高中物理·基于核心素养的 《力的分解》教学设计

基于核心素养的《力的分解》教学设计

深圳实验学校高中部张春斌

一、 教学内容分析

1.教材安排及地位

沪科版教材《力的分解》这一课题安排在第四章第二节中，教材通过斜拉桥、塔吊等例子，定义了力的分解以及分析力的分解的方法。本节课包含了一个重要的物理思想——等效替代，两个概念——合力与分力，一个规则——平行四边形定则，一个技能——力的分解。本节课上承重力、弹力、摩擦力三个概念，以及力的合成这一技能；下接共点力的平衡问题，作为动力学分析的基本技能之一，在整个力学知识体系中占有基础性地位。

2.课标要求及理解

2017年新课标要求“通过实验，了解力的分解，知道矢量和标量”。力的分解是一个工具，新课标要求应用物理知识解决具体问题应结合具体的实际情景。因此在本节教学中，给学生提供大量实际情景，让学生认识力的分解，培养学生的“物理观念”。让学生在实际情境中解决物理问题，形成把情景与知识相关联的意识，培养学生的“科学思维”。通过等效替代思想的形成培养学生的科学抽象思维能力，通过力的分解培养学生运用物理知识解决具体问题的能力。

二、学生情况分析

1.学习特点

本节课面向对象是高一学生，记忆以有意记忆为主，能注意在理解的基础上记忆。此外初步完成从具体思维为主到抽象思维为主的过渡。因此在教学中需要注意结合已有知识让学生进行“有意义的学习”，不仅让学生学会力的分解，更要让学生理解为什么要进行力的分解；此外通过图片、视频、实物让学生融入实际情景，在实际情景中的生活问题升华为物理问题，培养学生的物理建模能力，培养学生的抽象思维。

2.知识准备

学生已学习了共点力、二力平衡以及力的合成，知道平行四边形定则，会画力的图示，熟悉平行四边形的几何特点，具备相关的知识基础，学生能够比较容易的认识力的分解。而力的分解是一个工具，关键在于应用物理知识解决具体问题。

3.前概念

根据相关文献以及教学实践得知，学生往往存在两个前概念。前概念1：认为分力一定小于合力；前概念2：认为斜面上的物体的重力可以分解为对斜面的压力以及一个下滑力。

三、重、难点任务分析

重点：知道力的分解，能够利用力的分解来解释生活中的现象；

难点：理解确定分力的方向的方法。

四、教学目标设计

五、教学媒体设计

  1.设计依据及意图

新课标要求应用物理知识解决具体问题应结合具体的实际情景。故本节课采用大量图片视频增强学生的感性认知，采用多个实验让学生亲身体验，为学生创造实际情况，在实际生活中解决物理问题。

新课标要求重视学生的科学探究能力的培养和信息技术的应用，因此本节课引入dislab传感器，以及同屏技术，让学生更直观地理解力的分解，突出教学重点，突破难点。

2.具体媒体需求

PPT课件、电脑、实物展台、引入趣味实验装置（两个铁架台、两个定滑轮、细绳、矿泉水、钩码）、模拟桥梁（木板、铁架台、细绳）、学生分组实验装置（两个弹簧测力计、细绳、钩码、直尺三角板）、dislab传感器（朗威斜面上重力分解仪、数据采集器、专用电脑软件）、同屏技术（手机、数据线、专用软件）、逆风行车（小车、船帆、吹风筒）

六、流程图

七、教学过程设计

（一）引入

n 设计意图

教育心理学家认为学习一个新的概念，最好制造认知冲突，在冲突的引发和解决的过程，学生会快速构建新的知识体系。因此在新课引入中制造认知冲突，增加感性认识、激发兴趣、引入课题。

n 活动设计

n 活动设计

（二）复习旧知识，建立新概念

n 设计意图

教育学家奥苏泊尔认为有意义的学习必须强调新旧知识之间的联系，因此在学习力的分解时，先复习力的合成，已知分力求合力即为力的合成，如果已知合力求分力就是力的分解，水到渠成。

n 活动设计

（三）如何进行力的分解

1、情景一：重力沿绳索方向进行分解

n 设计意图

物理来源于生活，从身边的典型事物入手，把解决问题贯穿学习全过程，让学生感觉学习物理是有用处的，并增强物理知识的实用性应用性。

n 活动设计

2、情景二：斜面上重物重力的分解

n 设计意图

同样从身边的熟悉的事物入手，在熟悉的情境中解决新的问题，从而习得力的分解这一技能。让学生从多角度探究当坡度变大，重力沿斜面方向分力的变化情况，锻炼学生的科学思维。

n 活动设计

（四）力的分解的应用

n 设计意图

物理来源于生活，更要能走向社会。让学生解释引入实验，前后呼应。再根据力的分解的原理，解释2008年大雪灾，呼吁学生关注社会；再利用小力分解出大力解决生活中的难题。新课标要求要对学生进行评价，学习完力的分解，利用习题评价学生学得如何。

n 活动设计

（五）课后作业

n 设计意图

新课标要求，理解科学·技术·社会·环境（STSE）的关系基础上逐渐形成的对科学和技术应有的正确态度以及责任感，进一步逐渐形成“科学态度与责任”。

让学生课后动手亲身体验力的分解，通过制作小船，体现STEAM教育理念。向学生介绍中华民族的航海英雄，激发学生的民族自豪感，培养学生的爱国之情以及科学态度与责任感。

n 活动设计

（六）板书设计

八、教学反思

1.亮点

（1）确立四维教学目标，培养学科核心素养

依据2017年版新课标，注重学科核心素养的培养。特依据核心素养的四个方面——物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任，制定本节课的教学目标，同时根据新课标学科核心素养的水平划分，详细制定本节课中各个素养要达到的等级，作为本教学设计的依据。

例如科学思维要求达到第5水平，即能够将现实问题抽象成为物理模型，结合推理、论证，多角度解释实际生活中的现象，这作为本节课的教学难点。在“问题二”教学环节中，将引桥抽象为斜面，培养学生的物理建模能力；通过三种方法探究坡度变大，重力沿斜面方向的分力变大，培养学生多角度解释实际生活中的现象的能力，从而锻炼学生的科学思维。

又如物理观念中“能灵活应用力的分解来解释生活中的现象”，也是第5水平要求，作为本节课的教学重点。本节课结合多个具体的实际情景，如“斜拉桥索塔”、“引桥”、“2008年大雪灾”、“一指拉动汽车”、“郑和下西洋”等，让学生在具体情境中应用力的分解进行解释，并进一步让学生反思为什么这么分解，让学生能从更深层次——方法论层面掌握力的分解，从而突出教学重点。

（2）创新实验

本节课的通过自创的“搬运农夫山泉”实验，学生原有认知：定滑轮不改变力的大小。但是在本实验中，200g的钩码却能够拉动600g的农夫山泉，制造学生的认知冲突，从而激发学生学习兴趣，引入课堂。

（3）融入STEAM理念

在本节课最后的逆风行驶的小舟中，需要综合应用到力的分解的知识（科学S）、制作过程中则需要运用技术T与工程学E、对小船进行美化的过程中需要运用到艺术A、计算一个最佳的角度会利用到数学知识M。

2.需要注意的地方

本节课教学内容多，探究次数多，教师要把握好教学的时间，以免超时。此外，引导学生解释各种现象，若学生无法解释，应当做好引导，让学生习得分析的方法，明白怎么分解以及为什么分解，而不仅仅满足于知道力的分解这一概念。