高中 高一 物理 必修一 力的合成與分解 基于核心素養(yǎng)的高中物理教學(xué)設(shè)計-力的合成與分解

基于核心素養(yǎng)的《力的合成與分解》教學(xué)設(shè)計基于核心素養(yǎng)的《力的合成與分解》教學(xué)設(shè)計一、教學(xué)內(nèi)容分析深圳實驗學(xué)校高中部張春斌 1.教材安排及地位

新人教版教材《力的合成與分解》這一課題安排在第三章第四節(jié)中，教材通過實驗探究力的合成與分解遵循平行四邊形。本節(jié)課包含了一個重要的物理思想——等效替代，兩個概念——合力與分力，一個規(guī)則——平行四邊形定則，一個技能——力的合成與分解。本節(jié)課上承重力、彈力、摩擦力三個概念，以及力的合成這一技能；下接共點力的平衡問題，作為動力學(xué)分析的基本技能之一，在整個力學(xué)知識體系中占有基礎(chǔ)性地位。 2.課標(biāo)要求及理解

2017年新課標(biāo)要求“通過實驗，了解力的合成與分解，知道矢量和標(biāo)量”。力的合成與分解是一個工具，新課標(biāo)要求應(yīng)用物理知識解決具體問題應(yīng)結(jié)合具體的實際情景。因此在本節(jié)教學(xué)中，給學(xué)生提供大量實際情景，讓學(xué)生認(rèn)識力的分解，培養(yǎng)學(xué)生的“物理觀念”。讓學(xué)生在實際情境中解決物理問題，形成把情景與知識相關(guān)聯(lián)的意識，培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)思維”。通過等效替代思想的形成培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)抽象思維能力，通過力的合成與分解培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識解決具體問題的能力。二、 學(xué)生情況分析 1.學(xué)習(xí)特點

本節(jié)課面向?qū)ο笫歉咭粚W(xué)生，記憶以有意記憶為主，能注意在理解的基礎(chǔ)上記憶。此外初步完成從具體思維為主到抽象思維為主的過渡。因此在教學(xué)中需要注意結(jié)合已有知識讓學(xué)生進(jìn)行“有意義的學(xué)習(xí)”，不僅讓學(xué)生學(xué)會力的合成與分解，更要讓學(xué)生理解為什么要進(jìn)行力的合成與分解；此外通過圖片、視頻、實物讓學(xué)生融入實際情景，在實際情景中的生活問題升華為物理問題，培養(yǎng)學(xué)生的物理建模能力，培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維。 2.知識準(zhǔn)備

學(xué)生已學(xué)習(xí)了共點力、二力平衡以及力的合成，知道平行四邊形定則，會畫力的圖示，熟悉平行四邊形的幾何特點，具備相關(guān)的知識基礎(chǔ)，學(xué)生能夠比較容易的認(rèn)識力的合成與分解。而力的合成與分解是一個工具，關(guān)鍵在于應(yīng)用物理知識解決具體問題。3.前概念

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)以及教學(xué)實踐得知，學(xué)生往往存在兩個前概念。前概念1：認(rèn)為分力一定1小于合力；前概念2：認(rèn)為斜面上的物體的重力可以分解為對斜面的壓力以及一個下滑力。三、重、難點任務(wù)分析重點：知道力的合成與分解，能夠利用力的分解來解釋生活中的現(xiàn)象；難點：理解確定分力的方向的方法。四、教學(xué)目標(biāo)設(shè)計核心素養(yǎng)具體描述學(xué)科核心素養(yǎng)的水平物理觀念認(rèn)識力的合成與分解；

能靈活應(yīng)用力的合成與分解來解釋生活中的現(xiàn)象；2

5科學(xué)思維在解釋引橋的例子中，能夠?qū)F(xiàn)實問題抽象成為物理模型，結(jié)合推理、論證，多角度解釋為什么引橋要建這么長；5科學(xué)探究在探究力的合成遵循什么定則時，能選用合適器材獲得實驗數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)找出其中規(guī)律，形成合理的結(jié)論；4科學(xué)態(tài)度與責(zé)任在應(yīng)用中引入鄭和下西洋，培養(yǎng)學(xué)生民族自豪感，并倡導(dǎo)STEAM教育，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。3五、教學(xué)媒體設(shè)計 1.設(shè)計依據(jù)及意圖

