《力的合成》教學(xué)設(shè)計(jì)完美版

1、力的合成教學(xué)設(shè)計(jì)北京十中 孔祥英指導(dǎo)教師：北京教育學(xué)院豐臺(tái)分院 吳勤智一、教學(xué)背景分析：【教材分析】本節(jié)課是必修一第二章第五節(jié)內(nèi)容，是在學(xué)生學(xué)習(xí)了幾種具體力之后，根據(jù)等效思想，利用實(shí)驗(yàn)，探究合力與分力關(guān)系的一節(jié)規(guī)律課。“平行四邊形定則”是矢量運(yùn)算的普遍法則，學(xué)習(xí)它不但是研究力的合成與分解的需要，也是為以后學(xué)習(xí)速度的變化、動(dòng)量的變化等矢量運(yùn)算做準(zhǔn)備，但矢量的運(yùn)算法則對(duì)初學(xué)者來說是很難跨越的一個(gè)臺(tái)階，因此教材將驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)變成了探究實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親身經(jīng)歷規(guī)律得出的過程，做到了知其然又知其所以然。【學(xué)情分析】學(xué)生通過以前的學(xué)習(xí)已經(jīng)初步了解了等效替代思想，也基本掌握了用圖示法表示力的大小和方向，對(duì)一條直線上

2、的力的合成也有了初步的認(rèn)識(shí)，但對(duì)矢量的理解還很膚淺。因此老師要引導(dǎo)得當(dāng)，注重分析貼近學(xué)生生活的實(shí)際問題，將整個(gè)實(shí)驗(yàn)分解成若干個(gè)環(huán)節(jié)，使得每一步學(xué)生都能夠得著。力的合成規(guī)律的探究過程依據(jù)的是“等效替代”思想，學(xué)生只有領(lǐng)悟了這一思想，才有可能以它為指導(dǎo)思想真正理解“平行四邊形定則”，才有可能靈活應(yīng)用二、教學(xué)設(shè)計(jì)思想：普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）提出：“物理課程應(yīng)促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生積極參與，樂于探究，勇于實(shí)踐，勤于思考培養(yǎng)其科學(xué)探究能力。”本設(shè)計(jì)正是從日常生活中的問題入手，設(shè)置懸念，激活學(xué)生思維，引導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)并提出問題，經(jīng)歷科學(xué)探究的全過程，獲得體驗(yàn)。本設(shè)計(jì)首先利用曹沖稱象的視頻加深學(xué)生對(duì)等效

3、替代思想的理解，再引導(dǎo)學(xué)生通過生活中的實(shí)例，得出合力概念；接著利用小實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生體驗(yàn)力的合成不僅要考慮分力的大小還要考慮方向，從而激起學(xué)生探究的欲望；最后為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)器材，讓學(xué)生分組探究，定量的得出相應(yīng)的結(jié)論。通過本節(jié)教學(xué)，不僅要讓學(xué)生學(xué)到基本的物理知識(shí)與技能，還要讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究過程，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的能力和勇于探索的精神。三、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1、初步掌握等效替代的方法2、理解合力與分力的概念，知道什么是力的合成。3、初步理解力的“平行四邊形定則”3、能區(qū)分矢量與標(biāo)量（二）過程與方法1、采用“等效替代”思想來理解合力與分力的概念，并在這一思想的指導(dǎo)下，通過實(shí)驗(yàn)探究來體驗(yàn) “力的

4、平行四邊形定則”的發(fā)現(xiàn)過程。2、采用實(shí)驗(yàn)探究的學(xué)習(xí)方式，通過獨(dú)立思考與分組討論等過程，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、動(dòng)手操作及觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力，以及分析、綜合、歸納的能力。3、通過課堂實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)及操作過程，培養(yǎng)學(xué)生利用現(xiàn)有器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀1、通過實(shí)驗(yàn)探究過程，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮學(xué)生的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性。2、通過力的合成的研究與規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，逐步養(yǎng)成用科學(xué)方法與科學(xué)知識(shí)理解和解決實(shí)際問題的習(xí)慣，提高科學(xué)素養(yǎng)。3、通過分組實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生合作、交流的能力與團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。4、通過曹沖稱象的故事讓學(xué)生理解面對(duì)困難要有戰(zhàn)勝它的勇氣和智慧四、教學(xué)重難點(diǎn)滲透“

