黃恕伯

摘 要：本文概括介紹普通高中新版人教版必修第一冊(cè)第三章的編寫說明，以使教師從核心素養(yǎng)的角度進(jìn)行教學(xué).

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);編寫說明;相互作用;演繹推理

1 全章概述

從必修1教材全書的框架來看，必修1教材的主要內(nèi)容是系統(tǒng)地幫助學(xué)生形成“運(yùn)動(dòng)與相互作用觀”.其教材框架包括三大塊如圖1所示.

第一塊學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，包括第一章和第二章，學(xué)習(xí)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的概念和規(guī)律，包括平衡（沒有加速度）和不平衡（有加速度）兩種情況;第二塊主要學(xué)習(xí)相互作用（力）的知識(shí);第三塊為運(yùn)動(dòng)與力，即運(yùn)動(dòng)與相互作用的關(guān)系，學(xué)習(xí)在不同力的作用下質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的不同特點(diǎn).本章主要是第二塊內(nèi)容，這是它在形成運(yùn)動(dòng)與相互作用觀方面所起的結(jié)構(gòu)性作用，也是本章在教材必修1中以至于整個(gè)高中物理課程中所處的重要地位.

這一章所包括的知識(shí)內(nèi)容為：重力與彈力、摩擦力、牛頓第三定律、力的合成和分解、共點(diǎn)力的平衡條件.即課程標(biāo)準(zhǔn)必修課程的內(nèi)容要求1.2.1和1.2.2的全部?jī)?nèi)容以及1.2.3中的牛頓第三定律.課程標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)具體要求如下：

1.2.1 認(rèn)識(shí)重力、彈力與摩擦力.通過實(shí)驗(yàn)，了解胡克定律.知道滑動(dòng)摩擦和靜摩擦現(xiàn)象，能用動(dòng)摩擦因數(shù)計(jì)算滑動(dòng)摩擦力的大小.

1.2.2 通過實(shí)驗(yàn)，了解力的合成與分解，知道矢量和標(biāo)量.能用共點(diǎn)力的平衡條件分析生產(chǎn)生活中的問題.

1.2.3 理解牛頓運(yùn)動(dòng)定律，能用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解釋生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象、解決有關(guān)問題.

本章前四節(jié)課文主要為相互作用的內(nèi)容，第五節(jié)課涉及運(yùn)動(dòng)與相互作用關(guān)系的知識(shí)，即質(zhì)點(diǎn)在沒有加速度的運(yùn)動(dòng)情況下其相互作用的特點(diǎn)是合力等于零.教材框架如圖2所示.

本章第5節(jié)“共點(diǎn)力的平衡條件”是高中物理運(yùn)動(dòng)與相互作用關(guān)系的起始內(nèi)容，高中物理的運(yùn)動(dòng)與相互作用觀的培養(yǎng)，從此拉開了大幕.本節(jié)學(xué)習(xí)平衡情況下的受力計(jì)算，將為下一章不平衡情況下的受力計(jì)算奠定知識(shí)內(nèi)容和思維方法的基礎(chǔ).

本章在學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)方面有以下功能.

（1）物理觀念.在這一章教學(xué)中，各知識(shí)內(nèi)容都是圍繞建立運(yùn)動(dòng)與相互作用觀的線索來布局的，各知識(shí)內(nèi)容在該線索中具有各自的功能.如圖3所示，“重力、彈力、摩擦力” “牛頓第三定律” 這兩節(jié)課的功能是使學(xué)生能對(duì)物體的受力作出正確的分析，是解決關(guān)于共點(diǎn)力的運(yùn)動(dòng)與相互作用問題的基礎(chǔ)環(huán)節(jié);在此之后的環(huán)節(jié)，就是建立相互作用各物理量之間的定量關(guān)系，即列出共點(diǎn)力平衡的計(jì)算式，“力的合成和分解” “共點(diǎn)力的平衡條件”這兩節(jié)課的功能就在于此.