新課標(biāo)要求應(yīng)用物理知識解決具體問題應(yīng)結(jié)合具體的實際情景。故本節(jié)課采用大量圖片視頻增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)知，采用多個實驗讓學(xué)生親身體驗，為學(xué)生創(chuàng)造實際情況，在實際生活中解決物理問題。 新課標(biāo)要求重視學(xué)生的科學(xué)探究能力的培養(yǎng)和信息技術(shù)的應(yīng)用，因此本節(jié)課引入dislab傳感器讓學(xué)生更直觀地理解力的合成與分解，突出教學(xué)重點，突破難點。 2.具體媒體需求

PPT課件、電腦、實物展臺、dislab傳感器（朗威斜面上重力分解儀、數(shù)據(jù)采集器、專用電腦軟件）、逆風(fēng)行車（小車、船帆、吹風(fēng)筒）2六、教學(xué)過程設(shè)計（一）引入

設(shè)計意圖

教育心理學(xué)家認(rèn)為學(xué)習(xí)一個新的概念，最好制造認(rèn)知沖突，在沖突的引發(fā)和解決的過程，學(xué)生會快速構(gòu)建新的知識體系。因此在新課引入中制造認(rèn)知沖突，增加感性認(rèn)識、激發(fā)興趣、引入課題。活動設(shè)計環(huán)節(jié)師生活動實施說明引入課題【解決生活中的難題】

汽車拋錨擋住路口，如何移走汽車？視頻播放視頻前放學(xué)生思考有什么方法可以移動汽車。一只手指就能夠移動汽車，引發(fā)學(xué)生的興趣。（二）建立新概念

設(shè)計意圖

教育學(xué)家杜威強(qiáng)調(diào)做中學(xué)，讓學(xué)生通過探究了解力的合成與分解遵循平行四邊形定則?；顒釉O(shè)計環(huán)節(jié)師生活動實施說明認(rèn)識力的合成與分解【實驗探究】

通過實驗探究力的合成與分解遵循平行四邊形定則?！靖拍罱ⅰ?/p>

再根據(jù)力的分解與合成是逆運(yùn)算的關(guān)系，得出力的分解也遵循平行四邊形定則。借助動畫讓學(xué)生理解若沒有條件限制，一個力可以分解出無數(shù)對分力。A、強(qiáng)調(diào)合力與分力等效替代的關(guān)系。B、給出等效替代的例子或圖片。（三）如何進(jìn)行力的分解

情景：斜面上重物重力的分解3 設(shè)計意圖

同樣從身邊的熟悉的事物入手，在熟悉的情境中解決新的問題，從而習(xí)得力的分解這一技能。讓學(xué)生從多角度探究當(dāng)坡度變大，重力沿斜面方向分力的變化情況，鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維?；顒釉O(shè)計環(huán)節(jié)師生活動實施說明如何進(jìn)行力的分解【問題二】為什么引橋要建這么長？利用學(xué)生熟悉的引橋為例切入主題，提供具體數(shù)字，讓學(xué)生深切感受到引橋很長，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。【建立物理模型】

讓學(xué)生思考，利用追問的方式引導(dǎo)學(xué)生建立物理模型，把引橋抽象為斜面。2017年版本新課標(biāo)四大學(xué)科核心素養(yǎng)第二條科學(xué)思維第一項就強(qiáng)調(diào)模型構(gòu)建，因此應(yīng)在平時課堂中，讓學(xué)生接觸建模過程，培養(yǎng)建模能力?！痉此肌磕囊环N分解方法更好？通過學(xué)生討論，讓學(xué)生深入思考為什么重力要分解成沿著斜面方向以及垂直斜面方向。由于靜止在斜面上的物體除重力外還受到摩擦力和支持力，甲的分解方式能夠構(gòu)建出兩對平衡力，更方便分析問題，培養(yǎng)學(xué)生的元認(rèn)知人能力?！净顒佣?/p>

分析隨著角度θ變大(0~90°)，F(xiàn)1、F2大小的變化。通過多種方法進(jìn)行探究。讓學(xué)生從多角度探究問題，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等科學(xué)思維，并讓學(xué)生體驗科學(xué)探究的過程。4【討論】

1.靜止在斜面上的物體是否受到F支、f、F1、F2、G五個力？（F1、F2為G的分力）

2.可否說F2是重物A對斜面B的壓力？這兩個問題是部分學(xué)生存在的錯誤的前概念，讓學(xué)生自行討論，必要時可以采用蘇格拉底式的產(chǎn)婆術(shù)追問讓學(xué)生扭轉(zhuǎn)概念。（四）力的分解的應(yīng)用