5、等效替代”的物理思想，促使力的平行四邊形定則的發(fā)現(xiàn)與深刻的理解。五、教學(xué)難點(diǎn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)；平行四邊形關(guān)系的發(fā)現(xiàn)；從“代數(shù)和”思維到“矢量和”思維的跨越；對(duì)合力與分力間的“等效替代”關(guān)系的真正理解與靈活運(yùn)用。六、教學(xué)手段與方法1、多媒體輔助教學(xué)2、教師演示實(shí)驗(yàn)與學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)結(jié)合。七、教學(xué)過程（一）提出等效替代的方法課前播放曹沖稱象視頻，上課之后提問：為什么石頭的質(zhì)量等于大象的質(zhì)量老師總結(jié)：通過上面的分析我們知道了等效替代法的關(guān)鍵是作用效果相同，使用等效替代法的好處是可以是復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化，或者把看似無法解決的問題變得輕而易舉。所以，曹沖當(dāng)時(shí)才7歲，沒上過高中吧，更沒學(xué)過物理吧，就能用等效替代的方法解

6、決大人都解決不了的難題。今天我們就要用曹沖的方法解決物理的難題，可是我們上了九年學(xué)，學(xué)了兩年多物力，是不是應(yīng)該更棒呀！我們今天研究的課題是 第五節(jié) 力的合成（二）引出概念引入情境：（幻燈片）兩位同學(xué)一起提著一個(gè)水桶的情景提出問題：他們對(duì)水桶施加了幾個(gè)力？能用一個(gè)力來等效替代它嗎？怎樣替代？學(xué)生回答：讓一位大同學(xué)去提。追問：剛才這一個(gè)力真的“等效替代”了原來兩個(gè)力的作用了嗎？有什么依據(jù)？生活中這樣的例子還有很多，幻燈片繼續(xù)展示照片：兩手吊單杠和一手吊單杠，兩個(gè)力拉橡皮筋，提問：能否用一個(gè)力去代替，如何代替引出概念：如果一個(gè)力作用在物體上產(chǎn)生的效果跟幾個(gè)力共同作用在物體上產(chǎn)生的效果相同，這個(gè)力就叫

7、做那幾個(gè)力的合力（resultant force），而那幾個(gè)力就叫做這個(gè)力的分力（components of force）。求幾個(gè)已知力的合力叫做力的合成我們只研究共點(diǎn)力的合力，什么是共點(diǎn)力呢？看書57頁，學(xué)生讀一遍。（三）對(duì)力的合成法則的探究初高中銜接：初中時(shí)我們學(xué)過一條直線上的二力合成，大家回憶一下如果兩個(gè)分力不在一條直線上呢（1）提出問題設(shè)置陷阱：（幻燈片）如果兩個(gè)同學(xué)施加在水桶上的力都是100N，那么一個(gè)同學(xué)需要施加多大的力才能等效替代？ 一般回答：400N；可能回答：小于400N（一般是已預(yù)習(xí)過的學(xué)生或是參加競(jìng)賽的學(xué)生）質(zhì)疑：也就是說你們認(rèn)為合力的大小等于分力大小之和是嗎？你怎么知道

8、？有科學(xué)依據(jù)嗎？憑直覺得出結(jié)論，那是學(xué)物理嗎？ 學(xué)生回答：做實(shí)驗(yàn)老師演示：把鉤碼當(dāng)作水桶，兩個(gè)彈簧秤當(dāng)作手臂，先用兩個(gè)彈簧秤一起提，讀出示數(shù)，再用一個(gè)彈簧秤去提，記下示數(shù)，看是不是合力大小等于分力大小之和下面你們自己利用你桌上現(xiàn)有的儀器研究一下，當(dāng)兩個(gè)提鉤碼的彈簧秤有一定的夾角時(shí)合力和分力的關(guān)系學(xué)生發(fā)現(xiàn)：合力大小不等于分力大小之和，（有沒有等的時(shí)候）而且隨著兩個(gè)分力的夾角增大，兩個(gè)分力的大小之和與合力大小的差距越來越大！點(diǎn)評(píng)：可是我們以前都是這樣做的呀，比如一個(gè)蘋果質(zhì)量是100g，另一個(gè)蘋果質(zhì)量也是100g,兩個(gè)蘋果不就重200g了嗎？但對(duì)于矢量：它們除了有大小之外，還有方向：例如兩個(gè)力，當(dāng)它