每節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)，應(yīng)該從這節(jié)課在這一章中的功能和地位來構(gòu)思它的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容.例如，力的合成和分解，其功能定位于“應(yīng)用等效替換方法的受力計(jì)算工具”，教學(xué)中就不要拔高其要求，不要用力的合成和分解直接求解物體的受力問題.這樣的功能定位，不僅易于接受、節(jié)約時(shí)間，也大大減輕了學(xué)生的負(fù)擔(dān)，最重要的是規(guī)范了以“運(yùn)動(dòng)與相互作用”視角分析問題的思路.

（2）科學(xué)思維.本章具有大量科學(xué)推理的內(nèi)容：本章學(xué)習(xí)了很多物理規(guī)律，如胡克定律、滑動(dòng)摩擦力與動(dòng)摩擦因數(shù)的關(guān)系、牛頓第三定律、平行四邊形定則、共點(diǎn)力的平衡條件等，這些物理規(guī)律為演繹推理提供了豐富的素材;本章還有不少物理結(jié)論是通過實(shí)驗(yàn)形成的，如相同接觸面滑動(dòng)摩擦力大小跟壓力大小的關(guān)系、彈簧彈力與形變量的關(guān)系、作用力和反作用力的關(guān)系、二力合成的平行四邊形定則等，都需要經(jīng)歷歸納推理的過程.以上這些知識(shí)，都是提升科學(xué)思維能力的載體.共點(diǎn)力是力的作用線相交于同一點(diǎn)的一組力，現(xiàn)實(shí)生活中存在很多力的作用點(diǎn)雖然不在同一點(diǎn)、但力矢量的延長(zhǎng)線交于一點(diǎn)的實(shí)例，它們都是受共點(diǎn)力作用的物體，“將實(shí)際問題中的對(duì)象和過程轉(zhuǎn)換成所學(xué)的物理模型”，是課程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于模型建構(gòu)的水平4要求，即等級(jí)性學(xué)業(yè)水平考試要求，把現(xiàn)實(shí)生活中的相關(guān)研究對(duì)象轉(zhuǎn)換成共點(diǎn)力作用物體模型，對(duì)提升學(xué)生的科學(xué)思維水平具有重要意義.

（3）科學(xué)探究.本章有兩個(gè)探究性學(xué)生實(shí)驗(yàn)：“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”和“探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”.這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的具體要素上具有不同的特點(diǎn).探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，主要側(cè)重于“解釋”，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和分析，學(xué)會(huì)利用物理圖像解釋證據(jù)，包括建立坐標(biāo)系、設(shè)計(jì)標(biāo)度、描點(diǎn)、擬合、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、陳述結(jié)論等.而探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律的實(shí)驗(yàn)，還應(yīng)側(cè)重“問題”要素，學(xué)會(huì)對(duì)問題的可能結(jié)論作出有根據(jù)的假設(shè)，根據(jù)合成的兩個(gè)力及其合力的矢量圖的平面位置關(guān)系，判斷它們可能具有平行四邊形的幾何關(guān)系，作出合力可能是平行四邊形的對(duì)角線的假設(shè)，進(jìn)而通過作圖檢驗(yàn)這個(gè)假設(shè).發(fā)揮不同科學(xué)探究課題的不同特點(diǎn)，側(cè)重在有利于某個(gè)科學(xué)探究要素的特點(diǎn)上花費(fèi)精力、細(xì)致深入，這是課堂內(nèi)科學(xué)探究教學(xué)的重要原則.

（4）科學(xué)態(tài)度和責(zé)任.通過對(duì)滑動(dòng)摩擦力的定量研究，通過對(duì)二力合成規(guī)律的探究以及作用力和反作用力關(guān)系的研究，逐步形成對(duì)科學(xué)的本質(zhì)認(rèn)識(shí)，體會(huì)物理學(xué)是基于人類有意識(shí)的探究而形成的對(duì)自然現(xiàn)象的描述與解釋，是一項(xiàng)建立在觀察和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的創(chuàng)造性工作.本章有多個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，應(yīng)要求學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采取實(shí)事求是的態(tài)度，對(duì)偏離實(shí)驗(yàn)預(yù)期的數(shù)據(jù)，也要如實(shí)記錄，然后分析是誤差的原因還是實(shí)驗(yàn)操作的失誤.這一章聯(lián)系實(shí)際的內(nèi)容很多，讓學(xué)生運(yùn)用自己習(xí)得的知識(shí)正確解決生活和社會(huì)中的實(shí)際問題，有利于增強(qiáng)他們的成就感和責(zé)任感.

