高中物理鲁科版必修1第2节 力的分解公开课教学设计及反思

力的分解

（新授课）

一、教学目标确立依据

（一）课程标准要求及解读

1.课程标准要求

《普通高中物理课程标准》中对这节的内容要求是：通过实验，了解力的合成与分解，知道矢量和标量。

2.课程标准解读

（1）通过实验，了解力的合成与分解。这里的行为动词为“了解”，行为条件是“实验”，就是通过设计可行、合理的实验方案对力的作用效果进行判定，从而能够根据力的平行四边形定则对给定的力按照作用效果进行分解。要求学生能够通过实验总结的规律来解释生活中的物理现象。

（2）知道矢量和标量。这里的行为动词为“知道”，就是要求学生能够说出矢量和标量的概念，区别二者的不同即运算法则的不同。通过对力、位移的矢量三角形和平行四边形定则的比较，能说明二者本质相同这一结论。

（二）教材分析

1.地位与作用

本节内容是高中物理必修一 第五章《力与平衡》中第二节《力的分解》 ，是继第一节《力的合成》后，对力的矢量性、合力和分力的关系、力的平行四边形定则的进一步加深理解和应用，是本章的一个重点。教材从生活实例入手，引入分解的概念，根据逻辑推理知道力的分解同样遵守平行四边形定则。与力的合成相比，力的分解的难点是一个确定的力可以对应无数组分解的方法，力的分解不是唯一的。教科书指出对一个已知力要根据实际情况（实际需要）进行分解。与传统教材不同的是，教科书引入了三角形定则，指出矢量相加的法则，很自然的引入了矢量和标量的概念。

2.重点、难点

通过实例、实验，能够判断力的实际作用效果，确定分力的方向，并能根据平行四边形定则进行分解。

（三）学情分析

通过上一节《力的合成》的学习，学生已经知道了合力和分力的定义，知道了合力和分力的关系，理解了力的合成的平行四边形定则，会用平行四边形定则求合力的大小和方向，所以理解力的分解的概念、力的分解是力的合成的逆运算、力的分解也遵从平行四边形定则难度不大，但对如何在具体问题中分解力，尤其是如何根据力的作用效果确定分力的方向出现困难，在教学时应注意创设情境，使学生更容易接受。

二、教学目标：

1.通过对力的合成知识的复习，依据“等效替代”的物理思想，能够总结出力的分解概念以及遵从的定则

2.通过对日常生活中的有关物理现象的观察分析，能够建构物理模型；通过实验探究，会判断力的作用效果的方向，能根据效果对力进行分解 ，并用来解释生活中的物理现象，感受物理与生活紧密相连。

3.通过对力、位移求和情况的分析，结合平行四边形定则，能够描述三角形定则的内容，说明二者实质是一样的。能说出矢量和标量的定义，区别二者的不同。

三、评价设计

1.老师通过对力的合成知识的复习，根据合力、分力作用效果相同，引导学生得出力的分解是合成的逆运算，也遵从平行四边形定则。此目标比较简单，通过举手调查的方式进行评价，要求全体学生都能达成。

2.通过对三种情景的模拟演示，使学生直观的感受到力产生的作用效果，能够根据平行四边形定则进行分解。通过学生所做的分解图，通过老师巡查方式确定完成情况，将部分学生答案以投影方式展示，进行评价。

3.在老师的带领下，共同经历力、位移合成的三角形定则和平行四边形定则，通过针对小练习，强化理解三角形定则，要求学生通过讨论解决。

四、教学方法：本节课重心放在力的作用效果如何判断的教学中，注重创设情景，通过学生猜想、实验验证、学生体验的方式进行，帮助学生理解；利用已学知识，解释生活中的物理现象，体会物理与生活的紧密联系。

五、教学步骤：

（一）导入新课

游戏：绳子为什么拉不直？

找两名同学上台把绳子拉直，老师在绳子上挂一重物，同学们发现绳子不直了。老师问学生，让两位同学使劲，绳子能直么？学生回答“能”、“不能”。老师让两位学生加把力，绳子还是弯的？于是老师问同学们，为什么会这样呢？学完今天这节课的内容你们就明白了。

（二）新课教学

目标一：什么是力的分解

  一个人用力F可以把一桶水慢慢地提起，两个人分别用F1、F2两个力把同样的一桶水慢慢地提起。力F的作用效果与F1、F2的共同作用的效果如何？F可以叫做F1、F2两个力的合力。

合力F与F1、F2作用效果相同，所以合力与分力的关系是建立等效替代的基础上！如果知道F1、F2，用什么方法可以求出这两个力的合力大小和方向呢?

对，平行四边形定则！求两个力的合力称为力的合成。那么如果我知道合力要求出分力，该怎么办呢？

引导出什么是力的分解及运算法则。

1、求一个已知力的分力叫力的分解

引导学生推理得出：力的分解与力的合成互为逆运算

2、力的分解遵守平行四边行定则

根据这个结论，要分解力时，我们应该把这个力作为平行四边形的哪条线？

答：平行四边形的对角线。

那么两个分力应该怎样表示？

答：应该是平行四边形的两个邻边

目标二：力应该怎样分解

下面请同学们作出一个已知力的两个分力。

师：作一个已知力的两个分力，有多少组解？

生：学生在导学案和透明塑料纸上进行分解，结束后老师将部分塑料纸收起，叠放在一起，发现没有相同的分解结果，说明一个力的分力有无数对！

如果不加条件限制，研究一个力的分力是没有实际意义的，因为合力与分力对物体的作用效果相同，所以实际中我们经常按照力的作用效果进行分解。

情景1.

