力的合成教学设计张磊.doc

贵州省高中物理杨永忠名师工作室教学设计方案学校：毕节市民族中学 设计者：张磊主题、单元或课的名称人教版高中物理必修一第三章第四节：力的合成学科 高中物理年级 高一班 11班教学目标知识与技能1、初步运用力的平行四边形定则求解共点力的合力；能从力的作用效果理解力的合成、合力与分力的概念。2、会用作图法求解两个共点力的合力；并能判断其合力随夹角的变化情况，掌握合力的变化范围，会用直角三角形知识求合力。过程与方法1、能够通过实验演示归纳出互成角度的两个共点力的合成遵循平行四边形定则；2、培养学生设计实验、观察实验现象、探索规律、归纳总结的研究问题的方法的能力。情感态度与价值观培养学生的物理思维能力和科学研究的态度。培养学生合作、交流、互助的精神。学习者特征分析知识基础学生已经学习完成必修一第三章重力、弹力、摩擦力等知识及矢量知识的学习，对学习本节知识没有知识障碍。能力基础学生经常使用小组合作、交流评估、有新课改学习理念。学习者特征分析1. 学习者为高一年级的学生，对有关生活的知识好奇心较强，具有强烈的探究欲望；2. 学生都是以小组为合作单位，一个同学的交流代表小组内同学的交流。学习动机分析学生学习的目的是为了了解物理知识在生活中的应用，并能够应用物理知识解释生活中的现象。学习风格分析很多创新设计或头脑奥林匹克竞赛都涉及力的合成的应用，充分利用这些有利条件，可以对学生的长远发展产生深远的影响教学内容教材分析本节课是必修一的重点，是研究力的平衡的基础，也是学习牛顿运动定律的基础。本节课的内容包括，合力、分力、力的合成、共点力等概念，以及平行四边形定则。本节课有两个关键点，一是等效替代思想的建立，二是通过实验探究合力与分力的关系。知识结构图教学重难点：重点：通过实验归纳出力的平行四边形定则。难点：力的平行四边形定则、通过作图法确定合力。信息化教学媒体和资源的选择和运用：1. 视频：2. 图片：3.动画：教学准备：1师准备：根据学生情况，拟写教学设计，制作课件，上网查找资料；2学生准备：课前预习，了解生活中的一些自动控制电路。教学过程（活动）教学环节教学内容师生活动及意图1.引入新课 前面，我们已学习了物体间相互作用的各种表现，如重力、弹力、摩擦力，也知道了如何对物体进行受力分析。那么，当物体的受力情况比较复杂时，是否存在简化问题的科学方法和途径？现在就来探究这个问题。请两位同学一起提着一个水桶。 提出问题：他们对水桶施加了几个力？能用一个力来等效替代它吗？怎样替代？ 老师一个人提着水桶。 等效思维方法，是科学研究的一种重要方法。例如刚才的问题，就是让一个力的单独作用来等效替代几个力的共同作用。 追问：刚才这一个力真的“等效替代”了原来两个力的作用了吗？有什么依据？引导启发引出“等效替代”的思想，是发现力的合成法则的前提，是至关重要的环节。如果这一环节做得不到位，即使“完成”了后面的教学，学生对为什么要进行力的合成、为什么可以进行力的合成、怎样进行力的合成等等问题的理解都是模糊的。所以，“等效”思想需反复强调，以使之深入人心。进行新课一、合力、分力与力的合成的概念如果一个力作用在物体上产生的效果跟几个力共同作用在物体上产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，而那几个力就叫做这个力的分力。求几个力的合力的过程或求合力的方法，叫做力的合成。同一条直线上的两个力的合成规律是怎样的？ 二、对力的合成法则的探究（一）提出问题【设置陷阱】：如果两个同学施加在水桶上的力都是200N，那么一个人需要施加多大的力才能等效替代？【质疑】：你怎么知道？有科学依据吗？凭直觉得出结论，像亚里士多德了吧？若是伽利略会怎么做！【演示1】：用两只演示用弹簧秤(“这是两个同学的手”)，通过两个细绳差不多竖直地提起一个钩码(“这是水桶”)，让学生读数，再用一个弹簧秤提起钩码，让学生读数，结果基本验证了“合力等于分力大小之和”。