2.3 力的分解 教学设计-2025-2026学年高一上学期物理粤教版必修第一册

《力的分解》教学设计 【课题】力的分解 【教学时间】40分钟 【教学对象】高一（上） 【教材】粤教版必修第一册第三章第五节 【教学内容分析】 1. 本节课在教材中的地位和作用 本节内容是继“力的合成”之后，学生再次利用平行四边形定则处理矢量问题，对力的矢量性、合力与分力的关系的进一步加深理解和应用，是本章的一个重点。力的分解在牛顿运动定律、物体平衡的理解和应用中起着重要作用，所以本节不仅是下一章学习的基础，还为“运动的合成与分解”做了思想和方法上的准备。 2. 课程标准对本节的要求 内容要求：通过实验，理解力的合成与分解，区分矢量和标量，用力的合成与分解分析日常生活中的问题。 教学提示：本节也是高一新生学习物理的难点，为了突破难点，采取先复习力的合成然后过渡到力的分解的方法，找到了两者的关系，为了让学生对力的分解有较好的认识，采取“从生活走进物理，从物理走向社会”的教学思路。 学业要求：知道什么是力的分解，了解力的分解的一般方法；知道力的分解是力的合成的逆运算；会用作图法求分力，会用直角三角形的知识计算分力；通过设置问题情境，建构模型，启迪学生的物理思维。 3. 教材内容安排 本节内容主要包括两个方面：力的分解方法和应用。在力的分解方法中，教材中先给出力的分解概念，然后从数学几何图形向学生直接提出问题“如何对一个已知力进行分解？”让学生产生如何解决问题的想法。然后是对两个典型问题的探究和分析：水平面上的物体所受斜向上拉力的分解、斜面上的物体所受重力的分解，教材对两种问题均专门设置了探究实验，实验过程可以根据学生实际灵活处理，可以让学生自己完成，也可以教师演示，总之要让学生在实验过程中充分观察思考，认识力的分解规律和方法，做好实验是本节课的主要任务之一，也能增加趣味、活跃课堂。实验之后再分别设置一个对应的例题，让学生熟悉两种典型问题中求解分力的基本方法和步骤。分力的计算例子很多，教材选的两个例子是学习物理的基本内容，但是很典型，也很常见，是进一步深入学习的基础，需要重视。 4. 教材的特点 教材中通过从等效替代角度理解力的分解，通过逻辑推理让学生了解力的分解是合成的逆运算，之后通过案例分析，指出力的分解是按照实际效果分解的，最后通过介绍力的分解在生产、生活中的应用，培养学生应用知识解决实际问题的能力。 5. 对教材的处理 问题引入：通过视频观看以及师生互动游戏——四两拨千斤，使学生产生了认知冲突，激发了学生的求知欲。 实验探究：让学生通过实验探究自我体会如何分解一个力，进而解决今后学习中经常遇到的两类典型分解问题：水平面上的物体所受斜向上拉力的分解、斜面上的物体所受重力的分解，教师要引导学生充分猜想、观察、发表意见，对学生提出的分析思路不要求有统一的最终结果，注重引导学生在实验基础上说出力的分解方向，在确定力的分解方向后，再应用平行四边形定则去作图求解，每个实验探究之后，通过相应例题对探究结果进行应用，实验过程侧重定性探究，而解题过程则侧重定量分析，从而加深对等效替代思想及平行四边形定则的理解。 实际应用：学生对力的分解存在“分力一定小于合力”等错误认识，通过前面的问题引入、实验探究等环节，让学生认识了基本的分解规律，再通过去思考课堂前视频的疑问，让学生应用学到的知识去解释该现象——“较小的力拉动载重卡车”案例，激发起学生的认知冲突，引导学生分析总结出“保持合力不变，两分力大小随夹角的增大而增大”等结论，教师在教学过程中还可以再找一些现实生活中的应用案例，让学生加深对力的分解的理解，提高应用物理知识分析思考实际问题的能力。 【学生情况分析】 1. 学生的知识基础 学生在此之前已经学习了重力、弹力、摩擦力及力的合成等内容，已初步掌握了合力与分力的等效替代方法，而且知道了矢量的运算法则：平行四边形定则。而本节课是对平行四边形定则的应用。学生对三角形的角度关系不清楚，三角函数关系不熟练。特别是力的作用效果是什么，如何利用各种方法确定作用效果不明确，即如何进行分解是个大问题。 2. 学生的心理特点 从学生主体性方面来看，高一的学生思维比较活跃，善于思考，对物理实验有着浓厚的兴趣。但他们的抽象思维还刚刚起步，对于建立力的分解等实验模型还存在一定的困难。高一学生虽然对知识充满渴望，但是他们的思维具有一定的单一性和定势性，抽象思维尚处于起步阶段。因此在学习本节课内容的时候还是会有一定的畏难心理。 3. 学生的认识特点及困难 力的分解对于高一学生来说是一个难点，学生不知道如何去分解一个力。