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

《力的合成》教案 一．背景和教学任务简介 该节内容着重让学生探索力的合成的基本定则——平行四边形定则，帮助学生从代数求和到矢量图形合成的跨越。 本节课注重知识内容的探究过程，并且强调学生的参与。在逐步形成概念规律的过程中，学生经历了学习、研究物理的一般科学探究方法，在运用物理规律解决社会生活中问题的过程中体验学以致用的快乐并感悟物理与社会生活的紧密联系。 二．教学目标： 1．物理观念： （1）知道共点力，理解力的合成概念。 （2）理解平行四边形定则，会用作图法求两个共点力的合力。 （3）学会用橡皮筋、弹簧测力计等实验器材研究合力与分力的关系。 2．科学思维： （1）通过抽象思维，将物理实际转化为物理模型 （2）利用平行四边形的边角关系，将力的矢量问题图形化 3．科学探究： （1）通过实验探究过程学习平行四边形定则，认识力的合成是一种等效替代的方法。 （2）通过矢量与标量的不同求和方法，感受标量的代数性质和矢量的图形性质。 4．科学态度与责任： （1）通过有关力的合成的实例分析，感悟力的合成在日常生活中的实际意义和应用价值。 （2）通过实验中有误差产生的现象，感悟实事求是的科学探究精神。 三．教学重点和难点： 教学重点：探究并理解力的平行四边形定则。 教学难点：猜测合力与分力的平行四边形关系。 四．教学设计思路 （一）教学思路 本节课的重点是让学生从实验中探究并归纳出力的合成的方法——平行四边形定则，但对于刚进入高中学习不久高一学生用从代数求和改变为矢量图形合成，这在认识上是一个巨大的困难，它需要一个耐心的寻找和猜想的过程。由于一节课的时间只有40分钟，因此在实验中实验步骤老师给与一定的指导，留出较多的时间给同学充分猜想和探讨实验的结果，从而让学生体验科学探究的过程，激发学生科学探究的兴趣。 教学方法：实验探究。 （二）教学流程图 ( 活动 Ⅳ DIS 验证 活动III 验证 猜测 平行四边形定则 应用结论 活动I 拎杠 铃片 合力 分力 活动II 学生 实验 等效 替代 合成分解 问题I 设问 共点力 问题II 猜测 关系 ) 五．教学技术与学习资源应用： 1．多媒体电脑演示。 2．学生实验《共点力合成》：图板、图钉、白纸、弹簧测力计、橡皮筋、绳套、刻度尺、三角尺。 3．教师演示：DIS实验系统，力传感器，钩码。 六．教学过程： 创设情境，提出疑问： 师：力是生活中最常见的一个物理量，在前面的课中我们已经学习了力的基本内容并学会使用力的图示的方法记录一个力的三要素（大小、方向和作用点），今天我们对力做更深入的研究。首先请同学们共同体验和观察一个实验。 情境：（学生体验）先由一位同学将一重物拉起离开地面，再由这位同学和另一位同学一起以较小的夹角将同一重物拉起离开地面，然后再将夹角分大，两同学将用很大的力气才能将重物拉起离开地面（或者同学拉不起来）。 师：同学在三次拉的过程中都将重物拉离了地面，如果一个力对重物的作用效果与两个共点力对重物的作用效果是相同的，我们就能把这一个力来代替这两个力，或这两个力代替这一个力在物理学上我们把这一过程称为等效替代。 1.等效替代：用一个力作用于物体所产生的效果和用几个力同时作用于物体达到的效果是一样的，我们就可以用这一个力来代替这几个力，或用这几个力来代替这一个力。 2.合力与分力 如果一个力能等效替代几个力，这一个力叫做这几个力的合力。 如果几个力能等效替代一个力，这几个力叫做这一个力的分力。 师：在三次拉的过程中，哪一次最费力呢？ 生：第三次。 师：根据我们的生活经验，两个人一起拉应该比一个人拉省力，怎么变得更费力了呢？这说明在力的等效替代中合力与分力一定存在着某种关系，今天这节课我们就来探究一下合力与分力究竟有怎样的关系。 师：在探究前是否有同学有初步的猜测？（稍作停顿，猜测可将它记在黑板上，后面再作验证） 寻找途径： 师：大家没有猜测也没关系，因为我们现在还没有研究的方向和结果，我们先来确定怎样来研究合力与分力的关系。请大家回想一下，在刚才的实验中我们改变了什么实验条件，引起了绳子上拉力的变化？ 生：两绳子之间的夹角。 师：改变了绳子间的夹角也就改变了力的什么？ 生：力的方向。 师：大家回答得非常好。力是矢量，既有大小又有方向。矢量是有方向的，其作用效果不仅与力的大小有关，还与力的方向有关，基于这一点和前面的实验现象，让我们意识到合力与分力可能不仅在大小上存在关系，在方向上可能也有关系。寻找它们之间的关系仅看大小是不够的，我们必须同时记录下分力与合力的大小和方向。请问，我们用什么方法可以把力的大小、方向和作用点同时记录？ 生：力的图示法。 师：很好，我们应通过实验把合力与分力全部用力的图示法画出来，而他们的关系必定在图中寻找。我们接下去就通过实验研究合力与分力在图形上有怎样