1.展示图片，创设物理情景

教师利用多媒体展示拖拉机拉耙、人拉行李箱的图片，让学生回归到学生生活的情景。

教师设问引导学生思考：耙和行李箱受到什么方向力的作用？这个力对耙和箱子有什么样的作用效果？

2.建立物理模型

我们要研究生活中的实例时，通常会把他们抽象、简化成简单的物理模型，来进行分析。教师引导学生建立物理模型：耙和箱子相当于物体，物体放在水平地面上受到斜向上的力的作用。以上生活中的例子可以简化成如图

3.演示实验

回归物理问题：这个斜向上的力对物体产生什么样的作用效果？

教师将带有钩码的小车放置在电子称上，用细绳套斜向上拉动小车。让学生观察。

现象：将重物放在电子秤上，显示示数，对物体施加斜向上拉力，物体运动，压力变小

分析：拉力使物体向前运动，同时对秤压力减小，说明拉力有向前拉和向上提的效果

结论：有向前拉动物体和向上提物体的效果

学生：在学案上进行分解，得到两个方向的分力，并写出分力的表达式

老师投影展示

F1=Fcosθ  

F2=Fsinθ

通过以上实例，我们总结力的分解的一般步骤：

第一步：根据力的作用效果确定两个分力的方向；

第二步：根据已知合力和两个分力方向作平行四边形；

第三步：根据平行四边形知识确定分力的大小和方向。

情景2.

1.设定情景：一物体放在斜面上，斜面上物体受到的重力有哪些效果？同学猜想：有使物体沿斜面下滑和使物体压斜面的效果

2.演示实验：老师在自制的斜面上放一物体，用细线连在斜面顶端，静止。（如图）

问题：观察到什么现象？

学生：斜面弯曲形变。

问题：为什么会弯曲形变？说明物体的重力对斜面产生了什么作用效果？

学生：压斜面的效果。

教师总结：重力产生的一个作用效果是使物体压紧斜面，方向是垂直于斜面向下。

剪断细线，提醒学生注意观察。

问题：观察到什么现象？

学生：物体下滑。

问题：说明物体的重力产生了什么作用效果？

学生：使物体下滑的效果。

教师总结：通过刚才的观察、体会，我们了解到：作用在物体上的重力产生了两个效果，一是使物体沿斜面下滑，另一个就是使物体与斜面之间发生挤压。那我们将重力进行分解时就根据重力的实际作用效果把重力分解到沿斜面方向和垂直于斜面的方向，如图：

F1= G sinθ     

F2= G cosθ

师：通过这个表达式分析：

当θ增大时，F1和 F2的大小如何变化？学生回答：F1增大，F2减小

4.生活中的应用

生活中我们注意到了这些吗？水滑梯的坡度为什么要很陡，高大的桥梁为什么有很长的引桥？

在教师引导下，描述分析过程。

滑梯坡度越大，F1越大，使人加速的越快，越刺激！引桥越长，θ越小，上桥时的阻碍作用减小，从而比较容易上桥，下桥时的加速作用会减小，所以高大的桥总是建很长的引桥，减小桥面的倾角，从而保障行车时的安全。

情景3：

1.通过塔吊事故引入，展示图片：起重机吊臂模型

教师疑问过渡：事故中起重机提升重物过重时，受到很大向下的拉力，问重物向下的拉力产生什么作用效果？

2. 学生探究（小组）：用手掌、细线、笔杆、钩码模拟吊臂，感受力的作用效果
3. 老师用自制吊臂模型，放大力的作用效果，演示给学生观察，并总结：重物向下的拉力产生了两个作用效果，沿钢索向下拉和沿横臂压的效果。

4.学生在学案上画出该重物对吊臂拉力的分解图。  （教师指导）

情景4：

1.学生实验：请同学们拿起桌上钩码，挂在两弹簧秤间的细线上，两手向两个方向拉弹簧秤，感受钩码重力有怎样的效果？逐渐增大夹角，观察弹簧秤示数变化。

2.教师总结：发现夹角越大，重力的分力越大（如图）

课前实验揭秘：为什么绳子不能拉直

夹角越大，分力越大，人拉绳的力就得越大，当夹角接近1800时，人需要施加的拉力趋近无穷大。

3.观看视频，解释原因

学生观看视频，思考视频中同学的疑问，并解释。

目标三：矢量相加的法则

通过前面的分析我们已经知道，力是矢量，力的合成和分解都要遵循平行四边形定则。求两个力的合力时，不能简单地把两个力的大小相加。

我们还学习过另外一个矢量——位移，两个位移的合位移应如何求解呢？

两个位移与它们的合位移也组成一个三角形，由此得出三角形定则的内容

1.三角形定则：把两个矢量首尾相接从而求出合矢量的方法

我们如果把位移x2（BC）平移，使它的始端B与第一次位移的始端A重合，就发现两次位移构成了平行四边形的一组邻边，而合位移就是对角线。所以位移相加时也遵循平行四边形定则，因此三角形定则与平行四边形定则本质是一样的。

2.矢量和标量

矢量：既有大小，又有方向，相加时遵从平行四边形定则（或三角形定则）的物理量

标量：只有大小没有方向，求和时按照算术法则相加的物理量

3.针对练习

根据三角形定则，判断以下三个力中，哪个是合力，哪两个是分力？

（三）小结

（四）布置作业

查阅资料，帆船为什么可以逆风行驶？

教材66页练习上（2）