這一章的重點(diǎn)是學(xué)會(huì)運(yùn)用運(yùn)動(dòng)與相互作用關(guān)系的視角來觀察物理問題.形成以“選擇研究對(duì)象”為起始步驟的共點(diǎn)力平衡問題的分析思路.這一章的難點(diǎn)是在真實(shí)情境中如何選定研究對(duì)象.不僅要有選擇研究對(duì)象的意識(shí)，還要具有選擇研究對(duì)象的能力，能使研究對(duì)象既涵蓋情境中的已知條件又包含需解決的問題，且符合共點(diǎn)力的模型.

課時(shí)安排建議：根據(jù)必修1全書的新授課時(shí)間為 36 課時(shí)計(jì)算，本章教學(xué)可以安排 9 課時(shí).以下建議安排 8 課時(shí)（留 1 課時(shí)機(jī)動(dòng)）.

第1節(jié) 重力和彈力 2課時(shí)

第2節(jié) 摩擦力 2課時(shí)

第3節(jié) 牛頓第三定律1課時(shí)

第4節(jié) 力的合成和分解 1課時(shí)

第5節(jié) 共點(diǎn)力的平衡2課時(shí)

2 具體說明

2.1 第1節(jié) 重力和彈力

（1）要全面了解一個(gè)力，不管是重力、彈力還是摩擦力，都應(yīng)該知道以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：受力的對(duì)象是誰(shuí)？施力物體是誰(shuí)？產(chǎn)生原因是什么？大小、方向、作用點(diǎn)如何？力作用的效果是什么？對(duì)重力來說，由于初中已學(xué)習(xí)了以上部分的定性知識(shí)，如施力、受力物體，產(chǎn)生原因（因地球吸引），重力方向（豎直向下）等，而重力產(chǎn)生的效果（重力加速度）要學(xué)習(xí)牛頓第二定律以后才可能理解，因此，本節(jié)課關(guān)于重力的教學(xué)重點(diǎn)，應(yīng)該在復(fù)習(xí)初中知識(shí)的基礎(chǔ)上側(cè)重講授關(guān)于重心的知識(shí).了解重心的意義，知道典型的均勻幾何體的重心位置，知道非均勻物體的重心位置與質(zhì)量的分布有關(guān)，會(huì)用二力平衡條件通過懸吊方法尋找物體重心的位置.

（2） 關(guān)于彈力的定義，教材指出：“發(fā)生形變的物體，要恢復(fù)原狀，對(duì)與它接觸的物體會(huì)產(chǎn)生力的作用，這種力叫作彈力”.按照這個(gè)定義，彈簧的彈力，是指阻礙彈簧恢復(fù)原狀的物體所受的力.因此，在探究彈簧彈力與形變量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中（如圖4），彈簧彈力不是指彈簧所受的力，而是指彈簧作用在砝碼上的力.正因?yàn)槿绱?，才能以砝碼為研究對(duì)象，通過二力平衡條件，得到彈簧彈力的大小等于砝碼重力，這是測(cè)量彈簧彈力大小的原理.

關(guān)于觀察彈力作用下的微小形變實(shí)驗(yàn).教材用的是觀察雙平面鏡反射光斑移動(dòng)的方法，用激光作為投射光很容易完成這個(gè)實(shí)驗(yàn).還可以用硬質(zhì)玻璃瓶裝水來演示，用手指壓玻璃瓶時(shí)，玻璃瓶的形變可以使瓶塞中的開口玻璃管內(nèi)的水面高度發(fā)生變化，從中感受玻璃瓶的微小形變.

