3.4力的合成和分解 教学设计 -2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

第3章　 相互作用---力 4 力的合成和分解 1、 教材分析 教科书首先结合提水桶、吊灯悬吊在天花板上等实例，根据等效思想提出合力与分力的概念；然后提出力的合成和分解的探究问题，并设计实验进行探究，得出力的合成和分解所遵从的法则——平行四边形定则；最后，从物理量运算的角度，提升对矢量和标量的认识。 2、 学情分析 合力和分力的概念学生不易理解，教学中应该注意以下几方面的学习：第一，引导学生认识到之所以合力可以替代几个力的共同作用，是因为合力的作用效果与几个力共同作用的效果是相同的。第二，引导学生领悟“等效替换”的思想方法。等效替换是物理学中的重要思想方法，可以在不同主题下迁移，在以后的学习中也常常用到。第三，明确合力与分力并不是同时真实存在的，在力的合成中，合力是假想的，用于替代多个力；而在力的分解中则相反。 学生在初中已经接触过求沿同一直线作用的两个力的合力的方法，在第一章也初步接触过位移的矢量合成，本节的内容进一步介绍矢量运算的普遍法则——平行四边形定则。 矢量运算的法则完全不同于算术运算法则，从思维方式上看对学生来说具有较大的跨度，因此平行四边形定则对学生的学习是困难的。 三、教学目标与核心素养 课标定位： 1.理解共点力、合力、分力的概念,掌握合力与分力的关系。 2.理解力的合成、力的分解及平行四边形定则,会应用平行四边形定则进行力的合成与分解。 3.知道矢量和标量。 素养目标： 1.掌握合力与分力的关系及力的合成与分解,体会等效替代的物理思想。 2.应用计算法、作图法、直角三角形知识分析力的合成与分解,培养科学思维。 3.掌握矢量的运算法则——平行四边形定则的科学思维方法。 四、教学重难点 重点：平行四边形定则 难点：平行四边形定则 五、教学过程 提出问题 师：如果两个力在同一条直线上，如何求它们的合力？ 生：两个方向相同的力求合力，两个力的大小相加即为合力大小，方向沿着这两个力的方向； 如果是两个方向相反的力求合力，则合力大小为较大的力减去较小的力，方向与较大的力相同。 师：如果两个力的方向不在同一条直线上，应如何求它们的合力呢？ 生：交流讨论，发现原来的运算方法无法解决问题。 师：提炼本节课要研究的主要问题，即如何求不在同一直线上的几个力的合力？ （一）共点力和等效思想 指导学生阅读教材72页部分。知道共点力。 引导学生认识到之所以合力可以替代几个力的共同作用，是因为合力的作用效果与几个力共同作用的效果是相同的。 引导学生领悟“等效替换”的思想方法。 明确合力与分力并不是同时真实存在的，在力的合成中，合力是假想的，用于替代多个力。 （2） 探究力的合成法则 教师演示：先用两个弹簧测力计把一个物体悬挂在空中；再用另一个弹簧测力计把这个物体悬挂在空中（如图）。物体都处于静止状态。 提出问题：这两个弹簧测力计和另一个弹簧测力计达到的效果是否相同？相同的效果是指什么？ 学生画出两种情况下的物体受力示意图。分别用F1和F2表示两个弹簧测力计的拉力，用F表示另一个弹簧测力计的拉力。 教师在上述演示的基础上，进行总结：既然力F1和F2共同作用的效果和力F作用的效果相同，我们就把力F称作F1和F2的合力。 学生探究实验 引导学生思考和讨论以下几个问题：实验的目的是什么？如何设计实验方案？怎样保证合力和分力是等效的？力的大小如何测量？力的方向如何确定？ 在探究过程中，指导学生作出合力的图示，指导学生用虚线把合力的箭头端与两个力的箭头端连接起来，观察所围成的四边形是否是平行四边形。 然后，改变两个力的大小和方向，重做实验，确认所围成的四边形是否为平行四边形。 得出平行四边形定则。 教师可补充和总结，提升学生对平行四边形定则的认识。 合力与分力间夹角θ关系： ①θ＝0°时，即F1、F2共线同方向：F合＝F1＋F2 合力方向与两个力的方向相同。 ②θ＝180°时，即F1、F2共线反方向：F合＝｜F1－F2｜ 合力方向与分力F1、F2中较大的方向相同。 ③夹角θ越大，合力就越小： F合随F1和F2的夹角增大而减小 ④合力的取值范围：｜F1－F2｜ ≤ F合≤ F1＋F2 ⑤ F合可能大于、等于、小于 F1、F2 引导学生解决课题引入问题： 多个力的合成:逐次合成法 先求两个力的合力，再求出这个合力与第三个力的合力，……直到把所有力合为一个力，得到合力。 （3） 力的分解 问题讨论：高大的桥要造很长的引桥，来减小桥面的坡度。你知道工程师为什么这样设计吗？为什么刀刃的夹角越小越锋利？引入。 教师讲授：力的合成与分解遵从同样的法则，互为逆运算。 力的分解 定义：已知一个力求它的分力的过程叫做力的分解。 力的分解遵循平行四边形定则： 把一个已知力F作为平行四边形的对角线,那么与力F共点的平行四边形的两个邻边,就表示力F的