《力的合成》教学设计与反思

人民教育出版社人教版高中物理必修一第3章相互作用第4节力的合成 教材分析： 本节课在学生了解力的概念和几种常见力的基础上，依据等效替代思想得到合力与分力概念；通过实验探究归纳出力的合成运算法则一一平行四边形定则，并运用力的平行四边形定则分析合力的大小和方向及变化特点；利用生活实例图片的对比共点力和非共点力，在此基础上建立共点力的图景。 求解几个力的合力是对本意前几节力的认识的深化，也是为以后的受力分析作准备，更是为进一步学习牛顿第二定律，物体的平衡、功能关系、动量定理和动量守恒定律打下基础。矢量运算始终贯穿在高中物理知识内容的全过程中，对力的合成的研究使学生对矢量和标量认识得以完善，为以后学习速度、加速度、位移、动量、电场强度、磁感应强度等矢量运算奠定了基础.因此，本节内容既具有承上启下的作用，更是高中物理的重要基础. 学情分析： 学生在初中学习过同一直线上二力的合力问题，升入高中后，开始接触矢量的概念，对位移，速度，加速度，力这些矢量有一点感性的概念认识，但对矢量相加的法则，只在学习位移概念时有点思考，并没有更深入的认识。他们更习惯于没有方向的物理量之间的代数运算。所以对矢量运算的前概念就是同一直线上二力的直接相加减。 平行四边形定则是学生第一次接触，对于刚升入高中的学生来说，在接受矢量运算的平行四边形定则时会有一定的困难。因此在预习环节回顾同一直线上的二力合成方法和两段位移之和的计算方法，并将之形成对比引发思考和冲突，在教学中注重对合力和分力的等效替代的体验和理解，引导学生做好探究力的合成的实验都显得非常重要。 另外，为了有效的完成探究实验，要做好学生自主探究实验所需要的基本技能（弹簧秤的正确使用、力的图示的作图规范、平行四边形的作图方法）的复习，教学设计要创设丰富的教学情境，有效的激发学生的认知冲突，营造良好的课堂余围，做好铺垫，层层递进，为学生顺利完成自主探究“力的合成”提供条件。 设计思路： 为了体现新课程所倡导的教学理念，在教学过程中重在培养学生的物理核心素养。 这节课从历史故事引入，从生活情境入手，通过观察、对比，从力的作用效果的角度进行分析、推理，并让学生自己动手实验初步探究，体会几个力和一个力作用效果是否相同，形成合力与分力作用等效替代的物理观念；在此基础上探究合力、分力的大小关系，遵循从简单到复杂的研究顺序，先研究两个分力的合成规律。 对初中学习的同一直线上二力的合成运算模型进行质疑、批判，提出互成角度的二力的合成的运算法则问题，并通过两段位移相加类比迁移，结合实验中观察发现合力与分力的大小关系与方向有关结合分析、推理，提出三角形定则和平行四边形定则的猜想和假设，再进一步设计实验方案，通过讨论交流确定方案，然后学生分组分工相互合作，体验科学探究的过程，实验过程中，记录并分析实验数据，得出结果并进行讨交流、评估，最终形成结论并作出解释，总结得到力的平行四边形定则或三角形定则的合成法则。 在应用平行四边形定则求解分析合力的环节中，以学生自主探究求解为主，教师进一步引导学生构建矢量合成的运算法则的具体求解作图法和计算法的求解思路，并进一步分析合力分力的大小和方向变化特点。 随后的共点力学习，以学生自主阅读教材为主，老师提供丰富的生活实例，让学生在实际应用分析中形成共点力的物理观念。 最后，以一则寓言故事作为结束，进一步激发学生继续探究多力合成的方法，培养学生用物理的视角分析问题的习惯。 教学过程中教师一定要把握好自己的角色，是适时适度地“引导”学生自主分析推理，设计并完成实验，运用科学思维方法，体验科学探究的过程，在学生探究过程中，教师主动以平等身份“参与”，和学生一起交流讨论评价反思并作出解释，引导学生自主形成相互作用的物理观念，构建欠量运算模型，形成大胆质疑，敢丁创新，严谨求证,实事求是的科学态度和责任课时安排：1课时教学目标： 1. 