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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》刘(铜陵)

视频标签:力的合成和分解

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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》刘(铜陵)

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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》刘双(铜陵市枞阳实验中学)

 
 
 
《力的合成和分解》教学设计
 
第一课时
 
 

3.4力的合成和分解
第一课时
一、教材分析
本节是人教版必修1第三章第4节的内容,本节课在学生了解力的概念和几种常见力的基础上,依据等效替代思想得到合力与分力概念;通过实验探究归纳出力的合成运算法则——平行四边形定则。力的合成与分解是互为逆过程,我们研究的是力的等效关系,依据此思想总结出力的平行四边形定则。教学中应让学生体会运用“等效”思想研究问题是物理学研究中的一种重要方法。学生在初中已经接触过求沿同一直线作用的两个力的合力的方法,在第一章也已经接触到位移的矢量合成。本节内容进一步学习矢量运算的普遍法则——平行四边形定则。
求解几个力的合力是对本章前几节力的认识的深化,也是为以后的受力分析作准备,更是为进一步学习牛顿第二定律,物体的平衡、功能关系、动量定理和动量守恒定律打下基础。矢量运算始终贯穿在高中物理知识内容的全过程中,对力的合成的研究使学生对矢量和标量认识得以完善,为以后学习速度、加速度、位移、动量、电场强度、磁感应强度等矢量运算奠定了基础。因此,本节内容既具有承上启下的作用,更是高中物理的重要基础。
  • 学情分析
学生在初中学习过同一直线上二力的合力问题,升入高中后,开始接触矢量的概念,对位移,速度,加速度,力这些矢量有一点感性的概念认识,但对矢量相加的法则,只在学习位移概念时有点思考,并没有更深入的认识。他们更习惯于没有方向的物理量之间的代数运算。所以对矢量运算的前概念就是同一直线上二力的直接相加减。平行四边形定则是学生第一次接触,对于刚升入高中的学生来说,在接受矢量运算的平行四边形定则时会有一定的困难。在教学中注重对合力和分力的等效替代的体验和理解,引导学生做好探究力的合成的实验都显得非常重要。
另外,为了有效的完成探究实验,要做好学生自主探究实验所需要的基本技能(弹簧秤的正确使用、力的图示的作图规范、平行四边形的作图方法)的复习,教学设计要创设丰富的教学情境,有效的激发学生的认知冲突,营造良好的课堂氛围,做好铺垫,层层递进,为学生顺利完成自主探究“力的合成”提供条件。
三、教学目标与核心素养
物理观念:知道合力与分力的概念,初步运用力的平行四边形定则求解合力或者分力。
科学思维:理解平行四边形运算法则和特点,掌握平行四边形法则,知道它是矢量合成的普遍规律,知道矢量与标量运算法则是不同的。
科学探究:通过演示实验引出合力和分力的概念,了解物理学常用的方法一—等效替代法。
科学态度与责任:通过力的合成和分解的学习,感受对立统一的观点在物理学中的意义;通过实验培养良好的观察习惯和严谨求实的科学精神。
四、教学重点与难点
重点:1、合力与分力的关系;
2、力的平行四边形定则及其应用。
难点:实验探究方案的设计与实验。
五、教学方法
教法:教师启发引导教学与学生小组合作探究法相结合,并辅以问题法、演示法、举例法等。
学法:以学生合作学习和探究性学习为主,培养学生的逻辑思维能力。
六、教学准备
弹簧测力计、细绳、三角板、直尺、橡皮筋、多媒体课件等。
七、课时安排  2课时
八、教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计目的
 
 
创设情境
 
 
引入课题
请两名同学提水,前面用帘子遮住,请大家猜猜这桶水是一个人提起来的,还是两个人提起来的?
 
学生积极参与猜猜看
 
 
让学生体会一个力的作用效果与两个或更多力的作用效果相同、目的是激发学生学习兴趣,引导学生体会等效观点。
 
 
 
 
 
 
 
新课教学
 
前面我们学习了重力、弹力、摩擦力以及牛顿第三定律和受力分析。我们知道一个物体往往受到多个力的作用,当物体受到多个力的作用时,怎样来计算这个力呢?接下来我们翻开课本68页,看一下问题。

一个静止的物体,在某平面上受到 5 个力作用,你能判断它将向哪个方向运动吗?
如果我们能找到一种方法,即“用一个力的单独作用替代两个力的共同作用,而效果不变”,上述问题就迎刃而解了。你觉得这个力和被替代的两个力会有怎样的关系呢?
这5个力有什么特点?
一:共点力
共点力: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。
 
引导学生思考:生活中还有哪些事例是说明几个力与一个力的作用效果相同的?
 
 
 
启发引导同学找出这些例子的共性,给出合力和分力的概念。
 
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二:合力与分力
合力:一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同。
分力:几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效果相同。

三:力的合成与分解
力的合成:求几个力的合力的过程。
力的分解:求一个力的分力的过程。
 
那么如何才能求出几个力的合力呢?也就是说合力与分力之间有什么关系?首先求一下同一条直线上的力的合成。

 
 
思考:互成角度的两个力怎样求合力?还能直接相加减吗?
 
 
阅读课本中相关内容,请同学们思考后回答:
  1. 实验中是如何保证F1、F2与合力F的作用效果是相同的?
  2. 实验中要记录哪些数据?如何把力直观形象地表示出来?

