力的合成——教学设计
展开《力的合成》教学设计
济源市第一中学 商科伟
【教材分析】
力的合成是人教版物理必修I第三章第四节的内容。在学习本节课之前学生已经学习了重力、弹力、摩擦力等力的概念，对力有了一定的感性和理性的认识，同时在第一章中已经学习了位移矢量，对矢量有了一定的知识储备。
同时力的合成又是高中物理中极为重要的一个知识点。以后学习牛顿定律和动量、冲量等知识时对物体的受力分析是很重要的地方。同时本节课所学平行四边形定则也是处理矢量的一个通则，因此本节课为以后动量、冲量、动能定理等内容打下了坚实的基础，具有承上启下的作用。
【学生学情分析】
课堂学生为高一，矢量运算是高中学生新接触的概念，如何让学生在以前学习基础之上接受本节课内容是一个难点。
在很节课之前学生已经学习了位移以及力的概念，初步接触了矢量的概念，但对矢量方向性的理解还仅停留在表面上。本节课应着重让学生通过实验探究来体验矢量运算并非简单相加减，而是遵循平行四边形定则。
【教学目标】
1、 知识与能力
(1) 掌握合力与分力的概念力的平行四边形定则，知道它是力的合成的基本规律；初步运用力的平行四边形定则求解力的合成
(2) 会用作图法求解两个共点力的合力，并能利用平行四边形定则求解多力合成问题。
2、 过程与方法
(1) 能够通过实验探究归纳出护城角度的两个共点力的合成遵循平行四边形定则
(2) 培养设计实验、观察实验、探索规律、归纳总结的研究问题的能力。
3、 情感态度与价值观
(1) 培养物理思维能力和看雪探究的能力与态度。
(2) 培养合作、互助、交流的精神。
【教学重点】
1、 合力与分力的概念以及力的合成的概念
2、 力的合成的平行四边形定则
3、 力的合成的方法
【教学难点】
力的合成的平行四边形定则的使用
【教学方法】
探究式教学。
【课时安排】
1 课时
【教学准备】
水桶，钩码，细绳套，弹簧秤2个，木板1块，，图钉，白纸
【整体设计】
这节课从实验入手，学生通过自己动手找出合力与分力之间的关系，这样容易使学生接受.通过实验和多个实例说明一个事实：由于两个力作用在一个物体上，物体所表现出来的形变量或者运动状态的改变跟一个力作用在这个物体上时，物体所表现出来的形变量或者运动状态的变化相同.对于平行四边形定则的教学，可以在初步的矢量合成的基础上进一步加深，可以先进行在一条直线上力的合成，然后再进行互成角度力的合成.平行四边形定则让学生在实验过程中得出，让学生自己发现规律，有利于锻炼学生的能力.
【教学过程】
（一）让学生演示实验，创设情境，导入新课（用时约3分钟）
教师活动 | 学生活动 |
1．引入：1+1=2？ 2．引入：曹冲称象 3．同学提水，引导学生思考分析：两次提水的过程中，力的作用效果是否相同？ 4．引导学生思考：生活中还有哪些事例是说明一个力与几个力的作用效果相同的？ 5．启发引导同学找出这些例子的共性，给出合力和分力，力的合成的概念。 | 1．学生主动回答。
2．学生思考列举实例：用两条细绳吊着日光灯、很多只狗拉着雪撬前进、抗洪救灾中解放军搬沙袋等。
3．积极思考，领会合力、分力的等效替代关系。得出合力和分力、力的合成的概念。 |
（二）在科学探究过程中，学习新内容（用时约25分钟）
1．复习回顾：同一直线上的二力合成。
2．在实验的基础上，提出疑问
教师活动 | 学生活动 |
1．提出要求：让学生分别利用两个弹簧测力计、一个弹簧测力计提同一钩码，模拟提水过程，看两个力的代数和与一个力是否相等。 2．根据模拟实验的结果提出疑问：分力与合力可能存在什么关系？ | 1．进行模拟提水实验，但是要用弹簧测力计测量各个的力的大小。 结论：F≠F1+F2
2．设疑，激发学生探究热情，为学生设计实验做铺垫。 |
3．学生设计实验方案，探究合力分力关系
教师活动 | 学生活动 |
