分解圖，并求出分力大小。）

[設計說明]通過此實驗，讓學生熟悉整個力的分解過程，并學會利用三角函數(shù)研究力的變化問題；另外此例的選取也是不屬于互相垂直方向的分解，以防止學生思維定式。

[實驗5]“三角架”力的作用效果

實驗性質：學生實驗。

實驗器材：簽字筆一支、橡皮筋3到4根、重物或砝碼一個。

實驗說明：如下圖，橡皮筋結于鉛筆前段，用手指拉住橡皮筋，鉛筆下方掛重物。手指感受到拉力，橡皮筋伸長，說明重物有拉緊細線的作用效果。手掌感受到壓力，說明重力有壓緊手掌的作用效果。

[教學片段]

師：請大家嘗試下，如上圖的支架，體會下重物的作用效果，然后將重力在學案上分解。

（學生利用橡皮筋和筆作出支架，并在筆端掛上重物，體會作用效果，并畫出力的分解。）

師：用刻度尺量一下合力與分力的大小，比較合力和分力的大小關系。根據(jù)比較結果你有何結論？

生：分力可以大于合力。

[設計說明]通過此實驗體會力的分解的作用效果，并且根據(jù)作圖之后的分力和合力大小的比較得出分力不一定小于合力的結論。

四、教學反思

實驗為教學服務，只要實驗設計得當，現(xiàn)象明顯。并不是越先進的實驗儀器實驗效果越好，在平時應該盡量選擇簡單的實驗儀器來實現(xiàn)實驗目的。既可以充分利用現(xiàn)有的實驗器材，又可以減少復雜實驗設備帶來的學生理解上的額外困難。另外，實驗的設計也需要有層次、有梯度，讓學生通過一個個實驗逐步提升，逐步理解力的分解。

（責任編輯黃春香）