9、們的方向互成某一角度時(shí)，求合力就沒那么簡(jiǎn)單了！ 過渡引導(dǎo)：我們剛才反駁了“合力等于分力之和”的觀點(diǎn)后，你還想到什么？還做些什么？學(xué)生：很想知道合力跟分力之間到底有什么關(guān)系。老師鼓勵(lì)：提得很好！力是矢量，我們能否同時(shí)考慮合力與分力的大小以及方向間的關(guān)系？今天我們就來直接體驗(yàn)一下科學(xué)探索的過程：先從最簡(jiǎn)單的兩個(gè)力的合力與分力的關(guān)系開始研究。（2）探究過程(分二人小組進(jìn)行)1、提出問題：互成角度的兩個(gè)力跟他們的合力的關(guān)系是怎樣的？講解：我們要想找到分力與合力的關(guān)系是不是必須要確定分力的大小和方向呀，可是我們知道力是不能脫離物體而獨(dú)立存在的，我們就要找一個(gè)研究對(duì)象，就是一端固定的橡皮筋。那如何確定分力

10、的大小和方向呢，分力已經(jīng)確定了，是不是還要找到他們的合力呀，如何找到他們的合力呢，結(jié)點(diǎn)拉到同一個(gè)位置，如何確定合力的大小和方向呢？為了節(jié)省時(shí)間，我已經(jīng)把橡皮筋和白紙固定在木板上了。那下面給你們四分鐘的時(shí)間，四人一組討論一下具體的實(shí)驗(yàn)步驟，如果有困難可以看老師的幻燈片提示2、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：幻燈片問題提示：a）實(shí)驗(yàn)儀器中要用的彈簧稱和橡皮條，這些器材各發(fā)揮怎樣的功能？b）合力與分力作用效果相同，怎樣去體現(xiàn)？c）如何準(zhǔn)確直觀的記錄分力與合力的大小和方向？ 找一組同學(xué)展示他們的設(shè)計(jì)思路和步驟，邊展示邊講解容易存在的問題3、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并收集數(shù)據(jù)： 學(xué)生討論后得出實(shí)驗(yàn)方案，老師點(diǎn)評(píng)，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，老師巡視，發(fā)現(xiàn)問

11、題及時(shí)用實(shí)物投影儀展示4、分析數(shù)據(jù)、進(jìn)一步猜想、得出結(jié)論：分小組分析處理，嘗試根據(jù)白紙上所畫的兩個(gè)分力與合力的圖示進(jìn)行探究：合力與兩個(gè)分力間有什么幾何關(guān)系？若有困難則進(jìn)行引導(dǎo)或暗示：鼓勵(lì)學(xué)生，科學(xué)探究活動(dòng)就是要敢于大膽猜測(cè)，發(fā)揮你們的想象力，物理學(xué)上的重大發(fā)現(xiàn)都是在實(shí)驗(yàn)事實(shí)基礎(chǔ)上大膽猜測(cè)得出的，比如牛頓的萬有引力定律。要想找?guī)缀侮P(guān)系，數(shù)學(xué)上經(jīng)常采取什么辦法：比如畫輔助線？引導(dǎo)學(xué)生回答出好像是平行四邊形。老師引導(dǎo)：小心驗(yàn)證怎樣驗(yàn)證？是把三個(gè)力的箭頭連線來確定是否平行四邊形嗎？這樣做存在什么問題？（由于實(shí)驗(yàn)存在誤差，很難確認(rèn)所畫四邊形就是平行四邊形?？上雀鶕?jù)兩個(gè)分力畫出平行四邊形，再將其對(duì)角線與合

