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视频课题：高中物理部编版新教材课堂教学优质课比赛必修一第三章《3.4 力的合成和分解》王（安徽省宣城）
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高中物理部编版新教材课堂教学优质课比赛必修一第三章《3.4 力的合成和分解》王（安徽省宣城中学）
教 学 设 计
《力的合成与分解》
第4节 力的合成与分解
【教材分析】
《力的合成与分解》是人民教育出版社《普通高中教科书（2017年版）》物理必修第一册第三章第4节的内容，本节内容是在学生学习重力、弹力、摩擦力等相关力学知识的基础上，进一步探究力的运算法则---平行四边形定则。教材首先从平面上受到5个力静止的物体出发，设计出替代的力，给出共点力的概念，其次结合生活中提水桶、吊灯悬吊在天花板上等实例，根据等效思想提出合力与分力的概念，接着提出力的合成与分解的探究问题，并通过设计实验进行探究，得出力的合成与分解所遵从的平行四边形定则，最后从物理运算的角度，提升对矢量和标量的认识。
力的合成与分解是互为逆过程，教学过程中应注重学生知识的形成过程和对知识的真正理解。我们研究的合力与分力的“等效”思想是物理学研究中的一种重要方法，依据此思想总结出力的平行四边形定则，并推广到矢量加减运算的普遍性，让学生认识物理量的加减是否应用平行四边形定则，是判别矢量的重要标志。本节内容是高中物理中极为重要的一个知识点，对后续矢量的学习具有重要作用，平行四边形定则也是处理矢量运算的一个通则，因此本节课具有承上启下的作用。
【学情分析】
学习本节内容之前，学生已经学习了力、重力、弹力和摩擦力等概念，对“力”有了较为深刻的理解和认识。通过前面位移、速度和加速度等矢量的学习，对“矢量”也有一定的了解，这些为本节课的学习提供了基本的知识储备。力的直线合成，在初中物理教学中初步涉及，但是他们对刚刚接触任意夹角的力的合成没有任何感性认识，没有任何生活经验可供借鉴，他们习惯于标量的代数运算， “矢量运算”不是简单的代数加减，而是满足“平行四边形定则”，学生难以想象，意识到学生在这个问题上的困难，通过小组探究的方式教学，让学生在探究活动过程中获得切身体验，形成规律，有利于学生更深刻的理解平行四边形定则。矢量运算涉及的几何和代数等数学方法，对学生提出了较高的要求，给本节课的教学带来了困难，所以教学中要注意规范性，不可操之过急，教学选择探究和验证相结合的模式，从学生已有的认知水平出发，注重把控教学的难度与深度。
【教学目标与核心素养】
物理观念：
1．理解共点力、合力、分力的概念。
2．知道什么是力的合成。
3．掌握并能区别矢量和标量。
科学思维：
1．通过实例的分析，从力的作用效果上使学生认识到 “等效替代”思想。
2．掌握矢量相加时所遵循的普遍规律--平行四边形定则。
科学探究：
1．通过演示实验引出合力和分力的概念，从力的作用效果相同了解物理学常用的方法--等效替代法。
2．通过实验探究 “力的平行四边形定则”，在探究过程，培养学生设计实验、动手操作及观察实验现象、获取实验数据、运用数学方法解决物理问题并得出实验结论的能力。
科学态度与责任：
1．通过实验探究培养学生实事求是、尊重自然规律的科学态度，通过分组提高学生合作、交流的能力与团结协作的精神。
2．养成用科学方法与科学知识理解和解决实际问题的习惯，要求学生能在观察自然、生活现象中发现问题，勇于探究自然现象和日常生活中蕴含的物理知识。
【教学重点】
1．共点力、合力、分力、力的合成、矢量和标量等基本概念的理解。
2．合力与分力的“等效替代”的思想。
3．实验探究合力与分力所遵循的规律--平行四边形定则。
【教学难点】
1．“等效替代”思想的理解。
2．探究力的平行四边形定则的实验设计与实施，平行四边形定则的理解和应用。
【教学资源】
演示器材：
重物箱1个、8m长绳、弹簧测力计2个、钩码7只、细绳套3根、拉力器1个、橡皮条1根，滑轮2个、水杯1个，铁架台2个，力的合成数字演示器1、三角板1对。
学生分组器材（每小组）：
木板一块、弹簧测力计2个、橡皮筋1条（带两个细线套）、实验白纸1张、图钉几个、三角板一对、钩码、橡皮、铅笔等。
教学准备：
PPT教学课件和物理课堂教学展板
【设计思想】
本节课内容比较抽象，因此借助于演示实验、学生活动和学生的分组实验探究三者结合应用是十分必要的，通过演示实验和学生的分组实验可以将抽象的内容变得直观，通过创设情境、提出猜想、设计方案、分组实验、引导启发、实验验证、得出结论，多个角度刺激学生的感观，让学生掌握所学内容，并增加了课堂的趣味性。教学过程中注重教师的“导”和“参与”，适时、适度地参与学生的探究活动，淡化教师的“教”；注重学生对知识的自主学习与自我构建，强化小组的学习与小组交流，淡化机械训练，摒弃灌输式教学；通过不断地引导将所教内容不断深化，分阶段、分台阶地引导学生掌握所学内容，完成学习的任务。
【教学方法】
课堂演示法、问题引导法、小组合作探究法，讨论、交流法，验证法。
【课时安排】
1课时
【教学流程】
【教学过程】
| 教 师 活 动 | 学 生 活 动 | 设 计 意 图 |