（3） 探究彈簧彈力與形變量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，是課程標(biāo)準(zhǔn)所要求的學(xué)生實(shí)驗(yàn).這個(gè)實(shí)驗(yàn)的“問題”和“證據(jù)”要素都是很簡(jiǎn)單的，要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，這個(gè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該在“解釋”要素上花功夫：根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ㄌ骄繌椈蓮椓εc形變量關(guān)系）來確定圖象分析的自變量（形變量），從而把形變量確定為橫坐標(biāo)軸，縱坐標(biāo)軸為彈力;根據(jù)所記錄的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)橫坐標(biāo)軸和縱坐標(biāo)軸的標(biāo)度，使數(shù)據(jù)點(diǎn)既能合理滿坐標(biāo)格又便于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的讀數(shù);然后描點(diǎn)、擬合、歸納數(shù)據(jù)特點(diǎn)，最后形成結(jié)論.利用這個(gè)實(shí)驗(yàn)比較簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，把精力用在培養(yǎng)學(xué)生“解釋”能力上.

2.2 第2節(jié) 摩擦力

（1）滑動(dòng)摩擦力.在初中已經(jīng)學(xué)習(xí)了關(guān)于滑動(dòng)摩擦力的不少知識(shí)，學(xué)生對(duì)滑動(dòng)摩擦力的意義、方向、影響因素等知識(shí)是知道的.高中應(yīng)側(cè)重對(duì)滑動(dòng)摩擦力與壓力的定量關(guān)系進(jìn)行研究，構(gòu)建動(dòng)摩擦因數(shù)的概念.教材指出：“通過進(jìn)一步的定量實(shí)驗(yàn)，測(cè)量同一接觸面不同壓力下的滑動(dòng)摩擦力大小，結(jié)果表明：滑動(dòng)摩擦力的大小跟壓力的大小成正比.”教材原則性地陳述了實(shí)驗(yàn)過程，沒有就實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)操作做進(jìn)一步說明，這是因?yàn)檫@個(gè)實(shí)驗(yàn)在初中是做過的，為避免重復(fù)和節(jié)約篇幅的原因.但實(shí)施教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)該在課堂上進(jìn)行定量實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來形成結(jié)論.在得到動(dòng)摩擦因數(shù)公式μ=FfFN以后，教材特地說了一段話：“Ff 和FN 是接觸面上木塊所受的兩個(gè)力，F(xiàn)f沿接觸面的方向，F(xiàn)N與接觸面垂直.”這段話說出了動(dòng)摩擦因數(shù)的本質(zhì)： μ 是接觸面同一物體所受兩個(gè)不同方向的力的比值.有了這種認(rèn)識(shí)，對(duì)分析涉及滑動(dòng)摩擦的共點(diǎn)力平衡問題和牛頓第二定律問題是很有幫助的.

（2）靜摩擦力.靜摩擦力是初中沒有深入討論的知識(shí)，關(guān)于靜摩擦力的高中新授課，要解決三個(gè)問題：第一是靜摩擦力的方向，教材指出：“靜摩擦力的方向總是跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反.”教學(xué)中如何解釋“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”，需要有具體舉例，不能停留在文字理解上;第二是如何求解靜摩擦力的大小，教材通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)說明，靜摩擦力的大小隨著拉力的變化而變化，本節(jié)課在分析時(shí)，要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)這是用“二力平衡條件”來求解的，學(xué)完本章后，應(yīng)認(rèn)識(shí)靜摩擦力是用“共點(diǎn)力平衡條件”求解的，學(xué)完本書后，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)靜摩擦力是用牛頓第二定律求解的，最后上升到是根據(jù)運(yùn)動(dòng)與相互作用的關(guān)系來求解的;第三是最大靜摩擦力的概念，要通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生了解在相同壓力下的最大靜摩擦力略大于滑動(dòng)摩擦力（為以后有些問題取滑動(dòng)摩擦力近似等于最大摩擦力奠定基礎(chǔ)），相同接觸面的最大靜摩擦力隨著壓力的增大而增大.

