《力的合成》教學設計

　　一、教材依據
　　魯科版《物理》必修1第五章第一節
　　二、設計思想
　　（一）教學指導思想。
　　普通高中《物理課程標準》共同必修模塊物理一的內容標準涉及本節內容的有：“通過實驗，理解力的合成，區分矢量與標量，用力的合成分析日常生活中的問題。”該條目要求學生通過實驗對力的合成的學習應達到理解的水平，并能用力的合成分析日常生活中的問題，這體現了關注物理與生產、生活的聯系，促進學生積極參與、勇于實驗、勤于思考的課程基本理念。
　　（二）設計理念。
　　“力的合成”這一節研究的是力的等效關系，依據等效思想總結出力的平行四邊形定則，明確提出力是矢量和運算法則。這是本課的重點和難點。教學中讓學生體會運用“等效”思想研究問題是物理學研究中的一種重要方法。教學設計注重學生知識的形成過程和對知識的真正理解。采用實驗探究的學習方式，培養學生收集信息、處理信息、分析論證的能力，養成實事求是的科學態度和良好的合作習慣。
　　（三）教材分析。
　　平行四邊形定則是矢量運算普遍遵循的法則，而矢量運算貫穿高中物理始終。因此，本節內容為以后學習速度、速度的變化，動量、動量的變化等矢量及其運算奠定了基礎，它具有承上啟下的作用。本節教材講述兩組基本概念：合力和分力，力的合成；一條規律：力的平行四邊形定則。對平行四邊形定則，學生感到抽象，不易理解，采取由特殊（求同一直線上兩個力的合力）到一般（求互成角度兩個力的合力）、由簡到難的思路。研究互成角兩個力的合力時，采用實驗驗證、總結歸納的認識物理問題的一般方法進行。整節內容貫穿等效思想。
　　（四）學情分析。
　　學生在初中已學過同一直線上（同向、反向）兩個力的合成法則，教學中可借助學生已有的知識基礎來加深對基本概念的理解。同時學生已掌握代數運算的法則，由代數求和擴充到矢量求和，既是知識的跨越，又是概念的延伸，必然給初學者帶來難度。為此，學生通過動手實驗，收集數據，作圖分析，強化認識。考慮到我校學生的實際水平和知識基礎，對平行四邊行定則的探究不采取自主探究的方式，而是在教師的指導下設計好實驗，再由學生動手操作，收集數據，作圖分析，得出結論。
　　三、教學目標
　　（一）知識與能力。
　　1.能從力作用的等效性來理解力的合成與合力的概念。
　　2.能通過實驗掌握力的平行四邊形定則。
　　（二）方法與途徑。
　　1.能通過實驗探究歸納出互成角度的兩個共點力的合成遵循平行四邊形定則。
　　2.通過實驗使學生明確“等效代換”這一高中階段常用方法。
　　（三）情感與評價。
　　1.培養觀察、分析、總結問題的能力。
　　2.培養大膽猜想和實驗驗證的科學思維方式。
　　3.培養合作、交流、互助的精神。
　　（四）現代教學手段的應用。
　　1.利用PPT課件創設形象生動的物理情景，豐富教學內容。
　　2.激發學生的學習興趣，促進學生對知識的理解和掌握。
　　四、教學重點
　　通過實驗探究歸納出力的平行四邊形定則。
　　五、教學難點
　　能從力的效果正確理解合力和分力的概念。
　　六、教學準備
　　（一）PPT課件制作。
　　（二）學生用實驗器材12套，每套包括：木板（1塊）、彈簧秤（2個）、橡皮筋（1條）、白紙（2張）、細繩套（2個）、圖釘（3個）、刻度尺（1把）。
　　七、教學過程
　　（一）創設情境，激趣導入。
　　大自然鬼斧神工，留下了無數令人嘆為觀止的奇跡，欣賞兩幅圖片（課件展示），感受力與平衡的美妙與神奇，了解本章將要學習的內容（課件展示）。
　　（二）自主·合作·探究。
　　1.共點力的合成。
　　【自主學習】請學生認真閱讀P81。
　　【思考提問】（1）什么是共點力？
　　（2）什么叫合力，什么叫分力？