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任务大挑战：实验桌上放置一个用绳子系好的箱子。 先请两位男同学各拉一段绳子的一端，让他们提起箱子，感受拉力很大；再请一位女学生用一只手就很轻松地将箱子提起来。 提出问题：同一个箱子，为什么两位男同学特别费劲，而一位女学生很轻松？ 引入新课：这其中的奥秘是什么！带着这样的问题，我们学习第4节的内容《力的合成与分解》第一课时。 板书：第4节：力的合成与分解 |
观看挑战，关注两位男同学和一位女学生用力的情况，思考原因。 | 创设情境，利用简单的活动引出新课，引发学生的好奇心和求知欲。 |
| 教 师 活 动 | 学 生 活 动 | 设 计 意 图 |
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演示实验1：两个弹簧测力计通过细绳结悬挂钩码， 分析结点受力，给出共点力的初步认识。  |
观察实验，感受共点力。 | 调动学生的主观能动性。 |
| 教 师 活 动 | 学 生 活 动 | 设 计 意 图 |
图片展示：生活中两个人共同提着一桶水，水桶静止，分析水桶受力。  引出共点力的概念：几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫做共点力。 板书：共点力 |
观察生活图片，提升共点力的认识。 |
让学生准确掌握共点力的概念。培养学生的细微观察的能力。 |
| 核心素养：通过课堂演示和提水桶这个简单的生活实例，让学生感知物理与生活的联系，提高课堂气氛，引起学生的兴趣，加深理解共点力的概念。 | ||
| 教 师 活 动 | 学 生 活 动 | 设 计 意 图 |
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请两位同学到讲台前与老师对拉拉力器的手柄，首先互成角度的拉，然后一位同学与老师对拉拉力器的手柄，确保两次拉力器的伸长相同。 图片展示：两个女学生分别用拉力F1、F2共同提着一桶水，水桶静止；一个男学生单独向上用力F也能提着这桶水，让水桶保持静止。 |
两位男同学按照老师指导拉手柄，其他同学认真观察两个拉力F1、F2和一个拉力F的效果。 观察图片，跟着老师的讲述思考效果相同的含义。 |
通过课堂活动让学生初步感受力的等效替代。 结合生活中的提水现象，为学生学习合力与分力提供感性认识，帮助学生顺利建立合力与分力的概念。 |
| 教 师 活 动 | 学 生 活 动 | 设 计 意 图 |
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提出问题：两个人将一桶水提起来和一个人将水桶提起来，作用效果一样吗？ 点评：两种使用的方法和力不同，在提水桶这个过程中，一个力产生的作用效果和两个力的作用效果是相同的。 引出分力与合力的概念： 假如一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同，这个力就叫作那几个力的合力。那的几个力叫作这个力的分力。 结合活动实例和提水，重点分析在实际问题中，合力与分力是等效替代的关系。 |
水桶都静止，作用效果一样。认真听讲，形成合力与分力的概念，加深理解合力与分力的“等效替代”的关系。 |
增加对合力与分力概念的理解。 |
| 核心素养：通过拉力器的现场演示和生活实例，让学生认识合力与分力，培养学生对物理概念的认知能力，从力的作用效果相同使学生理解“等效替代”的物理思想。 | ||
| 教 师 活 动 | 学 生 活 动 | 设 计 意 图 |
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讲述：合力与分力是“等效替代”的关系，求几个力的合力的过程叫作力的合成。 板书：力的合成 提出问题：初中学过同一直线的两个分力直接相加减就可以得到共同的效果合力，如不在同一直线的两个分力的合成能否直接相加减，如果不能，它们又遵循着怎样的规律呢？ 演示实验2：分别用一个5个单位力和两个力（3个单位和4个单位）将同一橡皮条拉长相同的长度，猜想它们的关系。   |
认真听讲，掌握力的合成。 回忆初中同一直线的两个分力直接相加减，思考不在同一直线的两个分力的合成遵循着怎样的规律？ 观察课堂演示实验，根据现象做出初步猜想力的合成所遵循的规律。 |
进一步加深合力与分力 “等效替代”的关系，引出力的合成的概念。 通过演示实验，引导学生初步猜想力的合成规律。培养学生敢于猜想的能力。 |
| 教 师 活 动 | 学 生 活 动 | 设 计 意 图 |
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演示实验3：分别用两个弹簧测力计和一个弹簧测力计通过细绳套悬挂水杯。 注意引导：弹簧测力计使用前的较零，关注精确值和估计值。   记录读数，比较是否满足数学中的勾三股四玄五的规律。 请同学们结合桌面上的实验器材设计实验：探究不在同一条直线上两个分力的合力。  结合学案的问题引导学生设计实验方案 1、提供实验仪器并介绍实验仪器 2、引导学生先提出猜想，根据猜想思考： （1）研究对象选择什么? （2）如何保证等效相同？ （3）怎样记录力的方向？ （4）每一个力大小和方向怎样准确表示？ 3、学生探究过程中，老师走进学生实验小组，对实验中有问题的小组及时引导并分析和记录问题。 4、各小组展示实验的成果，引导学生结合本组的实验用精简的语言交流探究的过程和实验结论。 5、根据各小组交流情况进行合理地点评并总结实验结论。 |