2.3 第3節(jié) 牛頓第三定律

教材在節(jié)首“問題”欄目中，以大人跟小孩掰手腕為例，提出作用力和反作用力是否相等的問題，隨后通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行論證，得到牛頓第三定律的結(jié)論，問題是解決了，但學(xué)生的疑惑不一定消除：既然作用力和反作用力大小相等，為什么掰手腕時(shí)大人能很輕易地壓倒小孩？教材最后有一個(gè)“拓展學(xué)習(xí)”，用兩個(gè)力傳感器互相勾住，觀察兩個(gè)力傳感器的受力讀數(shù)，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，可以模擬節(jié)首問題，一強(qiáng)大者和另一弱小者各握相互勾住的力傳感器，即使強(qiáng)大者輕易取勝，兩個(gè)力傳感器的讀數(shù)也是大小相等的，讓學(xué)生從視覺中感受到力所產(chǎn)生的效果不僅跟力的大小有關(guān)，也跟受力間物體的屬性有關(guān).這時(shí)，還可以進(jìn)一步讓學(xué)生觀察兩根彈簧對(duì)拉的情況：一根彈簧又粗又硬，另一根又細(xì)又軟，細(xì)軟的彈簧被拉長(zhǎng)了很多，而粗硬的彈簧卻紋絲不動(dòng)，以此作為對(duì)掰手腕問題的呼應(yīng).

在做如圖5所示的牛頓第三定律實(shí)驗(yàn)時(shí)，關(guān)于作用力和反作用力的方向，需要做如下交代：?jiǎn)为?dú)用手向右拉左邊力傳感器時(shí)，看到圖中一條圖像1，再單獨(dú)用手向左拉右邊的力傳感器時(shí)，看到圖中另一條負(fù)值的圖像2，如果實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)這樣的正負(fù)圖像，說明這是兩個(gè)相反方向的作用力，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)應(yīng)該在不同條件下進(jìn)行，說明在任意情況下（無論是運(yùn)動(dòng)還是靜止、勻速還是加速、主動(dòng)還是被動(dòng)）作用力和反作用力都是相等的.

關(guān)于物體受力分析的教學(xué)，教材比較重視對(duì)涉及研究對(duì)象的受力，進(jìn)行一對(duì)、一對(duì)地分析，先分析共有幾對(duì)作用力和反作用力，再確認(rèn)每一對(duì)相互作用的力中哪個(gè)力是研究對(duì)象所受的.這樣做的好處是，對(duì)施力物體和受力物體的概念比較清晰，體會(huì)任何一個(gè)力都有一個(gè)施力物體和受力物體，任何力也只有一個(gè)施力物體和一個(gè)受力物體，認(rèn)識(shí)一個(gè)力有兩個(gè)施力物體的情況是不存在的，一個(gè)力有兩個(gè)受力物體的情況也是不存在的，消除“A 通過 B 作用 C” 這種糊涂概念.同時(shí)，對(duì)“物體受力分析”的“受力”二字，認(rèn)識(shí)更加深刻，理解分析的是受力，而不是施力.

一個(gè)力的反作用力和這個(gè)力的平衡力，是兩個(gè)不同的力，學(xué)生很容易把兩者混淆起來，教材為此做了詳細(xì)說明.教學(xué)中需要通過實(shí)例來對(duì)比兩者的相同和區(qū)別.它們的相同之處是，某力的反作用力和該力的平衡力，其大小、方向、作用線是完全一樣的，因此容易混淆.它們的區(qū)別，應(yīng)該從作用對(duì)象、適用規(guī)律、力的種類三個(gè)方面來認(rèn)識(shí)：作用力和反作用力分別作用在兩個(gè)物體上，而一個(gè)力和它的平衡力則是作用在同一物體上的;研究作用力和反作用力關(guān)系用的是牛頓第三定律，而研究一個(gè)力與其平衡力的關(guān)系用的是二力平衡條件;作用力和反作用力必定是同一種類的力，一個(gè)力和它的平衡力可以不是相同種類的力.