引导学生用给出的器材自己设计一个实验，进而找出探究求合力和分力关系的方法。 教师可提出如下问题引导思考： 1．怎样设计才能在判断“合力和分力产生的效果相同”上比较准、比较容易？ 2．怎样直观、准确地表示分力与合力? 3．实验中应记录什么？怎样记录？ 首先让学生独立设计，然后小组交流，形成小组的设计方案。 教师总结，形成共同实验方案。 | 根据老师出示的引导问题，思考：在这个实验中研究什么问题？在这个实验中合力与分力等效的标志是什么？用什么样的方案去探究？然后设计方案。
个人设计出方案后，与同组同学交换意见形成小组方案。
学生代表陈述实验方案。
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4．进行实验，收集解决问题的证据
教师活动 | 学生活动 |
让学生进行分组实验，教师在旁点拨指导。
让学生自己选出各组的代表，把实验的结果进行展示，教师点评鼓励。
| 根据学生自己的猜想，利用课桌上仪器进行实验验证，看结果如何。 各组的学生派代表展示本组的实验结果，并与其他组的情况相比较。 |
5．分析实验数据，提出猜想，得出结论
教师活动 | 学生活动 |
引导学生根据实验结果提出猜想。 作图验证猜想，探索出求合力和分力的关系。 教师总结：平行四边形定则。 | 根据测量得到的数据分析处理，积极思考，尝试探索合力与分力的关系，最后得出结论。
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6．应用结论解决问题，深化理解
教师活动 | 学生活动 |
1．教师提出如下问题：力F1＝45N，方问水平向右。F2＝60 N，方向竖直向上。用图示法求这两个力的合力F的大小和方向。 教师要引导学生规范作图。
2．提问：这两个力的合力F的大小和方向能否用其它的方法求？如何求？ | 1．在练习本上解答老师提出的问题。 让学生到黑板展示。台下的同学要指出存在的问题，或提出自己不明白的问题。
2．学生思考后回答：可以用直角三角形的边角关系求解。 |
（三）知识拓展深化（用时约5分钟）
1．合力与分力的夹角的关系
教师活动 | 学生活动 |
教师引导学生思考： ①两个力F1、F2的合力F的大小和方向随着F1、F2的夹角变化而如何变化？
②什么情况下合力最大？最大值为多大？什么情况下合力最小？最小值为多大？ 结合平行四边形教具说明。 | 认真思考教师问题，印证自己得到的结论。 合力与分力的夹角的关系： ①合力随着θ的增大而减小。 ②当θ= 0°时，F有最大值 F max=F1+F2 当θ= 180°时，F有最小值 F min=∣F1 -F2｜ |
2．多个力的合成
教师活动 | 学生活动 |
进一步提出拓展问题：一般情况下物体都受到多个力作用，那么如何求这些力的合力？
用动态图像演示，加深印象。 | 学生思考教师问题，不难想到用平行四边形定则求合力：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。 |
（四）学习效果检测（用时约5分钟）
教师活动 | 学生活动 |
教师出示课堂练习，学生先独立完成（起自测作用），然后讨论。 总结结论。 | 保质保量地完成课堂练习。 |
（五）学生自评（用时约2分钟）
教师活动 | 学生活动 |
引导学生总结：回顾这节课学到了哪些新知识？获得了哪些处理问题的方法？有哪些成功的体验和失败的教训？ | 学生从不同侧面总结这节课的学习；畅谈收获与体会。 |
（六）板书设计
3.4力的合成 | |
1．合力和分力 2．力的合成： （1）平行四边形定则 （2）处理方法： ①作图法 ②计算法 （3）合力与分力的夹角的关系： ①合力随着θ的增大而减小。
| ②θ= 0°时，F max=F1+F2 θ= 180°时Fmin=∣F1-F2｜ （4）多力合成 3．共点力
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