观察课堂演示实验，进一步完善自己第一次的猜想。 积极思考，根据老师的演示和和学案中的问题，结合实验器材，分组讨论并设计实验方案。 合作完成探究实验，仔细观察实验数据，总结实验结论。 学生代表交流实验方案，过程和结论。 |
弹簧测力计的使用为学生后面实验探究做了铺垫。 演示实验3和第一次猜想的矛盾引起学生的探究兴趣。激发起学生求知的欲望，调动学生学习的积极性。 让学生自己动手得出结论，使学生更好的理解和掌握规律，同时，也增强学生的动手能力。 学生交流增强学生的语言总结和表达能力。 |
| 教 师 活 动 | 学 生 活 动 | 设 计 意 图 |
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通过实验探究我们知道两个分力F1、F2和合力F形成了一个平行四边形。 两个力合成时，以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，这个规律叫作力的平行四边形定则。  板书：平行四边形定则 演示实验4：通过数字力的合成智能力盘验证力的平行四边形定则。   演示实验5：利用数字智能力盘探究，合力不变时，同时增大两分力与合力的夹角，两分力的变化情况。 结论：合力不变时，同时增大两分力与合力的夹角，两分力均增大。 解释课堂引入时的任务挑战。 图片展示：斜拉桥，分析各斜拉索对索塔的拉力的合力等效成竖直向下的对桥墩的压力。   分析总结力的平行四边形定则适用于共点力的合成。 |
结合自己探究的结论，进一步提高力的平行四边形定则的理解。 观察力的平行四边形定则的智能化实验。 认真听讲，思考生活中力的平行四边形定则的应用。 |
进步加深学生对平行四边形定则的认识；通过力的现场合成，引导学生学会使用力的平行四边形定则。 智能展示平行四边形定则，通过实验揭示任务挑战的原因，释疑学生的困惑。 让学生体会物理在生活中的应用，增强物理学习的兴趣。 |
| 核心素养：通过两个演示实验，逐步引导学生猜测合力与分力满足的运算规律。通过探究让同学们经历从“猜想”到“设计方案”到“分组实验”到“得出结论”到“结论验证”的过程，培养学生实事求是、尊重自然规律的科学态度，提高学生合作、交流的能力与团结协作的精神，学会运用数学方法解决物理问题并得出实验结论的能力，养成用科学方法与科学知识理解和解决实际问题的习惯，要求学生能在观察自然、生活现象中发现问题，勇于探究自然现象和日常生活中蕴含的物理知识。 | ||
| 教 师 活 动 | 学 生 活 动 | 设 计 意 图 |
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力的合成，可以认为是力的相加。二力相加时，不能简单地把两个力的大小相加，而要按平行四边形定则来确定合力的大小和方向。我们第一章学过的位移、速度、加速度合成时也遵从平行四边形定则，当时我们知道它们都有大小和方向，是矢量，那么准确的说：既有大小又有方向，相加时遵从平行四边形定则的物理量叫作矢量。只有大小，没有方向，相加时遵从算术法则的物理量叫作标量。例如质量，时间，路程，功和电流都是标量。 课件展示：矢量、标量 |
回忆第一章学到的矢量与标量的概念，理解矢量与标量的完整概念。 | 完善学生对矢量和标量的认识，提升矢量和标量在学生心目中的地位。 |
| 核心素养： 把力的平行四边形定则推广到矢量相加时所遵循的普遍规律，掌握矢量和标量的运算法则不同，明白一种新的运算法则--矢量的平行四边形定则。 | ||
| 教 师 活 动 | 学 生 活 动 | 设 计 意 图 |
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提出问题：通过本节课，你学习到了哪些物理概念、知识和规律？ 引导学生概括总结本节课所学的物理概念（共点力、合力、分力、力的合成、矢量与标量），“等效替代”的思想，实验探究力的合成规律--平行四边形定则和物理规律在生活中的应用。 |
学生思考，总结课堂所学物理知识。 | 了解学生对本节课的掌握程度。 |
| 核心素养： 通过老师提问，学生思考、总结回答，有利于学生对整节知识系统性的掌握，能够很好的培养学生概括总结和语言表达的能力，提升物理课堂对学生成长的作用。 | ||
| 猜想： | |||
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思考：（1）研究对象选择什么? （2）如何保证等效相同？ （3）怎样记录力的方向？（4）每一个力大小和方向怎样准确表示？ |
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| F1/N | F2/N | F/N | 力的图示的标度 |
| 探究结论： | |||
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
