力的合成教学设计

5.1 力的合成

一、教学内容分析

《普通高中课程标准物理教科书·物理（山东科技版）》必修1第五章第一节。本节研究的是力的等效关系，依据等效替代的思想总结出力的平行四边形定则。“等效替代”是物理研究中的一种重要方法。平行四边形定则是矢量运算普遍遵循的法则，而矢量运算贯穿高中物理始终，因而本节内容为以后学习速度、速度的变化、动量、动量变化等矢量及其运算奠定了基础，在教和学两方面都具有承前启后的作用；其涉及的物理研究方法和实验方法在高中物理中具有典型性，并使学生进一步认识到物理实验、物理模型、数学工具在物理学发展过程中的应用；采用自主、合作、探究等新型的学习方式，有助于培养学生的自主探究能力、训练严谨细致的科学态度和精神，提高学生的科学素养，促进学生全面素质的和谐发展。

二、学生学习情况分析

学生已经学习了重力、弹力、摩擦力和同一直线二力合成规律，为本节学习建立了基础，然而他们刚跨入高中不久，知识经验、推理、分析、抽象思维能力水平等还有待提高。本节课重点内容“两不在一直线二力合成”究竟遵循什么规律，它的难点在于“猜想”与实验数据的记录和处理，在这一方面，学生的学习是有一定的困难。怎样吸引学生的兴趣，怎样引导学生的思维向目标发展就显得很重要，这时教师的多样化的教学方式及思维方法的引导将起着积极的作用。

三、设计思想

依据本校实际教学条件和新课程理念，在教学中实施中注重学生自主、合作、探究学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考，通过多样化的教学方式，帮助学生学习。力求从物理知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三维目标培养学生，为学生终身发展，应对现代社会和未来发展的挑战奠定基础。依据物理教学规律，结合本节内容，教学实践中采用教师主导性与学生主体性相结合的原则，研究问题时充分展开思维过程的原则，注重揭示知识整体联系的原则，坚持“从生活走向物理，从物理走向生活” 的理论与实践相联系原则。采用指导观察、情境体验、引导启发、实验探究的教学方法，寓乐于教，促进学生的全面发展。

四、教学目标

1． 理解合力、共点力、力的合成的概念；

2． 能通过实验探究和理解力的平行四边形定则，知道合力的大小与原来两个共点力间夹角的关系；

3． 会用作图法求解共点力的合力；

4． 经历“叠手拉”、“提水”等小实验，感受视频、图片带来的知识、情感体验；

5． 体会探究“力的平行四边形的建立过程”的特殊方法，知道“等效替代”是物理研究方法之一；

6． 激发学生对科学好奇心、求知欲和科学探索兴趣；

7． 促进学生勤于思考，勤于动手，勇于实践，养成严谨、细致、实事求是的科学态度和习惯，提高学生的科学素养

五、教学重点和难点

1、教学重点：探究和理解力的平行四边形定则；

2、教学难点：

⑴合力概念理解；（通过学生“提水”实验、曹冲称象故事等突破）

⑵不在一直线两个共点力及其合力关系的猜想；

（采用发散猜想和特殊值推断型猜想来突破）

⑶实验数据记录和处理。（用“图示法”描述）

六、教学准备

1、 实验器材：

演示用具：自制平行四边形模型，三个滑轮，7个100g（1N）钩码 ，系了两绳套的橡皮筋，白板，一桶水

学生分组：画图板、橡皮筋、两条系了两绳套的细线、弹簧测力计两个、白纸、铅笔、三角尺、图钉（若干）、自制平行四边形模型

2、 多媒体：各种视频和图片

七、教学过程设计

（一）引入新课

播出两段视频：

片段1：一队纤夫唱着纤歌、弯着腰在河江边拉着纤

片段2：两艘小船拉着一巨型海上钻井平台在海上移动

教师提问：两个小船和一队纤夫的作用有何不同？你想提出什么问题？

[设计意图] 激发学生学习兴趣和求知欲，对比“一直线力的合成和不在一直线两力的合成的不同”，引出课题.。

[学情预设] 学生可能会回答：小船作用是两个力，较轻松；纤夫是一队，较费劲，教师可顺势提出：两个力就一定轻松吗？要解决这一问题，就得学习本节内容。

（二） 新课教学

1、 共点力的合成

⑴共点力

学生小组活动：四位同学手掌叠在一起往四个方向拉

教师播放视频：一名跳伞运动员身上套着降落伞正在匀速下降

教师提问：这些力作用点有何特点？

师生讨论得出共点力概念

⑵合力和力的合成

学生活动：让两小个子女同学共提起一装满水的水桶，再让一名男同学也提起这桶水（右图）

教师提问：两次对桶施加作用，大家看到了什么？说明了什么物理现象？

学生回答：桶都被提起，说明两位女同学作用效果和一位男同学作用效果相同。

教师：引出合力和力的合成概念，并指出等效替代是物理学中常用的方法。

演示图片：曹冲称象故事用的就是等效替代的方法

⑶回顾“同一直线二力合成规律”

