3.4 力的合成与分解（第1课时） 教学设计 -2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理教学设计聚焦力的合成，以多人拔河、DF - 5C导弹情境导入，前承力的概念及具体力学习，后为牛顿运动定律等矢量分析奠基，构建从共线到互成角度力合成的学习支架。 亮点在于以科学探究为主线，通过拉橡皮条实验落实等效替代思想（科学思维），结合AI演示深化平行四边形定则理解，融入生活科技案例（科学态度与责任）。实验与数学工具结合的教学方法，助学生提升探究能力，教师易开展教学。

力的合成与分解（第1课时）教学设计 学 科 物理 版本册数 人教版必修一 课目名称 力的合成与分解（第1课时） 教材分析 本节是人教版必修一第三章第4节内容，是矢量运算的入门课，承上启下：前接“力的概念”“重力、弹力、摩擦力”等具体力的学习，后为“牛顿运动定律”“曲线运动”等内容的矢量分析打基础。教材以“等效替代”为核心思想，从“共线力合成”过渡到“互成角度力合成”，通过实验探究得出平行四边形定则，体现“从生活到物理、从具体到抽象、从实验到规律”的编写思路。 学情分析 学生已掌握力的矢量性（大小、方向），了解标量的代数运算，对“共线力合成”有初步认知（同向相加、反向相减），具备基本的实验操作能力（如使用弹簧测力计）。对“等效替代”思想的理解较模糊；缺乏“矢量合成需结合方向”的思维，易将矢量运算等同于标量运算；实验设计中“控制效果相同”“数据可视化（力的图示）”的能力需引导。 教学目标 （一）物理观念 1. 理解合力、分力、力的合成的定义，明确“等效替代”是核心思想（同一物体、同一效果）。 2. 掌握平行四边形定则，能区分矢量（力）与标量的合成差异，能初步用定则分析简单的二力合成问题。 （二）科学思维 1. 通过“共线力→互成角度力”的推理，培养逻辑思维能力；通过“用平行四边形表示力的合成”，建立物理模型（矢量合成模型）。 2. 能运用数学工具（勾股定理、三角函数）解决矢量运算问题，体现“数学与物理的融合”。 （三）科学探究 1. 经历“提出问题（互成角度力合成规律？）→猜想假设（可能是几何关系？）→设计实验（拉橡皮条实验）→进行实验（记录数据、画力的图示）→分析论证（对比对角线与实际合力）→得出结论（平行四边形定则）”的完整探究过程，提升实验设计与数据处理能力。 2. 学会用“等效替代法”控制实验变量（橡皮条拉至同一结点O），培养实验严谨性。 （四）科学态度与责任 1. 通过“大国重器（DF - 5C）”、“多人拔河”等生活和科技案例，感受物理知识在工程、生活中的应用，激发科技认同与学习兴趣。 2. 实验中培养“尊重数据、严谨操作”的科学态度，小组合作中提升团队协作意识。 重点难点 1. 教学重点：合力与分力的“等效替代”思想；平行四边形定则的理解与初步应用。 2. 教学难点：实验探究中“控制效果相同”的操作设计；平行四边形定则的推导过程（从实验数据到规律）。 实验仪器 钩码、弹簧测力计、塑料板、白纸、图钉、橡皮条、细绳套两个、刻度尺。 教学过程 师生互动 （1） 新课引入：情境激疑，渗透科学态度（5分钟） 课堂活动：多人拔河、欣赏九三阅兵“大国重器” 课件呈现：“多人拔河绳结”受力示意图、“DF - 5C导弹图框”受力示意图 设置问题：请同学们观察，并在讲学稿中作图分析这些力有哪些特征？ 学生分组探究，并简要回答：作用在物体的同一点或作用线相交于一点（共点力） （2） 新知探究：分层推进，落实核心素养 设置问题：一个物体，在某平面上受到5个共点力作用，你能判断它的运动情况吗？ 思考1：能不能“用一个力的单独作用替代这几个力的共同作用，而效果不变”？ 