提问：两个同学在提水时手臂是这样竖直的吗？【演示2】：让两个提钩码的弹簧秤有一定的夹角发现：合力大小不等于分力大小之和，而且随着两个分力的夹角增大，两个分力的大小之和与合力大小的差距越来越大！这是为什么？在黑板上从同一点出发大致画出两个分力及一个合力的方向【点评】：对于标量：例如两个物体，质量都是20kg，求总质量只要相加就行，等于40kg；但对于矢量：它们除了有大小之外，还有方向：例如两个力，当它们的方向互成某一角度时，求合力就没那么简单了！【过渡引导】：今天任务完成了吗？伽利略反驳了亚里士多德“重物比轻物下落快”的观点后，还想到了什么？还做了哪些？我们刚才反驳了“合力等于分力之和”的观点后，你还想到什么？还想做些什么？【鼓励】：提得很好！力是矢量，我们能否同时考虑合力与分力的大小以及方向间的关系？今天我们就来直接体验一下科学探索的过程：先从最简单的两个力的合力与分力的关系开始研究。（二）探究过程(分小组进行)1、提出问题：互成角度的两个力的合力跟分力的关系是怎样的？2、猜想与假设：同学们猜测一下合力和分力之间可能存在什么样的大小关系？3、制定计划与设计实验：对学生的积极性给予鼓励，对各方案中的不成熟方面给予说明，对学生的创新思维给予充分的肯定【引导学生逐渐逼近可行性实验的参考思路】 刚才我们随意地画了个合力与分力的草图，称不上力的示意图，更谈不上力的图示，可是，要想得到有说服力的结论，应该怎样做？在哪里画？怎样做实验才能直接读取分力及合力大小的数据并且直接把这些力如实地画到白纸上去？（将“水桶”、弹簧秤等都处于一个竖直面上？学生可能提出各种方案，教师一一作出评价，例如将挂“水桶”的绳子绕过定滑轮后沿水平方向，然后分别用一只弹簧秤和两只互成角度的弹簧秤拉住）在没有定滑轮的情况下还有什么办法吗？提醒按现有器材如何设计实验，强调根据现有器材进行设计会体现一种实际工作能力，至于现有条件不足的情况下，若能利用其它器材进行替代来进行实验，则更能考验一个人的解决实际问题的灵活性与能力了。（“水桶”可以用橡皮条替代）4、进行实验并收集数据： 可在学生画出各力的图示后告一段落。 5、分析数据、进一步猜想、得出结论：若有困难则进行引导或暗示：力是矢量，我们进行的是矢量的合成，我们曾学过哪些矢量的合成？我们学过哪些矢量？分组活动：各自画图进行验证（要求三力画实线、辅助线画虚线）综合分析：让某一大组部分小组汇报自己的探究结果，对比在夹角接近的情况下结果有什么相似之处和区别，分析存在的一些问题。再让其他组各派一两个小组汇报，对比在夹角较大的情况下结果有什么相似之处和区别，分析存在的一些问题。(三)归纳得出结论力的合成法则平行四边形定则用表示两个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形，那么，合力F的大小和方向就可以用这两个邻边之间的对角线表示出来，这就叫做力的平行四边形定则。三、力的合成法则的应用1、适用条件是否任何情况下，物体所受各力都可合成？2、动态分析当两个分力的大小一定，而夹角变大或变小时，合力大小会怎样变化？其变化范围是怎样的？得出结论：夹角越小，合力越大，当夹角为0时，合力有最大值FmaxF1F2；夹角越大，合力越小，当夹角为180时，合力有最小值FminF1F2即F1F2FF1F23、例题：力F145N，方向水平向右。力F260N，方向竖直向上。要求：先用作图法求这两个力的合力F的大小和方向。能否用计算法求合力F的大小和方向？【归纳】：求合力的方法有作图法、计算法。在一些角度特殊的问题中计算法较方便。【提醒】：要注意到力是矢量，求大小的同时，还要写出方向，如何表达方向？(一般可用合力与某分力的夹角来表示)4、多力合成问题规律的拓展应用：提问：怎样求三个力的合力？多个力呢？