2.4 第4節(jié) 力的合成和分解

在以往的高中物理教學(xué)中，力的合成和力的分解一共是用兩課時(shí)完成的，而且學(xué)生感到力的分解很難，很多老師用“根據(jù)力的作用效果來判斷分力的方向”的說法來突破這個(gè)難點(diǎn).實(shí)際上，力的合成和分解不是用來直接求解物體受力的，它僅僅是本章用共點(diǎn)力平衡條件解決問題的一個(gè)計(jì)算步驟，只是運(yùn)用等效替換的思想，把一個(gè)假想的力替換掉問題中兩個(gè)實(shí)際的力（力的合成），或者用兩個(gè)假想的力替換問題中一個(gè)實(shí)際的力（力的分解），以達(dá)到便于計(jì)算的目的.如果僅僅要實(shí)現(xiàn)這個(gè)等效替換的目的，是不困難的，這就是本教材中把力的合成和力的分解合并成一節(jié)課的原因.學(xué)生只要會(huì)運(yùn)用平行四邊形定則進(jìn)行合成和分解就可以，在這節(jié)課中，分力的方向由題目直接告知，這不僅使教學(xué)的難度大大降低，而且規(guī)范了力學(xué)的解題思維，有利于學(xué)生形成了科學(xué)的分析思路.

在構(gòu)建合力和分力的概念時(shí)，要強(qiáng)調(diào)課文中“假設(shè)”兩個(gè)字.力的合成時(shí)，合力是假設(shè)的，不是真實(shí)的力;在力的分解時(shí)，分力是假設(shè)的，不是真實(shí)的力.在用平行四邊形定則進(jìn)行力的合成時(shí)，建議合力的箭頭畫成虛線，在力的分解時(shí)，建議分力畫成虛線.將來在列共點(diǎn)力平衡方程或牛頓第二定律方程時(shí)，是用虛線力來取代實(shí)線力，不能兩者都計(jì)算，要體現(xiàn)“替換”的思想.

探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律，是本節(jié)課的學(xué)生實(shí)驗(yàn).在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)假設(shè)以及對(duì)假設(shè)的檢驗(yàn)，是科學(xué)探究的重要環(huán)節(jié).應(yīng)該讓學(xué)生提出假設(shè)，實(shí)驗(yàn)中使 F1 和 F2 的共同作用和 F 的單獨(dú)作用效果相同之后，引導(dǎo)學(xué)生從同一點(diǎn)作出F1、F2 和 F 三個(gè)矢量，啟發(fā)學(xué)生觀察這三個(gè)矢量，猜想這三個(gè)矢量可能會(huì)組成一個(gè)怎樣的幾何圖形？如果一時(shí)難以判斷，可以引導(dǎo)學(xué)生思考：假設(shè)保持 F1 不變的情況下增大 F2，F(xiàn) 矢量將會(huì)如何變化，讓學(xué)生從中思考出平行四邊形的形狀而作出假設(shè).在檢驗(yàn)假設(shè)時(shí)，有兩種方案：一是把三個(gè)矢量箭頭的末端連接起來，檢驗(yàn)組成的形狀是不是平行四邊形？二是按照平行四邊形法則求出 F1、F2 的合力理論值F′，看 F′跟 F 究竟有多大的差別？教學(xué)中不應(yīng)該采用方案一、而應(yīng)該采用方案二來檢驗(yàn)，因?yàn)橛^察實(shí)驗(yàn)值和理論值的差別，是實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的普遍法則，這里滲透著誤差的概念.

矢量的概念，是逐步滲透的，到了這節(jié)課，矢量和標(biāo)量的概念才算有了定論.同一物理量的相加，是用代數(shù)的方法求解（求和）還是用幾何的方法求解（平行四邊形定則），是區(qū)別標(biāo)量和矢量的重要標(biāo)準(zhǔn).雖然在一維坐標(biāo)上矢量的計(jì)算方法和標(biāo)量相同，但矢量正負(fù)號(hào)的空間方向性含義跟標(biāo)量正負(fù)號(hào)意義仍然是不同的.

