《力的合成》教学设计1

1/9力的合成丰台二中廖军玲教学设计思路：本节研究的是力的等效关系，依据等效思想从实验中归纳总结出力的平行四边形定则，是本章的重点和难点．平行四边形定则告诉我们，矢量运算不是简单的代数加减，1＋1可能大于2，可能等于2，也可能小于2．平行四边形定则不仅是力的合成必须遵循的定则，所有的矢量运算都必须遵守此定则．因此本节内容为学生今后学习其他的矢量及运算奠定了基础，具有非常重要的作用．本设计从日常生活中的问题入手，设置悬念，激活学生思维，引导他们发现并提出问题，经历科学探究的全过程，获得体验，猜想并验证力的合成法则──平行四边形定则，并运用此定则解决课前设置的问题，从生活走向物理，从物理走向社会，提高学生的科学素养．本设计包括共点力和力的合成两部分内容．本设计的基本思路是：借境引题—猜想—实验验证—完善实验方案—实验探究—得出结论—分析交流—得出结论—实际运用．即借多个生活实景图片引题并请学生模拟生活实例“提水桶”，建立共点力的概念，引出等效概念和力的合成问题；接着由学生猜想结论，并初步实验验证，进一步完善实验方案，学生通过实验探究，归纳得出平行四边形定则；学生通过制作平行四边形模型深化对力的合成的理解．本设计强调学生自主探究和亲身感受，重视概念、规律的形成过程以及伴随这一过程的科学方法的教育，重视学生合作意识、团队协作精神和实事求是的科学态度的培养．完成本设计的内容约需2课时．初、高中学习方法差异很大，力的合成又是高中物理第一个全新的重要内容．要取得好的教学效果，不能全盘包办，也不能全盘撒手，否则可能会无法实现预期的教学目标．在学生探究的过程中一定要根据学生的实际情况对学生进行适当的方法指导，帮助学生搭好“学会方法”的平台．通过任务表激发学生思考，从而教给学生科学实验的方法，如作用效果相同怎样显示，怎样确定力的方向，以疑启思，培养学生的思考能力．通过课堂提问，启发思考；通过实验，培养学生的学习兴趣，激发成就感；通过练习，强化有意注意，根据练习情况及时评价、鼓励学生．重在让学生弄懂平行四边形定则得出的过程而不在于得出一个结果．面向全体学生，分层次地调动学生的学习积极性．在实验提问练习中，对基础较差者设计简单问题，并给予适当的鼓励．对学习较好或学习态度由好变坏的学生提问难度较大的问题，给予严格要求．学生课下动手做演示教具——合力随夹角变化的情况，激发学生的兴趣培养学生的创造性．学习任务分析：力的合成是在学习了生活中常见的力之后，从等效的角度对两个力的作用效果所遵循的规律的深入探究．力的合成是解决力学问题的一个重要方法，是以后学习牛顿运动定律的基础之一，也是中学阶段其他矢量运算的基础．力的合成是本章教学的重点．学习本节内容需要的知识有：力的矢量性、力的三要素、力的图示和等效的思想．从“提水桶”情境入手，让学生通过游戏提出问题，感悟等效思想，建立“共点力”、“合力与分力”、“合成与分解”等概念．在学生亲身体验的基础上，通过提问—思考—实验验证—引出新问题—再思考，为学生进一步的探究搭建一个平台，再引导学生通过实验探究，归纳出平行四边形定则．学生通过制作平行四边形模型，探究合力与分力的大小关系，以加深对平行四边形定则的认识，完成对实际问题的解释．本设计强调学生的参与和亲身体验，使学生在学习过程中感受等效的思想，通过对简单的实际问题的研究，知道力的合成在实际中的应用，从而自觉联系生活、生产和科技实际，激发求知欲望和研究周围事物的兴趣．在教学探究方法的过程中，要引导学生思考以下几点：①实验中要用的弹簧橡皮条、细线、白纸、木板，这些器材各发挥怎样的功能？②合力与分力作用效果相同，怎样去体现？③合力的大小和方向如何表示，分力的大小和方向如何表示？④合力、分力的关系与合力的图示、分力的图示之间的关系怎样？⑤实验应记录些什么？怎样处理这些实验记录？最后得出什么结论？这样，可以加强实验教学，学生思维，变“直接给出”为“实验探索”，激发学生的学习兴趣，鼓励创新，全面提高学生素质．学生通过课堂练习，需要思考、总结出：①合力和分力的大小关系．②两分力的合力最大值、最小值．