理解合力与分力的概念；通过实验，理解力的合成法则；知道共点力；掌握平行四边形定则，会用作图法、计算法求解两个共点力的合力；能运用力的平行四边形定则或三角形定则分析合力与分力大小随夹角变化的关系。形成相互作用力等效替代和矢量运算的物理观念。 体会等效替代的思想方法；经历科学探究过程，通过提出问题，猜想与假设，设计实验方案，采集分析实验数据，归纳总结互成角度的两个共点力的合成遵循平行四边形定则；在此过程中培养科学思维，体验科学探究过程，养成严谨求证，实事求是的科学态度，激发学习兴趣。 教学重点： 渗透“等效替代”的物理思想，探究过程中实验的设计和完成，力的平行四边形定则的理解和运用。 教学难点： 帮助学生自主完成探究过程；帮助学生构建从“代数和”运算到“欠量和”运算的模型；课前准备教具准备 多媒体课件，教师演示实验器材，学生分组实验器材：木板、白纸、图钉（若干）、橡皮筋、细绳套（两根）、弹簧秤（两只）、学生准备 按照导学案要求预习；三角板、量角器，铅笔、彩色笔 教学过程 教学环节和教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 导「 1、曹冲称象的故 1、〈〈曹冲称象》是人人皆知的历史 1、学生思考回答：大象 利用学生熟知的故 入 事引入等效概念。 故事，请同学们结合卜面的图片回忆 的重力和石头的重力作用 事引入等效原理。激 新 ppt展示图片回忆 故事f青节，想一想曹冲是利用什么原 效果相同出以替代。 发学生兴趣 课 故事情节，思考曹 理和方法“称出”大象的重量的呢？ 冲称象的原理。 引导学生回答，大象和石头的重力 2、ppt展示生活中 的作用效果相同，等效替代 合力与分力作用效 2、观察下面的情境图片，对比思考， 2、学生对比分析哪一个力 生活实例引入一个 果相同的实例情境 这些例子中有没有力的“等效替代” 和哪几个力的作用效果相 力与几个力的效果 图片，思考并加深 原理呢？是什么效果相同呢？ 同并回答 相同。丰富学生的直 力的作用效果等效 对学生回答评价引导总结一个力和 观体会，类比迁移等 替代的理解。 几个力对同一物体作用效果等效替代 效替代的思想。 3、引导学生自主实 3、利用手边的器材你可以设计一个力 3、学生利用身边的素材完 自主实验交流展示 验并展示实验过 的作用等效替代的实例吗 成实验，更进一步切身体 激发学生学习探究 程，体会等效替代 请学生代表展示一个力和两个力 验等效替代的思想。 的热情，更深刻的切 的思想 等效替代的实例 身体验等效替代的 4、总结形成合力和 4、分力与合力并不是同时作用，是效 4、学生形成合力和分力的 思想。 分力的等效替代的 果相同相互替代的关系 物理观念 形成合力分力的物 物理观念 重点强调等效替代 理观念 沂.合力与分力概念 1、总结并板书一合力和分力 1、学生根据讲解，对上述 归纳总结形 新 课 教 学 1、对上述情景进行总结分析，得出合力与分力的概念。 2、讲述力的合成的概念。力的合成：求几个已知力的合力 叫做力的合成。 二.实验探究力的~合成方法 1、同一直线上的二力合成 2. 两个不在同一直线上的力的合成 在教师的引导下提出问题，学生自主实验，实际观察体验合力与分力的大小及变化关系，在此基础上 (1) 结合实验类比位移相加的原理对互成角度的二力合成猜想和假设，三角形---平行四边形定则 (2) 设计实验方案探求合成法则， (3)按方案完成实验，采集实验数据 当一个力产生的效果和几个力的共同效果相同，这个力叫做那几个力的合力。原来的几个力叫做分力。 2、提出问题并板书二力的合成 当一个物体受到几个力共同作用时，我们常常可以用他们的合力来替代，这样可以将复杂的问题简化，但是,如何得到几个力的的合力呢1、板书：同一直线上的二力合成 请学生回顾“同一直线上二力合成”的方法。PPT图片展示同一直线上二力合成的两种情况2、提出问题： 两个分力的方向不在同一直线上呢？