 
 
 
 
 
四:实验探究:两个互成角度的力的合成规律
提出问题:(1)一个弹簧秤拉力的大小一定等于两个弹簧秤拉力的大小之和吗?
  1. 两个弹簧秤的夹角变化时,拉力的大小变了吗?
  2. 这说明两个力的合力除了与分力的大小有关系之外还与什么有关呢?
(4)两个力的合力与分力可能是什么关系呢?
猜想和假设:可能分力与合力构成的平行四边形有关系
实验器材:方木板﹑白纸﹑弹簧秤(两个)﹑橡皮筋﹑细绳学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!套(两个)﹑铅笔﹑三角板﹑刻度尺﹑图钉(5个)
设计实验方案:能否利用桌上的实验器材设计一个方案验证我们的猜想呢?以小组为单位,思考讨论交流提出你们的实验方案。
(1)在桌上平放一个木板,在木板上铺一张白纸,用图钉把白纸固定好.
(2)用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的A点(A点的位置应该靠近顶端中点),在橡皮筋的另外一端拴上两条细绳,细绳的另外一端是绳套.
(3)用弹簧秤分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮筋,使橡皮筋伸长,结点达到某一位置O.
(4)用铅笔记下O的位置和两条细绳的方向,分别读出两只弹簧秤的示数(在同一条件下).
(5)用铅笔和三角板在白纸上从O点沿着两绳的方向画直线,按照一定的标度作出两个力F1和F2的图示.
(6)只用一只弹簧秤,通过细绳把橡皮筋的结点拉到相同的位置O点,读出弹簧秤的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力F的图示.
(7)探究这三个力的大小及方向的关系.

 
 
 
完成实验,采集实验数据
改变分力的大小和方向,再做两次实验,找出普遍规律
 
得出实验结论用表示两个力的有向线段为邻边作平行四边形,这两邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向。这就叫平行四边形定则.
实验过程要注意:
①选取弹簧秤调整零刻度,使用时弹簧秤与板面平行。
②在同一次实验中,橡皮条拉长的结点O位置一定要相同。
③在满足合力不超过弹簧秤量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下,应使拉力尽量大一些,以减小误差。
④画力的图示时,应选定恰当的标度,尽量使图画得大一些,但也不要太大而画出纸外.要严格按力的图示要求和几何作图法作出合力。
⑤读数时,视线要与刻度盘垂直。

提问:知道了二力合成,如果物体受到多个力的作用该如何处理?
 
 
思考:如果没有限制,对于同一条对角线,可以作出多少个平行四边形?也就是说,同一个力F可以分解为多少对大小、方向不同的分力?
五:平行四边形定则的应用
例题:某物体受到一个大小为32N的力,方向水平向右,还受到另一个大小为44N的力,方向竖直向上。通过作图求出这两个力的合力F的大小和方向。
作图时的注意事项:
(1)合力、分力要共点,实线、虚线要分清
(2)合力、分力的标度要相同,作图要准确
(3)对角线要找准
(4)力的箭头别忘画
作图法求合力比较麻烦,还可以用什么方法求解?
 
 
 
 
 
不能
 
相等
 
 
都相交于一点
 
 
 
 
学生思考列举实际例子。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
根据合力与分力的概念理解什么是力的合成、力的分解。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
学生积极参与问答
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1:两次将结点拉到同一位置O处,使两次橡皮条伸长的长度相同。
2:O点的位置、弹簧测力计每次的示数、对应细绳的方向。需要作出三个力的图示。
 
 
  1. 不一定
 
  1. 改变了
  2. 与方向有关
 
  1. 发现好像可能分力与合力构成的平行四边形有关系
 
 
 
动手操作,探究所提问题
 
 
仔细体会,与自己所设计的实验比较,补充自己的不足
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
展示探究结果,总结探究过程中遇到的问题及解决方案
 
 
 
根据自己经验与知识储备,结合本节课内容回答老师问题
 
 
 
 
 
 
学生思考,回答问题
 
 
 
 
 
 
 
认真思考理解
 
 
 
 
 
 
 
 
可以根据勾股定理或三角函数求解合力F
通过复习引入怎样计算多个力的合力。
 
 
通过问题点题——力的合成 
 
 
 
 
通过图片引发学生思考,导入共点力的概念
 
 
 
通过列举生活中的实例,进一步体会一个力可以与几个力的作用效果相同。培养学生观察生活的能力,同时激发学生对生活的热爱。
 
 
 
 
 
积极思考,领会合力、分力的等效替代关系。
 
 
促进学生对力的合成的概念的理解
 
 
 
 
 
解决简单的二力合成的规律问题,引出互成角度二力合成,由旧知识引入新知识,并为下一步探究做铺垫
 
 
 
 
 
提出探究问题
帮助学生理解实验探究过程中的等效思想及探究实验的设计
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
培养学生表达能力及总结归纳的能力
 
 
 
 
 
加深学生对力的合成规律的理解,体验科学探究过程,学会科学探究方法,培养团结协作的精神
 
 
 
 
 
 
 
 
 
完善学生对力的合成的平行四边形定则的理解与掌握
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
对力的平行四边形作进一步扩展
与“问题”部分相呼应
引发学生思考
为下节课力的分解做铺垫
 
 
 
教师讲解力的平行四边形的画法。
 
 
 
 
 
考察学生对知识的掌握情况
 




 
 
 
一:共点力
二:合力和分力
三:力的合成和分解
四:实验探究:两个互成角度的力的合成规律
平行四边形定则
五:平行四边形定则的应用
 
   



有两个力,他们的合力为0。现把其中一个向东的6N的力改为向南(大小不变),它们合力的大小、方向如何?
 
   



书后练习题P71页2、3题    
板书设计

教学反思

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