提出问题：同一直线二力合成的规律是什么？

播放视频：片段1：两位男生抢篮球；

片段2：两鹿正进行激烈的鹿角争斗

学生回答：同一直线方向相同的两个力的合力等于两力相加，方向跟两力方向相同；方向相反的两力的合力等于较大力减较小力，方向跟较大力相同。

[设计意图] 此视频极短（30秒），激烈争斗场景马上激起学生原来的知识的回顾。

[知识链接] http://www. Phys.cersp.com

2、 共点力合成的平行四边形定则

⑴ 提出问题：不在一直线两个共点力的大小、方向及其合力大小、方向有何关系？

⑵ 学生自主探究：

①发散猜想： 合力大小等于两力之和？

合力大小等于两力相乘？

合力大小等于两力相除？

……

[学情预设] 学生的猜想可能很多，主要列出能够验证的简单数学关系，剔除复杂的关系。主要目的是让学生学会研究问题方法，并能用实验验证猜想是否正确？

教师引导：根据给出实验器材，如何判断你们的结论是否正确？

②学生分组实验：

师生共同讨论实验方案

③实验数据：

④结论：合力大小不等于两力之和、两力相乘、两力相除。

[设计意图] 通过学生亲身、自主地探究、体验科学研究方法，并且认识到不在同一直线二力合成不是简单的相加减、相乘除，凸显学生的疑问“到底是什么关系？）！为下一步探究做了一定铺垫。

⑶ 教师引导探究

1 教师特殊情形实验演示：

分别用3个100g钩码和4个100g钩码牵引橡皮筋，两绳方向成直角，与其效果相同的是需要5个100g钩码作用在橡皮筋，（如下图）再用多媒体辅助演示：

提出问题：如何用简洁全备的方法记录数据？

师生讨论：图示法能形象直观地同时反映力的大小和方向，故可以用力的图示法描述。

师生分析：由上图知两个力构成矩形（两邻边成直角的平行四边形）

②由演示的结果猜想：两共点力及其合力可能有什么关系？

——合力和分力的关系构成平行四边形，合力为其中一条对角线

猜想是在特殊情况下得出的，是否具有普遍性，需要实验来验证

[设计意图]：经历从“特殊到一般”的分析猜想，启迪学生的探究思路和实验方向。

③学生分组实验

依据前面实验方法，将学生分成四组，其中两组测定夹角为锐角时的合力和分力的关系，另两组测定夹角为钝角时的合力和分力的关系。为了弄清两个共点力的大小、方向及其合力大小、方向的关系。我们可以选择适当的标度（例2厘米长线段表示1N的力），用力的图示法形象地将共点力和合力的大小、方向表示出来，验证猜想。

选出典型，投影讲评。

评估：尝试分析猜想与实验结果间的差异；吸取经验教训；等等。

⑷ 结论：

共点力合成的平行四边形定则：当作用于物体的两个共点力不在一直线上时，这两个力的合成满足力的平行四边形定则。即，如果以表示原来两个共点力F1和F2的线段为邻边做平行四边形，那么，可以用这两个邻边之间形成的对角线表示其合力的大小和方向。

⑸ 两个大小一定的共点力之间夹角和合力的关系

教师：开始上课时我们看到：两只小船施力，两力就一定轻松吗？合力的大小与两力夹角有关吗？

学生小组活动：（利用自制模型探究）

学生得出结论： （学生回答）

[学情预设] 课前先利用卡纸自制活动的平行四边形模型，简单易行，又能明显观察到合力的大小与两力夹角关系，效果好且教学效率高。

（三） 力的合成应用

出示图片：斜拉索桥，众人推车，颈椎病牵引图，大型建筑物中三角形结构等

[知识链接]：http://www. Phys.cersp.com

http://www.pep.com.cn/

（四）小结 学生总结

（五）作业：1、思考：生活中有哪些应用到力的合成事例？

2、、课本P83：1、2、3、4

[板书设计]

5.1 力的合成

1．共点力的合成

⑴共点力：如果几个力同时作用在物体的同一点或者它们的作用线相交于同一点，则这几个力叫共点力

⑵合力：如果一个力作用在物体上，产生的效果跟几个力共同在物体上产生的效果相同，则这个力就叫几个力的合力。

⑶力的合成：求几个力的合力叫做力的合成

2．共点力合成的平行四边形定则：

如果以表示原来两个共点力F1和F2的线段为邻边做平行四边形，那么，可以用这两个邻边之间形成的对角线表示其合力的大小和方向。

八、教学反思

本教学设计特色有：一、多种素材（视频和图片）的引入激发了学生学习兴趣和强烈的求知欲；二、学生亲身经历自主、合作、探究学习方式，特别是体验了“替代法”、“先简后难”、“从特殊到一般”等科学探究方法；培养了科学探究能力、自主学习能力和勇于创新、主动与他人合作精神；三、将力的合成与现代生活、科技和经济密切联系起来，课中引入“斜了拉索桥”，“众人推车”，“颈椎病牵引图”，“大型建筑物中三角形结构”等资料，并让学生寻找生活中有关力的合成事例。整节课有机地将三维教学目标联系在一起。

亮点：关注学生知识形成过程，培养他们的科学思维方式，经历“替代法”、“发散”、 “从简到难”、“特殊到一般”等常见的科学研究方法；课堂气氛生动活泼。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/540a4560ce84b9d528ea81c758f5f61fb736286f.html