首先，不理解对一个已知力的分解，会有无数组分力，误以为已知分力求合力是唯一的，那已知合力求分力也可以唯一确定。对合力与分力的等效替代关系存在模糊认识，不清楚力的分解的本质是找两个或几个力等效替代这一个力，往往会认为合力与分力是同时存在的，比如认为“斜面上的物体受到下滑力”，误把“下滑力”作为除重力之外的另一个力，从而不能正确作图求解，学生在上一节刚刚接触平行四边形定则，对这种抽象概括的矢量图还不熟悉，分解是合成的逆运算，对数学几何图形能力有更高要求，再加上对平行四边形定则的理解还不够深入，不明白构成图形的是矢量（力），对力构成的几何图形与线杆构成的几何图形的边角关系不清晰，或把力与线杆等画在同一几何图形中，混为一谈,在正交分解求解分力的过程中，涉及三角函数知识，依赖于学生初中数学基础，也给学生顺利求解带来困难。最后，讨论力的分解是否唯一的条件时，涉及几何图形的动态变化、极值等分析，难度更大，所以在教学中是否对唯一性问题展开讨论要根据学生实际情况进行适当处理，以免增加学生的畏难情绪。 【教学目标】 1. 物理观念 学生掌握力的分解的概念、分力确定的原则；通过演示实验，让学生知道力的分解是力的合成的逆运算；通过对生活情境问题的分析，学生能够定性理解并掌握按力的实际效果分解力的方法。 2. 科学思维 将力的分解现象显性直观化，培养学生建构力的分解物理模型的能力；在实验探究分析的过程中，培养学生科学设计的思维；通过力的合成和分解，培养学生“等效替代”的思想。 3. 科学探究 学生通过对具体问题的分析，提出合理猜想、设计实验，对力的作用效果进行验证，与同学进行交流、解释，最终确定力的实际效果，引导学生根据问题需要利用平行四边形或三角形定则对力进行分解。 4. 科学态度与责任 学生通过对实际生活情境问题的分析、解释过程，养成严谨认真的科学态度，培养学生将所学知识应用于生产生活的能力。师生共同进行实验探究，鼓励学生参与探究课堂，提高对物理课堂的热爱度。 【教学重点】 知道力的分解，能够利用力的分解来解释生活中的现象。 【教学难点】 能根据力的作用效果进行力的分解，掌握力的分解方法。 【教学策略设计】 教学理念及思想 本节课采用了教师引领，让学生暴露思维难点，通过创设情境，让学生动手探究，从而达到突破难点的设计思路，从实例情景中概括出基本物理模型，并展开学习，最后再还原到实际生活中，解决实际的问题。在具体的教学设计上，力求给学生提供较多的生活情境和参与的机会，通过学生亲身感受力的分解知识解释实际问题，激发学生的学习兴趣，培养学生动手操作和分析问题、解决问题的能力，提升学生的核心素养。 教学方法 本节课主要运用的教学方法是问题讨论法和实验探究方法。 教学媒体设计 以多媒体课件为载体，利用视频、师生活动游戏、演示实验，让学生从 生活的现象出发，设计演示实验，帮助学生更好地理解力的分解原则。 【教学流程图】 【教学过程设计】 教学环节和教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 新课引入 视频：汽车抛锚挡住路口，如何移走汽车。 师生互动演示实验：四两拨千斤。 观看视频：汽车抛锚挡住路口，如何移走汽车？ 思考：这是什么物理原理呢？ 演示实验：师生活动：四两拨千斤。 请两个男同学模拟拔河进入相持阶段，握紧绳子两端用力拉，老师用两个手指就可以拉动两个男生，你们觉得有可能吗？ 为什么能做到“四两拨千斤”呢？ 描述看到的现象：将绳子的一端绑在树上，另一端和汽车相连，并使绳子绷紧，然后在绳子中间用垂直于绳子的力拉绳，就可把汽车拉动。 大胆猜想。 学生进行激烈讨论，有的学生觉得可能有的觉得不可能。 发现两个男生被教师用两根手指拉动了。 进行讨论。 生活视频引入，引起学生的好奇心，激发兴趣唤起强烈的求知欲。 创设的“四两拨千斤”的实验情景。其结果与学生的日常认知产生了一定的冲突，可以很好地激发学生的学习兴趣，启发学生的科学思维，引导学生进一步地学习和探究。 新 课 教 学 【概念教学】回忆上一节课《力的合成》。 思考：如果几个力共同产生的效果跟原来一个力产生的效果相同，我们就把这几个力叫作原来那个力的分力。我们怎样求一个合力的分力呢？ 回忆旧知。 以一个已知力作为平行四边形的对角线，求两个相邻的边。 回忆旧知，推进新知。让学生在复习中形成概念。 若没有限制，同一个力可分解为无数对大小和方向都不同的分力。 【质疑】提出问题： 在实际应用中，如何分解一个力？ 大胆猜想，展示自己的想法。 