提问：这依据什么？归纳总结 习旧引新 在“伽利略对自由落体运动的研究”一节中曾介绍了伽利略的科学研究方法，在课堂教学中，只要有机会，就应当进一步渗透这些研究方法，以培养学生严谨的科学态度，养成良好的思维习惯，提高实践能力与科学素养。 这个问题的提出可以强化学生对矢量与标量有本质区别的认识，还可以产生“悬念”，学生急于想知道：两力的合成究竟应怎样进行？有了悬疑，就会激发学生的求知欲，就会产生探求真知的强大动力。这一“悬念”的创设在学生的大脑里立即产生了撞击，思维被迅速地激活，学生的求知欲望油然而生。 引发思考 启发思路 若猜想不出可能的关系，也可先进行探索，科学研究过程不一定按死板的模式进行。尽量先让学生提出，真有困难时，可引导学生逐渐逼近可行的实验方案通过方案的设计，提高学生研究问题的积极性，并使学生体会科学探究的基本思路和方法，提高学生自主设计、制定方案的能力。通过方案的汇报交流，使学生体会到集体智慧的力量，体会合作学习的乐趣。 发挥教师指导作用。培养学生的实验设计能力。 实际操作学生动手教师指导培养学生应用知识解决问题的能力。培养学生共同协作、相互交流的品质和动手操作能力。 通过暗示的手段，使学生发现规律，既能发挥教师的引导作用，又能充分发挥学生的主动思维，在课堂时间有限的情况下可以大大提高课堂效率。 归纳讨论总结分析 通过多力合成问题的分析，再一次强化力的合成中涉及的“等效替代”思想，这样既可以加深对力的合成规律的理解，也有利于学生对物理学的重要研究方法等效思维方法的领悟。课堂小结1. 通过这节课的学习我们发现，力的合成一般不能象标量那样可以用简单的“加减法”进行运算（同一直线上的力的合成除外），通过探究，我们发现力的合成要按“平行四边形定则”（或“三角形定则”）进行，其实，这一运算法则也是所有矢量运算的普遍法则，因此大家要重视理解，学以致用。培养学生概括能力和语言表达能力反思体会评价通过本节课的学习，你有什么收获或体会？学生分成8个小组，通过讨论后分组进行汇报。布置作业、承前启后的问题小实验演示：一根细绳能竖直挂起一个重物：用两根同样质地的细绳代替它，并逐渐增大夹角，当夹角达到一定大小时，绳断。课后思考：为什么绳断？是两根绳子不如一根绳子吗？是长的先断还是短的先断？为什么？课外研究一下。2、课后作业：问题与练习2、3、4通过这一小实验，再一次让学生感悟到合力不一定比分力大，合力的大小跟两个分力的夹角大小有密切的关系。同时，也为下一节“力的分解”预设了一个值得研究的活的题材。学生巩固应用教学流程图教学评价： 有了猜想，设计了验证方案后，该通过激励的语言让学生自主探究，体验科学探究和当物理家的荣誉感，同时也注意了实验中的指导。特别突出的是学生在实验后的反思，强化了学生的探究常规和合作意识、交流评价能力，促进了学生能力的提高和反思能力。板书设计：3-4力的合成一、合力与分力的概念二、力的合成法则平行四边形定则（适用于共点力）1、两个力的合力大小：F1F2FF1F2方向： 180 02、多个力的合力课后反思：通过师生交流设置“课堂留味”，以收到“课虽停而思未止”之效。通过小结，让学生再次回顾了探究的整个过程，巩固了本节课知识，同时通过还想知道什么，将本节知识进行了延伸，激发学生进一步探索的兴趣，为高中的互成角度的力的合成、多力的合成打下伏笔和基础 普通高中物理课程标准（实验）提出：“物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与，乐于探究，勇于实践，勤于思考培养其科学探究能力。”本设计正是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。 两课时安排，第一课时避开共点力等概念，只让学生充分的体验等效替代的含义，理解平行四边形法则。共点力及合成的训练放在第二课时，旨在充分体验，分散难点。7