設(shè)計意圖

物理來源于生活，更要能走向社會。讓學(xué)生解釋引入實驗，前后呼應(yīng)。再根據(jù)力的分解的原理，解釋2008年大雪災(zāi)，呼吁學(xué)生關(guān)注社會；再利用小力分解出大力解決生活中的難題。新課標(biāo)要求要對學(xué)生進(jìn)行評價，學(xué)習(xí)完力的分解，利用習(xí)題評價學(xué)生學(xué)得如何。活動設(shè)計環(huán)節(jié)師生活動實施說明力的分解應(yīng)用【解釋引入實驗】【活動三】算一算

讓學(xué)生計算當(dāng)角度為89.9°時，繩子的拉力T?！就卣埂孔寣W(xué)生解釋2008年大雪災(zāi)，很多高壓線被拉斷，電線塔被拉倒的原因。讓學(xué)生認(rèn)識只要角度合適，小力可以分解出大力，破除合力大于分力的前概念。讓學(xué)生對比鉤碼重力與分解出來的繩子拉力，直觀對比強(qiáng)化分力能夠大于合力的觀念，轉(zhuǎn)變前概念。同一原理，讓學(xué)生在不同的情境中體驗，幫助學(xué)生內(nèi)化力的分解這一技能。（五）課后作業(yè)

設(shè)計意圖

新課標(biāo)要求，理解科學(xué)·技術(shù)·社會·環(huán)境（STSE）的關(guān)系基礎(chǔ)上逐漸形成的對科學(xué)和技術(shù)應(yīng)有的正確態(tài)度以及責(zé)任感，進(jìn)一步逐漸形成“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”。 讓學(xué)生課后動手親身體驗力的分解，通過制作小船，體現(xiàn)STEAM教育理念。向?qū)W生介紹中華民族的航海英雄，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感，培養(yǎng)學(xué)生的愛國之情以及科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感。5活動設(shè)計環(huán)節(jié)師生活動實施說明STEAM——逆風(fēng)行舟【思考題】

鄭和船隊遠(yuǎn)航時，在遇到逆風(fēng)時，船員們轉(zhuǎn)動船帆，使船帆與風(fēng)向成一定角度，便可逆風(fēng)行駛。 請分析逆風(fēng)行舟的原理；

請同學(xué)們課后制作一艘能夠逆風(fēng)行駛的小船，并上網(wǎng)查詢有關(guān)鄭和下西洋的知識。若學(xué)生程度好，可以直接解釋，若學(xué)生暫時接受不了，可以用直尺與三角板演示，再進(jìn)一步解釋其中的原理。讓學(xué)生課后制作小船，培養(yǎng)學(xué)生動手能力，促進(jìn)STEAM教育。適當(dāng)向?qū)W生介紹鄭和下西洋的歷史，培養(yǎng)學(xué)生的愛國之情。八、教學(xué)反思1.亮點

（1）確立四維教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)

依據(jù)2017年版新課標(biāo)，注重學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。特依據(jù)核心素養(yǎng)的四個方面——物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，制定本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)，同時根據(jù)新課標(biāo)學(xué)科核心素養(yǎng)的水平劃分，詳細(xì)制定本節(jié)課中各個素養(yǎng)要達(dá)到的等級，作為本教學(xué)設(shè)計的依據(jù)。例如科學(xué)思維要求達(dá)到第5水平，即能夠?qū)F(xiàn)實問題抽象成為物理模型，結(jié)合推理、論證，多角度解釋實際生活中的現(xiàn)象，這作為本節(jié)課的教學(xué)難點。在“問題二”教學(xué)環(huán)節(jié)中，將引橋抽象為斜面，培養(yǎng)學(xué)生的物理建模能力；通過三種方法探究坡度變大，重力沿斜面方向的分力變大，培養(yǎng)學(xué)生多角度解釋實際生活中的現(xiàn)象的能力，從而鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維。又如物理觀念中“能靈活應(yīng)用力的分解來解釋生活中的現(xiàn)象”，也是第5水平要求，作為本節(jié)課的教學(xué)重點。本節(jié)課結(jié)合多個具體的實際情景，如“斜拉橋索塔”、“引橋”、“2008年大雪災(zāi)”、“一指拉動汽車”、“鄭和下西洋”等，讓學(xué)生在具體情境中應(yīng)用力的分解進(jìn)行解釋，并進(jìn)一步讓學(xué)生反思為什么這么分解，讓學(xué)生能從更深層次——方法論層面掌握力的分解，從而突出教學(xué)重點。（2）創(chuàng)新實驗6 本節(jié)課的通過自創(chuàng)的“一只手指拉動汽車”實驗，學(xué)生認(rèn)為拉不動，結(jié)果卻可以，制造學(xué)生的認(rèn)知沖突，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引入課堂。（3）融入STEAM理念

在本節(jié)課最后的逆風(fēng)行駛的小