12、力進(jìn)行對(duì)比，看是否重合或偏差有多大，是否在誤差允許的范圍內(nèi)，則可以確認(rèn)是一個(gè)平行四邊形。）分組活動(dòng)：各自畫圖進(jìn)行驗(yàn)證（要求三力畫實(shí)線、輔助線畫虛線）綜合分析程序：老師用實(shí)物投影展示兩組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(3)歸納得出結(jié)論是不是所有的合力都是以分力為邊長的平行四邊形對(duì)角線呢，前人們經(jīng)過很多次的、精細(xì)的實(shí)驗(yàn)，最后確認(rèn)，對(duì)角線的長度、方向，跟合力的大小、方向一致，即對(duì)角線與合力重合，也就是說，對(duì)角線就表示F1、F2的合力力的合成法則平行四邊形定則：板書：用表示兩個(gè)分力的線段為鄰邊做平行四邊形，鄰邊中間的對(duì)角線就表示合力的大小和方向，這就叫力的平行四邊形定則（四）課堂小結(jié)說說這堂課你有什么收獲？包括物理知

13、識(shí)，物理方法，和你的真實(shí)感受通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)我們發(fā)現(xiàn)，力的合成一般不能像標(biāo)量那樣可以用簡(jiǎn)單的“加減法”進(jìn)行運(yùn)算（同一直線上的力的合成除外），通過探究，我們發(fā)現(xiàn)力的合成要按“平行四邊形定則”進(jìn)行，其實(shí)，這一運(yùn)算法則也是所有矢量運(yùn)算的普遍法則，這也是矢量和標(biāo)量的本質(zhì)區(qū)別。因此大家要重視理解，學(xué)以致用。（五）板書設(shè)計(jì)第五節(jié) 力的合成一、等效替代法二、合力與分力的概念三、共點(diǎn)力四、力的合成法則1、一條直線上的二力合成：（1）同向 （2）反向2、互成角度的二力合成平行四邊形定則：用表示兩個(gè)分力的線段為鄰邊做平行四邊形，鄰邊中間的對(duì)角線就表示合力的大小和方向，這就叫力的平行四邊形定則（六）流程圖播放曹沖稱

14、象錄像理解等效替代思想出示生活圖片彈簧秤拉鉤碼實(shí)驗(yàn)引出合力概念小結(jié)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)理解矢量合成與標(biāo)量的不同體驗(yàn)探究過程，得出規(guī)律八、學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)本節(jié)課成功的關(guān)鍵是學(xué)生是否能夠自主探究得出平行四邊形定則。為了讓學(xué)生在現(xiàn)有知識(shí)水平基礎(chǔ)上完成本堂課的教學(xué)，我在教學(xué)設(shè)計(jì)中充分體現(xiàn)了教師的指導(dǎo)作用，實(shí)驗(yàn)操作的前期指導(dǎo)到位，帶著問題閱讀教材，交流討論，并請(qǐng)學(xué)生代表展示說明實(shí)驗(yàn)的具體流程，使學(xué)生對(duì)此實(shí)驗(yàn)的具體操作方法有了清晰的了解，為全體學(xué)生能順利完成此實(shí)驗(yàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。由于有了以上設(shè)計(jì)，學(xué)生基本都能探究出平行四邊形法則，而且始終保持著求知的熱情。但是由于時(shí)間限制，關(guān)于實(shí)驗(yàn)誤差的分析沒能展開。不論何時(shí)，都要盡可能讓思考與反省預(yù)見到突發(fā)的激情，這于審慎者可輕而易舉做到。心煩意亂之時(shí)，首先要做的就是意識(shí)到這一點(diǎn)。先控制住自己的情緒，下決心不再使之加劇。有了這種高明的防范，就能很快終止怒氣。要懂得制怒之法，且止息于當(dāng)止之時(shí)：奔跑時(shí)停下來最難；狂怒時(shí)保持頭腦清醒也一樣難。過分激動(dòng)，不論程度高低，都會(huì)影響理智。一旦對(duì)發(fā)怒有了這種警醒，就