③两分力大小一定、夹角0°～180°时，合力如何变化？④两分力的合力一定且两分力相等，则两分力夹角变化时两分力如何变化？学习者分析：对于力的概念，初中教材中没有给出过矢量的概念，平行四边形定则是学生第一次接触，这对于初上高中的学生来说，是一个大的飞跃，因为学生习惯于代数运算，产生思维定势，所以对矢量运算不易接受．因此在作用效果相同的基础上理解合力与分力的关系，理解平行四边形定则，是教材的难点．平行四边形定则的探究应用是教材的重点．所以，无论从课堂讲解，还是实验的设计操作、习题练习、课后作业等，都应围绕平行四边形定则展开．此外，帮助学生建立一个生动活泼的场景，有利于学生的理解消化．本节课来源于生活中的大量实例，但学生对相关新事物新情况的了解较为片面，不能很好地由感性认识上升为理性认识，应通过本节的学习让学生掌握探究学习的一般方法，使其成为学生终身学习的基础．教学目标：1．知识和技能（1）知道合力与分力．（2）知道共点力，理解共点力的合成．（3）会用平行四边形定则求共点力的合力．知道合力的大小与分力间夹角的关系．（4）会用计算法求相互垂直的二力的合力．（5）培养学生的实验能力、理解问题的能力、应用数学知识解决物理问题的能力．2．过程和方法（1）通过模拟“提水桶”情境，用一个力等效地替代两个力，在建立合力与分力、力的合成与分解等概念的过程中，感受“等效替代”这一物理方法．（2）猜想互成角度的二力合成的规律，再利用学生实验探索研究，最终获得力的合成的平行四边形定则，认识探究物理规律的基本环节：猜想→实验→结论．（3）学生通过自制平行四边形模型，感受物理实验在解决具体问题中的作用．3．情感、态度和价值观（1）通过生活实景的再现，学生参与“提水桶”活动，感悟生活中处处有物理，激发探究的兴趣和学习的热情．（2）通过小组协作完成实验探究和实验结果的分析与互评，激发团队协作精神，培养实事求是的科学态度．（3）通过规范地用力的图示法求合力，培养学生严谨认真的科学态度．教学准备：1．学生实验器材(每两人一套)画图板、橡皮筋、弹簧秤(2个)、三角尺、白纸、绳套、铅笔．（装置参考教材例图）2．演示实验器材装满沙子的水桶和两根长绳、自制平行四边形模型（如图1）、5条塑料片、4对小螺丝、螺帽．教学过程：[导入新课]1．［大屏幕展示］（1）飞机吊坦克（多根钢索）和大型起重机吊同样的坦克（两根钢索）（2）多人从河中拉出重物（3）河岸边两队纤夫正沿河两岸拉纤2．[学生体验]模拟上面所列举的生活中的实例，演示两个力的共同作用效果与一个力的作用效果是等效的．将生活实例搬入物理课堂来研究．让学生去提装满重物（沙子或水）的桶：让两个女学生尝试用很大的角度去提桶（此处可以有意设计远距离用红布带提桶，可能提不动）；让两个男学生用稍大的角度去提桶（可以提起）；让两个力气比较小的女学生用小角度去提桶（也可以提起）；让一个力气大的学生直接提桶（也可以提起）．此处，引导学生按照力的作用效果分析，引出合力与分力的概念．同时，询问以不同的角度提桶的学生手上的感觉，为后面分力夹角与分力大小关系的得出做好铺垫．3．［提问］回忆一下初中学过的只是，如果一个力F与两个力F1、F2的作用效果相同，它们之间的关系是什么？学生回答后总结：（1）一个力的作用效果和几个力的作用效果相同，则这一个力叫做那几个力的合力，那几个力称为这一个力的分力．（2）求几个力的合力的过程，叫做力的合成．（力的合成是一种等效替代的方法，即用一个假设的力去替代几个共同作用的力，替代后这一个力的效果与原来的几个力是相同的．但合力并不客观存在，它是假想的力，是用来替代客观存在的分力的）．[探究求合力的方法]［提问］初中已学过同一直线上两个力的合成，请学生们说一下合成方法．学生回答后总结：（1）同一直线上，方向相同的两个力的合力大小等于这两个力的大小之和，合力的方向跟这两个力的方向相同．（2）同一直线上，方向相反的两个力的合力大小等于这两个力的大小之差，合力的方向跟较大力的方向相同．[提问]可是从上面的生活实例中可以看出，很多情况下两个力并不在同一直线上，而是有一定的夹角，其合力与分力的大小、方向是否有关？