提高初中学生作力的示意图的能力的策略研究

提高初中学生作力的示意图的能力的策略研究

楼,佳

浙江省杭州市富阳区富春中学

摘要：受力示意图是解决力学问题最基本的模型方法，教师有意识地创设情境让学生在体验、分析、比较和分类中寻找规律，归纳知识本质，获得清晰、准确的示意图模型建构方法，提高学生受力分析的能力和复杂问题解决能力。

关键词：受力分析   问题解决

一、问题的提出

受力示意图是解决力学问题常用的模型，是构建表格、图像模型的基础，在定性分

析和定量计算中常常用到。也正因为它的普遍性，学生很难从具体问题中摸索出规律，无法获得问题解决的方法，结果是只为做题而做题，实际应用、迁移能力得不到发展。本文以《水的浮力》为例，阐述受力示意图模型的进阶策略在教学中的实际应用，与同行分享。

二、关于作力的示意图

作力的示意图是指借助刻度尺和量角器，在受力物体上，从力的作用点画力的作用

线，用箭头表示力的方向，在箭头边上标出力的大小。力的作用点可以是线段的起点，也可以是线段的终点。如果在同一个图上做两个以上的力，力的示意图所取线段的长度应大致反映出力的大小。它是一种直观、简洁地表示力的方法。

三、提高学生作力的示意图的能力的策略及具体应用

（一）教学目标：

科学观念：知道浮力大小的测量方法，能比较、分析浮力大小的变化。

科学思维：能通过作力的示意图分析、计算浮力大小及其变化。

探究实践：通过小组互助学会正确作力的示意图，通过合作探究找到作力的示意图的进阶规律。

态度责任：养成规范、严谨、正确作力的示意图的习惯，提高作图能力。

（二）具体操作

情境1：2021年7月7日山西永济6名孩子在黄河边玩水失联，7月10日下午湖南省湘潭县涓水河柳树湾发生意外溺水事件，5名溺水孩子抢救无效死亡。溺水成了孩子暑假非正常死亡的头号杀手。那么人落入河水中是否受到了水的浮力？如果是，人受到的浮力到底有多大？

任务1：请你正确选择和使用提供的器材，设计测量在水中下沉的物体所受浮力大小的实验方案并构建受力示意图模型进行原理说明。要求：小组合作设计方案，根据方案自己体验受力示意图模型的建构过程，然后根据评价量表1对构建的模型进行自评和互评，并修正模型（用红笔表示出来）。   

表1   受力示意图构建评价量表    

学生活动：

（1）小组合作设计方案，构建实物模型，直观具体。

原理：利用平衡力知识。

步骤如下：①用测力计测出圆柱体的重力为G物；②分别依次将圆柱体的1/4，2/4，3/4，全部浸入水中，测出拉力大小为F1,F2,F3,F4;③全部浸没后继续增加浸入深度，测出拉力为F5。

（2）自主构建示意图模型，从现象观察到本质研究。

学生对示意图的画法已有了一定的认知，利用自主构建可以激发学生原有的知识和技能储备，在体验过程中加深对知识的认知。

   （3）多元评价，落实规范。

利用量表进行多元评价，多角度针对性地促进学生规范养成。

根据学生的认知特点，从形象的实物模型到抽象的示意图，是学生容易和乐于接受的。利用量表评价激活学生已有的作图技能，利用互评和师评达到规范和落实的效果，使学生体会自主学习和相互合作的乐趣和成就感，同时为表格模型的建构提供数据基础。

情境2：质量为0.75g的空矿泉水瓶漂浮在水面，1kg的鲫鱼悬浮在水中，它们受到浮力多大？

任务2：通过画受力示意图求矿泉水瓶和鲫鱼受到浮力大小。

情境 3：重1.1N的钩码沉在水底，受到杯底的支持力多大？将质量为0.25g，边长为4cm的塑料块完全压入水中所需的压力多大？用一根皮筋将塑料块拉入水下，所需的最大拉力是多少？

任务3：利用受力示意图求物体所受力的大小。

学生活动：（1）构建模型找方法。

      解决任务1                           解决任务2和3

(2)分析模型找规律，归纳方法促应用。

分析和归纳有助于发现规律，促进知识灵活应用。通过分析发现示意图模型可以是二力平衡和三力平衡，帮助学生树立方法意识，有效地分析解决实际问题。

(3)迁移拓展，提高综合分析能力，促进本质理解。

“台秤”问题是教学难点，是对重力、弹力、浮力、压力压强和平衡力与相互作用力的综合考查。通过对照实验，利用模型分析、比较、归纳得出台秤示数变化的本质原因，帮助学生厘清思路，理解科学本质，提高综合分析力。  

实验中可以发现台秤示数是否变化与容器中液体的深度是否变化有关。可以用整体法受力分析（下左图）：根据平衡力知识，G不变，当F拉减小时，F支增大，故台秤示数增大。台秤对整体的支持力与整体对台秤的压力大小相同（下中图），其大小F水-杯与液体深度有关。

由台秤问题想到的（下右图）：若容器是圆柱体，当物体匀速下降时，台秤示数均匀变大。若容器形状不规则或物体是不规则的、物体是冰块，结果会怎样呢？

通过层层铺垫，帮助学生自主养成规范作图、建构较为复杂受力示意图模型，拓展了学生的思维，提升了学生综合应用能力。

主要参考文献：

1．朱清时，汪忠，韩颖，曹宝龙，等.  科学教学参考书［M］.  浙江教育出版社, 2013。