　　（3）什么是共點力的合成？
　　（4）同一直線上二力的合成遵循什么樣的規律？
　　【教師點撥】結合課件分析：
　　（1）合力與分力是一種等效替代關系。
　　（2）等效替代強調效果相同，而不是物體重新受力，因此在受力分析中，不能同時出現合力與分力。
　　2.共點力合成的平行四邊形定則。
　　【情境創設】取一個質量較大的砝碼放在桌面上，要用細棉線把它提起來，用一根線易斷還是兩根線易斷？
　　【實驗演示】用一根細線可將砝碼穩穩地提起，而用兩根同樣的細線(故意使兩線間有一較大夾角)提砝碼時，細線斷開了。
　　【教師設問】為什么兩根線的作用效果反而不如一根線呢？同學們猜測一下合力和分力之間可能存在什么關系？
　　【課件演示】用橡皮筋來表示力的作用效果，將橡皮筋一端固定在M點，第一次用互成角度的兩個力F1、F2共同作用，將橡皮筋的另一端拉到O點；第二次只用一個力，也將橡皮筋的另一端拉到O點（兩次產生的效果相同）。如圖1、圖2。
　　【教師點撥】仔細觀察圖3分力F1、F2與合力F能不能組成一個平行四邊形？
　　【合作探究】1.播放動畫具體展示實驗的原理、步驟，詳細介紹實驗注意事項。
　　2.指導學生進行分組實驗。
　　【教師點撥】用力的圖示法分別表示分力及合力，選擇適當的標準長度（3cm長的線段表示1N力），利用三角板，從O點開始，用力的圖示法分別表示兩個分力及合力的大小、方向。注意標準長度要一致。如圖所示，有向線段OA、OB、OC分別表示兩個分力及合力。
　　【合作研討】對實驗結果進行交流。
　　【教師點撥】1.在誤差允許的范圍內合力F的圖示和對角線重合。
　　2.一個規律，并不是通過一次實驗就能得到的。如果有同學實驗結果是對角線與合力相距比較遠，不要著急，課下我們一起來看看問題出在哪里。
　　【教師總結】1.當作用于物體的兩個共點力不在同一條直線上時，這兩個力的合成滿足平行四邊形定則：如果用表示兩個力的有向線段為鄰邊作平行四邊形，則合力的大小和方向就可以用這兩個鄰邊之間的對角線表示。
　　2.平行四邊形定則也是其他矢量合成的共同法則。
　　【課件展示】1.合力與分力大小、方向的關系的動態情景。
　　2.多力合成的動畫。
　　【學以致用】例：力F1=45N，方向水平向右，力F2=60N，方向豎直向上，用作圖法求解合力F的大小和方向。
　　【思路點撥】1.分力、合力要畫實線段，輔助線畫虛線。
　　2.單位標度選取要合適，在分力、合力的線段上要嚴格按單位標度分段，若最后不是整數段的部分要照標度作合適的估測。
　　3.分力、合力的共點處要寫上“O”，這是作用點。箭頭形狀及分段劃點要恰到好處，見課本圖示。合力用平行四邊形的共點對角線來表示。
　　（三）課堂總結。
　　1.互成角度的兩個力的合成，不是簡單地利用代數方法相加減，而是遵循平行四邊形定則。即合力F的大小不僅取決于兩個分力F1、F2的大小，而且取決于兩個分力的夾角。
　　2.以等效思想總結出求互成角度兩個力合力的平行四邊形定則，它是矢量運算的共同法則。
　　八、教學反思
　　（一）為探究合力與分力的關系而創設了一個問題情境：取一個質量較大的砝碼放在桌面上，要用細棉線把它提起來，用一根線易斷還是兩根線易斷？這個問題情境既是學生熟悉的現象，又能產生認知沖突，學生非常感興趣。
　　（二）雖然老師事先設計好了實驗由學生來驗證，但是學生經歷了親自動手驗證的過程，仍可以使所學的知識得以領悟，所以這個實驗做得非常有價值。
　　（三）在實驗過程中部分學生使用彈簧秤測力時出現錯誤操作，直接影響數據的準確性。應在實驗之前強調彈簧秤的使用方法。
　　（四）在用作圖法求合力時，部分學生作圖不詳細，存在估算的現象。