教师引导学生通过实验思考下面问题： (1) 一个弹簧秤拉力的大小等于两个弹簧秤拉力的大小之和吗？ (2) 两个弹簧秤的夹角变化时，拉力的大小变了呢？ (3) 这说明两个力的合力除了与分力的大小有关系之外还与什么有关呢？ 可能是什么关系呢？(提示联想位移矢量相加的方法)3、猜想和假设： 引导学生进行猜想和假设可能分力与合力构成三角形，平行四边形的关系4、设计实验方案：能否利用桌上的实验器材设计一个方案验证我们的猜想呢？请同学们思考讨论交流提出你们的实验方案？ (1) 教师引导学生对探究实验方案进行质疑分析评价修正注重以下几点实验中力的作用效果是什么？ 如何保证一个力作用和两个力作用效果相同如何记录力的大小和方向如何分析实验数据(作力的图示)如何对可能的实验结果进行评价5、完成实验，米集实验数据 指导学生按照下面的实验步骤，寻找合力与分力之间的关系。 实验步骤： 在桌上平放一个木板，在木板上铺一张白纸，用图钉把白纸固定好. 概念进行记忆，并做好笔记。 2、学生思考：如何求已知的几个力的合力，回忆初中学过的同一直线上的二力的合成 1、思考、复习初中所学的 “同一直线上二力合成”的方法。并交流，发言。 2、提出的问题： 学生根据教师的引导提示，利用身边的器材初步试验判断 (1) 一个弹簧秤拉力的大小不等于两个弹簧秤拉力的大小之和 (2) 两个弹簧秤的拉力的大小随方向变化 (3) 说明两个力的合力与分力的大小和方向都有关 (4) 类比位移相加分析 3、猜想和假设：可能分力与合力构成三角形，平行 四边形的关系 4、设计实验方案：独立思考，相互讨论交流合作设计实验方案。 学生代表提出展示说明实验方案 在老师的引导下对实验方案进行讨论，进一步完善方案，熟悉实验步骤 5、完成实验，米集实验数据实验过程中在同学的帮助下和老师的建议下要注意：①选取弹簧秤调整零刻度，使用时弹簧秤与板面平行. ②在同一次实验中，橡皮条拉长的结点O位置一定 成合力分力物理观念，在此基础上提出问题，进一步探求如何合成培养不断深入探究自然规律的科学态度和责任 回顾旧有的知识和观念，对比新的问题，进行大胆的质疑，猜想，论证，推理，培养科学思维素 提出问题，并基于初步的经验事实进行推理提出科学的猜想与假设。 自主设计，讨论交流，制定实验方案， 互助合作完成实验，采集数据，分析推理，解释评估得出结论。 (1) 用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的A点(A点的位置应该靠近顶端 (4)对实验数据进行分析论证，相互交流评估，并作出解释 (5)得出结论：用表示两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向。这就叫平行四边形定则. 三、应用平行四边形定则求合力，并分析合力与分力的大小关系。 问题1:一个物体受F1、F2两个力的作用，F1=30N,水平向左，F2=40N,竖直向下，F1与F2的夹角a=90°,求F1、F2的合力F的大小和方向。 问题2:用作图法求出下列分力F1=24N,F2=35N的合力问题3:在两个分力大小不变的情况下，改变两个分力的夹角，合力怎样变化? 问题4:合力与分力的大小关系有何特点 中点)，在橡皮筋的另外一端拴上两条细绳，细绳的另外一端是绳套. (3) 用弹簧秤分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，结点达到某一位置O. (4) 用铅笔记下O的位置和两条细绳的方向，分别读出两只弹簧秤的示数 (在同一条件下). (5) 用铅笔和三角板在白纸上从O点沿着物绳的方向圆直线，按照-7E的 标度作出两个力F1和F2的图示. (6) 只用一只弹簧秤，通过细绳把橡皮筋的结点拉到相同的位置O点，读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向， 按同一标度作出这个力F的图示.