2.5 第5節(jié) 共點(diǎn)力的平衡

共點(diǎn)力是本節(jié)課涉及到的一個(gè)重要概念.這個(gè)概念的定義是在上一節(jié)課提出的，上節(jié)課正文一開始就指出：“幾個(gè)力如果都作用在物體的同一點(diǎn)，或者它們的作用線相交于一點(diǎn)，這幾個(gè)力叫作共點(diǎn)力”.要強(qiáng)調(diào)的是后面 “或者它們的作用線相交于一點(diǎn)” 這句話，本節(jié)課節(jié)首“問題”的甲圖，就是這種情況.由于共點(diǎn)力是本課的重要概念，對(duì)作用點(diǎn)不在同一點(diǎn)而力的

作用線相交于一點(diǎn)的情況還應(yīng)該列舉一些實(shí)例予以強(qiáng)化.對(duì)于三力平衡的物體，如果三力不平行，這三個(gè)力的作用線必定相交于一點(diǎn)，這三個(gè)力一定是共點(diǎn)力，對(duì)此可以引導(dǎo)學(xué)生用初中學(xué)過的二力平衡條件和上節(jié)課學(xué)的力的合成知識(shí)進(jìn)行論證.

共點(diǎn)力的平衡條件是合力為零，教材是運(yùn)用所學(xué)知識(shí)通過推理得到這個(gè)結(jié)論的.推理是高中物理課程中需要提升的重要素養(yǎng)，有的老師在教學(xué)中用科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)來代替演繹推理，不一定是恰當(dāng)?shù)?

這節(jié)課的重點(diǎn)，在于經(jīng)歷用共點(diǎn)力平衡條件解決實(shí)際問題的過程，體會(huì)用共點(diǎn)力平衡條件解決問題的思路，會(huì)用運(yùn)動(dòng)與相互作用的關(guān)系來觀察實(shí)際問題，知道處于平衡狀態(tài)下的物體，其相互作用的特點(diǎn)是合力為零，進(jìn)而會(huì)運(yùn)用這個(gè)規(guī)律形成有邏輯的思路，解決實(shí)際問題.具體來說，這個(gè)解決問題的思路是：會(huì)自覺地選擇一個(gè)研究對(duì)象;分析研究對(duì)象所受的全部外力;用數(shù)學(xué)工具來描述這些力之間的關(guān)系，即列出包括未知量在內(nèi)的合力等于零的方程，這其中包括建立恰當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系和進(jìn)行力的合成和分解的過程;計(jì)算出方程的解之后討論解的合理性及其實(shí)際意義.

要完成上述教學(xué)目標(biāo)，其教學(xué)方法大致有兩種：一是演繹;二是歸納.用演繹的方法實(shí)施教學(xué)時(shí)，通常是先概述用共點(diǎn)力平衡條件解決問題時(shí)有哪幾個(gè)步驟，解釋這些步驟的含義，再把這個(gè)結(jié)論演繹到具體的實(shí)例中去，用例題來說明怎么操作，用練習(xí)題讓學(xué)生仿效和操練.這種做法很流行，但不可取.其缺陷是把方法當(dāng)成知識(shí)講，在這樣教學(xué)的操作下，學(xué)生盡管能理解這種解決問題的思路，但并不具有應(yīng)用這種思路解決問題的意識(shí).因?yàn)橐庾R(shí)來源于體驗(yàn)，而不是來源于知識(shí).因此，要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，建議采用“歸納”的方法，先讓學(xué)生獲得解決問題的體驗(yàn)，在解決各種不同情境問題的體驗(yàn)中獲得感性認(rèn)識(shí)，領(lǐng)悟這些問題解決過程的特點(diǎn)，然后再歸納它們的共同之處，使其成為今后解決相關(guān)問題的思維指南.本節(jié)課文把這種解決問題的思路滲透在各個(gè)例題的解答之中，這是處于“獲得體驗(yàn)、領(lǐng)悟特點(diǎn)”的階段.這是形成運(yùn)動(dòng)與相互作用觀的基礎(chǔ).當(dāng)學(xué)生完成了下一章牛頓第二定律的學(xué)習(xí)后，這種思路會(huì)更自覺、更成熟，逐漸演變?yōu)榻鉀Q問題的相關(guān)觀念.