学生思考探究，教师现场实例展示：（两个同学提画框和一个学生提画框） 课件同步展示：（两个同学提水桶和一个学生提水桶） 教师启发引导学生归纳总结：可以用一个力的单独作用替代这几个力的共同作用，而效果不变” 板书： 思考2：如何“用一个力去替代几个力的共同作用，而效果不变”？ 教师启发引导学生，引入力的合成概念，并回顾初中共线力的合成，课件展示： 板书：共线力的合成：同向相加，反向相减 设置问题：如图，当、 互成一定角度时，它们的合力大小还等于 吗? 学生分组探究讨论，教师启发引导并设置探究实验：利用两只弹簧测力计、一个钩码。根据下面的示意图做实验，比较和的关系，你有何发现？ 学生分组实验： 学生通过分组实验，举手简要回答： （3） 实验探究：互成角度力的合成，强化科学探究 发现问题：互成角度力的合成不再是简单的代数关系。 提出猜想：引导学生结合“力是矢量（有方向）”，猜想“可能与几何形状有关（如平行四边形、三角形）”。 实验设计： - 器材：塑料板、白纸、图钉（固定白纸）、两个弹簧测力计、橡皮条（一端固定，另一端系两个细绳套）、刻度尺、量角器。 - 实验步骤： 1. 用两个弹簧测力计拉细绳套，使橡皮条结点拉至O点，记录、的大小（弹簧测力计读数）和方向（细绳套方向，用铅笔描线）； 2. 用一个弹簧测力计拉同一细绳套，使橡皮条结点仍拉至O点（保证效果相同），记录合力的大小和方向。 - 数据处理： 1. 画力的图示（定标度，如1cm代表5N，按比例画、、的线段，标方向）； 2. 以、的线段为邻边作平行四边形，画出对角线； 3. 对比与实际合力的大小、方向（误差允许范围内基本一致）。 - 得出结论： 学生分组汇报实验结果，教师总结——平行四边形定则：两个力合成时，以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，两邻边间的对角线就代表合力的大小和方向。 （4） 拓展探究：AI演示深化理解 - 教师演示AI平台基本功能： 输入F₁、F₂的大小（如实验中的1.4N、0.8N）； 调节两力夹角（如60°、90°、120°）； - 观察界面显示：平行四边形图形、合力大小、合力方向（与理论计算对比）。 （5） 巩固应用：学以致用，深化核心素养 1. 基础题：辨析等效替代 - 课件呈现练习题：“甲、乙提水桶（、），丙单独提水桶（），水桶均静止，、的合力与的关系是？（选项：A.大于 B.小于 C.等于 D.方向向下）” - 学生分析：根据等效替代，合力效果与相同（均平衡重力），故合力等于，方向向上，选C。 2. 例题：平行四边形定则的定量应用（10分钟） - 例题：“=45N（水平向右），=60N（竖直向上），求合力的大小和方向。” - 解题步骤： 1. 画力的图示（定标度，如1cm代表15N）； 2. 作平行四边形（、垂直，平行四边形为矩形）； 3. 计算合力大小 4. 确定方向 - 强调：矢量合成需同时求“大小”和“方向”，数学工具是关键。 （6） 课堂小结 教师设问：今天我们探究学习了哪些知识点： （学生自主思考并举手回答，其他学生补充，教师最后依据板书进行针对性讲解） （七）作业布置：延伸探究，落实责任 1. 用平行四边形定则分析教材课后问题： - 分力、大小不变时，合力随夹角的变化规律； - 合力一定时，两等大分力随夹角的变化规律； - 合力与分力的大小关系（如合力是否一定大于分力？）。 引入共点力概念→开始探究共点力的合成与分解 引入由分力求合力的过程→力的合成 板书设计 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $