教學設計：李錦文

　　【版本信息】

　　 廣東教育出版社高中物理必修1第三章第五節（2012年版）。

　　 【教學設計】

　　一、任務分析

　　 1.本節教材的地位和作用：本節教材在必修1力學部分起到承前啓後的作用，既是對受力分析方法以及力的平行四邊形定則的運用進一步鞏固、熟練，同時共點力平衡條件的應用方法也爲牛頓第二定律的應用、分析奠定了基礎。

　　 2.本節所需要的基礎知識：

　　 （1）平衡狀態概念（2）受力分析方法（3）力的圖示（4）力的平行四邊形定則

　　 3.學情分析：

　　 （1）學生已有知識基礎：初中時學過“平衡狀態”、“二力平衡”的概念；高中階段在此章節前學習了力的圖示、力的平行四邊形定則以及初步接觸了受力分析方法。

　　 （2）學生的學習規範：經過半個學期的小組合作教學，學生具備小組討論、分工合作的能力、小組各成員都經常到黑板展示、基本能清晰表達自己觀點和意見、只是有時學生個人主動動筆的習慣還是需要教師指導。

　　 （3）學生學習風氣：由於小組合作學習的開展，學生課堂氛圍活躍。

　　 （4）學生的興趣和愛好：本節課是實驗探究課，學生對於動手實驗是懷有濃厚的興趣的。

　　 4.完成目標的策略和方法：

　　 （1）學生通過受力分析的實例練習展示及點評，認識到物體可能同時受到多個不在同一直綫的作用力，進一步熟悉 由“重力—彈力—摩擦力”的順序的受力分析方法。

　　 （2）學生通過自學本節教材内容構建本節基礎概念内容的思維導圖並展示及點評、充分認識共點力平衡的概念。

　　 （3）引導學生運用思維工具到小組實驗探究“共點力平衡條件”中，讓學生在科學探究的幾個過程中充分經歷思維的探究過程，培養學生科學態度以及思維能力。

　　 （4）學生通過例題、變式1、變式2以及思維導圖工具總結“應用共點力平衡條件到實際問題”中的解題步驟和方法。

　　二、教學目標（思維工具：CAF、AGO）

　　 1.知識與技能：

　　 （1）通過兩個受力分析的實例、學生能學會由“重力——彈力——摩擦力”的順序對物體進行受力分析

　　 （2）通過自學課本，學生能認識什麽是共點力作用下物體的平衡

　　 （3）通過例題和變式練習，學生能學會由共點力平衡條件解决物理問題的基本步驟和方法

　　 2.過程與方法：

　　 （1）通過經歷“共點力平衡條件”的實驗探究的過程，驗證物理規律

　　 （2）在小組合作探究過程中培養團隊交流與合作的能力

　　 3.情感態度與價值觀：

　　 （1）在經歷科學探究“共點力平衡條件”過程中，形成科學嚴謹的態度

　　 （2）通過小組合作的方式進行實驗探究，體驗團隊合作解决問題的喜悦

　　三、教學重點和難點

　　 1.重點：實驗探究受共點力作用下物體的平衡條件。

　　 2.難點：應用力的平行四邊形定則定量計算共點力平衡的實際問題。

　　  四、教學資源

　　 1.學具：50*50的方木板8塊、刻度尺8個、彈簧秤24個、三環細繩套8個、不同顔色粉筆若干、圖釘若干、白紙若干。

　　 2.PPT課件一個。

　　 3.多媒體輔助教學設備一套。

　　五、設計思路

　　 1.本設計的依據和理由：

　　 （1）認知主義的學習理論認爲學生理解和運用自身的陳述性知識的能力有賴於他們如何對信息進行編碼，當新知識通過組織和精緻與已有的知識整合在一起時，便促進了成功的編碼。本設計在學習本節基礎概念 “共點力平衡”時要求學生畫思維導圖（下文插圖），有助於幫助學生把所學的知識與已有知識建立聯繫，形成一定的知識範疇，從而成功編碼；同時將概念表征爲圖像時，學生更容易加深記憶。

　　 （2）建構主義學習理論認爲：如果學習者能主動建構自己的理解，那麽這種學習將會更有力度；而且學生的知識建構將得到與其環境中的人及客體的互動性質的支持。故本設計要求學生分成8個小組，每小組6人進行小組合作學習。

　　 （3）高中物理新課程標準的課程總目標中要求學生養成良好的思維習慣。故本設計運用本校提倡的思維工具應用到探究實驗當中，使學生充分體驗科學探究中的思維過程。

　　 2.本設計要突出的重點是：實驗探究“共點力平衡條件”。方法是：運用思維工具整合到小組實驗探究“多個共點力平衡條件”的實驗中，凸顯物理學科的思維過程。

　　 3.本設計要突破的難點是：應用力的平行四邊形定則定量計算共點力平衡的實際問題。方法是：（1）利用思維導圖工具總結“應用共點力平衡條件到實際問題”中的解題步驟和方法。（2）變式練習。

　　 4.本設計的特色或亮點：本設計將小組合作和思維工具應用到學生的課堂學習過程中，使學習方式多樣化，能讓學生主動建構知識，充分經歷思維探究的過程。

　　六、教學流程圖

　　圖1教學流程圖

　　流程圖説明：

　　 活動1：上課前由每組規定號位的學生（中等層次）按要求在各自的黑板上展示作業：兩道包括受力分析的題目、一道用作圖法求兩個力的合力的題目。

　　 活動2：學生觀看投影屏幕中關於生活中受力平衡的圖像。

　　 活動3：學生用5分鐘自學並用思維導圖展示教材基本概念的内容及點評（一頁内容）。

　　 活動4：學生經歷科學探究“共點力平衡條件”的幾個過程。包括提出問題、猜想與假設、設計實驗、進行實驗及收集數據、分析及得出結論、交流與評估。

　　 活動5：學生通過例題的學習，總結出應用共點力平衡條件解决生活實際問題的解題思路，並進行變式練習。

　　七、 備用的思維工具：

　　AGO、CAF、FIP、APC、OPV、隨機啓發、挑戰、問題定義

　　 八、教學過程設計

　　 （一）課前作業展示與點評（CAF、APC、FIP）

　　圖2作業展示環節設計導圖

　　 1. 對下列兩個實例進行受力分析（思維工具：CAF、FIP）

　　（1） 請分析汽車在刹車的過程中（圖3）受哪幾個力的作用，並畫出其示意圖？

　　（2） 用繩子拉着的氣球懸在半空中（圖4），請分析其受力情况，並畫出其示意圖？

　　圖3圖4

　　 2.可以看成質點的物體受到兩個力F1、F2的作用，F1=30N，方向水平向東；F2=40N，方向竪直向北。求這兩個力的合力F。（要求用作圖法求合力）

　　 設計説明：利用CAF工具對物體進行受力分析，熟練掌握由重力—彈力—摩擦力的受力分析順序；求兩個力的合力有很多方法，優先考慮用作圖法，爲本節實驗探究奠定實驗操作方法的基礎。

　　 （二）導入

　　 觀看生活中的共點力的平衡現象，引入本節學習主題。

　　 設計説明：通過生活中的現象引起學生對本節學習的興趣。

　　 （三）自主學習本節的基本概念，用CAF工具整理本節基礎知識。

　　 參考提示（圖5）：

　　圖5 共點力平衡基礎概念

　　 設計説明：“共點力平衡概念”容易理解，所以學生自學就可以。最後從二力平衡的條件過渡到多個力平衡條件的猜想。

　　 （四） 實驗探究“共點力下的平衡條件”（思維工具：問題解决）

　　參考提示（圖6）：

　　圖6實驗探究步驟

　　 1．提出問題

　　 （1）原始問題：物體受多個共點力平衡的條件是什麽？

　　 （2）定義問題：物體受多個共點力處於静止或匀速直綫運動狀態的條件是什麽？

　　 （3）優選問題：物體受三個力處於静止狀態的條件是什麽？

　　 2．猜想與假設

　　 讓學生利用APC工具猜想“物體受三個力處於静止狀態的條件是什麽？”，然後再由二力平衡條件類比到三力平衡上，最後猜想：“物體受三個共點力作用而處於静止的狀態，則其中任意兩個力的合力應該與第三個力大小相等，方向相反，在同一直綫上”。

　　 3．設計實驗

　　 在提供參考設計思路基礎上，讓學生利用APC工具和挑戰工具得出各自小組最優的實驗方案。

　　 參考提示（圖7）：

　　圖7實驗設計思路

　　 4．進行實驗和數據記録

　　 學生依據本組設計的實驗方案進行實驗操作並進行數據記録。

　　 5．分析及得出結論

　　 讓學生總結實驗結論，並運用歸納推理最後得出共點力平衡的平衡條件（圖8）。

　　圖8分析推理過程

　　 論據1：物體受三個力平衡條件是合外力爲零（實驗結論）

　　 論據2：物體受4個力時，可把其中兩個進行合成變成物體相當於受到3個力作用，由此類推，物體受N個共點力可以變成研究三個力平衡問題。

　　 設計説明：引導學生利用多種思維工具到物理實驗探究的過程中，讓學生充分體驗與經歷物理規律的形成過程，主動構建知識，同時學生也能得到思維的發展。

　　 （五）共點力平衡條件的應用

　　1.例題分析

　　 如圖9所示，光滑的小球重3N，斜面的傾角爲30°，求斜面及竪直放置的擋板對小球的作用力各是多少？

　　圖9圖10圖11

　　2.方法總結

　　 讓學生主動總結共點力平衡應用的解題方法，參考提示如下（圖12）：

　　　　圖12解題方法總結

　　 3.變式練習

　　（1）如圖10所示，光滑小球重5N，斜面的傾角爲37°，求斜面及垂直斜面放置的擋板對小球的作用力各是多少？

　　 （2）如圖11把一個質量爲m的小球掛在光滑的墻壁上，畫出小球的受力示意圖並求出各力的大小。

　　 設計説明：依據典型的例題讓學生初步掌握應用“共點力平衡條件”解决實際問題的方法，再通過兩個變式，讓學生鞏固提昇。

　　九、作業

　　 1.“應用”教學環節中的“四、課後思考”

　　 2.粤教版物理必修1P69，T1，T2

　　十、板書設計

　　圖13板書設計

　　【教學後記】

　　 1.對實驗器具的反思：原來的教學設計是讓學生用白紙上做實驗的，但發現學生用在固定白紙的時間很多，而且投影白紙的效果也不是很好，後來就乾脆讓學生在木板上做實驗，在木板上用粉筆作圖，做完後學生可以立刻拿着木板向同學們展示，很直觀。

　　 2.學生對於數學幾何知識及三角函數不是很熟悉，在次節課前的章節應該讓學生先熟悉三角函數的知識。

　　 3.對於實驗脚手架的搭建還不是很完善，需要進一步明晰與梳理。

　　 4.對於思維工具的運用還不算太融會貫通，需要在實踐中提昇。