如果有关，又有什么样的关系？[学生猜想]学生可能有多种猜想，比如：两个力直接加起来与合力相等(受代数运算的前知识影响)．[实验验证]将橡皮条用强力磁铁固定于黑板上，教师让学生(2～3人)去前面操作，先用一个弹簧秤拉橡皮条使其伸长至某一点并记下这一点，同时记下弹簧秤的读数F及其方向，然后用两个弹簧秤共同去斜拉橡皮条至同一点，记下两弹簧秤的读数F1、F2及其方向，引导学生分析F与F1、F2的大小关系，发现F≠F1＋F2．引导学生认真观察演示实验并思考问题：它们之间到底有什么关系呢？请学生们根据教材提示用现有的实验器材去验证自己的猜想．[学生探究，分组实验]教师提前发放任务表，请学生们思考以下问题：1）实验中要用的弹簧、橡皮条、细线、白纸、木板，这些器材各发挥怎样的功能？2）合力与分力作用效果相同，怎样去体现？3）合力的大小和方向如何表示，分力的大小和方向如何表示？4）合力、分力的关系与合力的图示、分力的图示之间的关系怎样？5）实验应记录些什么？怎样处理这些实验记录？最后得出什么结论？教师巡视学生实验情况，适当的时候做些必要指导．可能需要的指导如下：1．为了保证效果相同，两次都要把结点拉到同一个位置．2．在使用弹簧测力计测量力的大小时，要注意其零刻度及最小刻度，同时要注意正确使用并正确读数．3．在确定力的大小和方向时：一位学生用两只弹簧秤分别钩挂细绳套，用互成角度的两个力拉结点，使橡皮筋的结点伸长到O点；另一位学生先将O点做个标记，然后记下两弹簧秤的读数，这就是力的大小．沿细绳方向在适当位置定下两点，确定力的方向．学生得出结论．请做得较快的小组交流后汇总并汇报本组的实验情况，是否找到两个力的合成规律，如果发现了，用自己的语言表述出来，如能配合自己的实验数据进行说明更好．对还没有发现规律的学生引导他们仿照别的学生的做法重新做一下，看看合力是否跟平行四边形的对角线重合．学生探究结束后，教师总结力的合成平行四边形法则，并用多媒体播放．（1）求互成角度的两个力的合力，不是简单的将两个力相加减，而是用表示两个力的有向线段作为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向．这个法则叫做平行四边形定则．（2）力是矢量，矢量的合成规律都是相同的，所以平行四边形定则适用所有矢量的合成．比如位移、速度、加速度等．[应用与提高]例：力F1＝45N，方向水平向右；力F2＝60N，方向竖直向上．用作图法求解合力F的大小和方向．解法：用力的图示法和数学方法分别求解（教师要在黑板上规范板演）．[提问]我们已经知道了两个力的合成方法，如果是两个以上的力同时作用在物体上，又如何求它们的合力呢？学生思考、讨论后得到：先求出任意两个力的合力，再求出这个合力跟第三个力的合力，直到把所有的力都合成进去，最后就得到这些力的合力．老师肯定学生的回答是正确的，并用多媒体演示几个力的合成方法，演示后强调：能这样求几个力的合力是有前提的，那就是这些力必须是共点力．用多媒体播放图片说明什么是共点力并小结．（1）如果一个物体同时受到两个或更多的力的作用，这些力共同作用在同一点上，或者虽不作用在同一点上，但它们的延长线交于一点，这些力就称为共点力．（2）力的合成的平行四边形定则，只适用于共点力．[合力大小与分力夹角的关系][思考与讨论]两个分力大小一定的情况下，合力的大小与两分力间夹角有什么关系？什么情况下合力最大？什么情况下合力最小？合力的取值范围是什么？（学生交流、讨论后，老师总结）运用合力与分力的关系自制平行四边形法则演示器，使两个分力之间的夹角θ由0°→180°变化，合力逐渐由大变小，观察分析得出：（1）合力F随θ的增大而减小；（2）当θ＝0°时，合力F有最大值Fmax＝F1＋F2；当θ＝180°时，合力F有最小值Fmin＝|F1－F2|．|F1－F2|≤F≤|F1＋F2|（3）合力F既可以大于也可以小于或等于任意一个分力．[课堂小结][布置作业]（1）F1＝5N，F2＝8N，F3＝10N，（2）F1＝