得到结论：力的分解不是唯一的。 得到“力的分解不是唯一的”，从而引发学生思考“实际问题中应该如何进行力的分解。” 问题1：水平面上物体受到的斜向上的拉力如何分解？ 观察与猜想：斜向上的拉 力会有什么效果？ 教师演示实验：将一带有毛刷的木块置于台秤上，观察台秤的示数和毛刷的形状。然后将一个斜向上的拉力作用于木块上，可以看到什么现象？这些现象说明这个斜向上的拉力产生了怎样的效果？ 例题一（课本例1）：如图所示，一名旅客拉着一个行李箱前行。设旅客的拉力为20N，拉杆与水平地面夹胶θ=53°。使行李箱水平前进的力有多大？ 问题：那个力的作用使行李箱水平前进？画受力分析图。 拓展延伸： 如果该力是斜向下推动物体，又如何来分解该力？ 例如：拖地的时候，人对拖把的推力F有什么样的作用效果？ 讨论问题，大胆猜想。 将物体放在台秤上，用斜向上的力拉物体，台秤的示数变小，毛刷刷毛向左弯曲。台秤的示数变小，说明斜向上的拉力产生了一个竖直上提木块的效果；刷毛向左弯曲，显示木块有向右运动的趋势，斜向上的拉力还产生了一个水平向右的效果。 使行李箱前进的力是旅客拉力的水平分力。 讨论交流。 让学生不断通过视觉和触觉去感知力的作用效果，使学生领悟到力的分解根据实际作用效果来分。 根据原有的知识，观察演示实验，运用知识的迁移来学习新的知识，引导学生思考确定两个分力的方向是学好力的分解的关键。 知识迁移。 新 课 教 学 新 课 教 学 问题2：如何分解静止在斜面上物块的重力？ 思考：重力产生的效果是什么？两分力方向如何画出？ 实验演示：如图所示，在一个直角木支架上，用塑料板当做斜面，将一辆用橡皮筋拉着的小车放在斜面上，观察塑料板和橡皮筋的形变。 在小车上逐渐增加砝码，观察塑料垫板和橡皮筋的形变。 思考并回答：如果没有小车重力的作用，还会有这些效果吗？如果不用橡皮筋物体将会怎么样？这些效果说明了什么？ 例题二（课本例2）：一个质量为200 kg的物体，置于倾角为300的斜面上，求物体所受重力沿斜面和垂直斜面方向的分力。（取g=10 m/s2） 提示：作出重力分解的示意图，依据是什么？ 思考1：垂直于斜面的分力是使物体紧压斜面的力，与物体对斜面的压力是同一种力吗？ 思考2：重力分解后，有人说此时物体既受到重力，又受到下滑力和使物体紧压斜面的力，这种说法对吗？错误的根源在哪里？ 问题3：如果增大斜面的倾角，这两个分力的大小会怎样变化？ 应用：请同学解释课堂开始时的设疑，汽车陷入泥潭，司机用如图所示的方法把车子轻易拉了出来，背后用到的物理知识是什么呢？ 思考：作用在钢索上的力F的作用效果是什么？如何分解？大小关系如何？ 思考：为什么斧刃越薄越好用？ 讨论问题，大胆猜想 橡皮筋被拉长了，塑料垫板被小车压弯曲了。 逐渐增加砝码，塑料垫板和橡皮筋的形变更加明显。 不会；如果不用橡皮筋物体将会下滑；斜面上的重力可以分解成沿斜面向下和垂直斜面向下的两个分力。 平行四边形法则 不是。 不对，分力与合力的关系是等效代替的关系。 倾角越大，sinθ增大，cosθ减小。使物体下滑的分力减小，使物体压紧斜面的分力增大。 作用在钢索上的力F沿钢索分解为F1和F2两个分力，显然，分力F1和F2大于合力F。该司机的做法利用了合力与分力的关系：当合力一定时，分力的大小和方向会随着分力间的夹角改变而改变，两个分力的夹角越大，分力就越大。 分析：θ角越小（即斧刃越薄），F1就越大。 通过观察、实验和理论推导。选择合理的物理模型，创设可视的实验环境进行观察、实验，从而更容易找到答案。 引导学生得出分力的方向，进而根据平行四边形定则和三角函数的知识确定分力的大小。 同样的思考模式帮助学生强化认识力的分解的一般过程。 通过思考问题的研讨，区分分力与其他力的本质差别。 启发学生思考，进一步拓展学生对力的分解的应用能力，做到学以致用。 力的分解的实际应用，加深学生对知识的理解和巩固。 回扣课前引入，重新激起学生兴趣。 课堂总结 1.求一个力的分力叫作力的分解 2.一个力应该怎样分解取决于解决问题的需要。 3.力的分解的一般方法： （1）根据力的作用效果确定两个分力的方向。 （2）根据已知力和两个分力方向作平行四边形。 （3）根据数学知识确定分力的大小和方向。 自主总结，展示结果。形成进行力的分解的一般过程。 培养学生归纳总结的能力。 【板书设计】 力的分解 1、 定义： 合力 平行四边形法则 分力 2、方法：遵循平行四边形法则。 3、如何分解：按力的作用效果来分解 力的合成 力的分解 等效代替 9 第5页 学科网（北京）股份有限公司 $