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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》陈（芜湖附属学校）
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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》陈盛楠（北京师范大学芜湖附属学校）
3.4 力的合成和分解（导学案）（第一课时）
知识点 1 合力和分力
1．共点力
几个力如果都作用在物体的____________，或者它们的作用线________________，这几个力叫作共点力。
2．合力与分力
假设一个力单独作用的________跟某几个力共同作用的________相同，这个力就叫作那几个力的___________，这几个力叫作那个力的____________。
3．合力与分力的关系
合力与分力之间是一种____________的关系，合力作用的____________与分力___________相同。
知识点 2 力的合成和分解
1．力的合成：求________________的过程。
2．力的分解：求________________的过程。
实验：探究两个互成角度的力的合成规律
你选择的实验器材有：
你的实验方案草图：
3．实验结论：____________：在两个力合成时，以表示这两个力的有向线段为_________作____________，这两个邻边之间的_____________就代表合力的________和_______。
4.合力与分力间的大小关系
当两分力F1、F2大小一定时
(1)两力方向________时合力最大：F＝________，方向与两力同向；
(2)两力方向________时合力最小：F＝________，方向与两力中较大的力同向。
(3)两力夹角为θ时，合力随θ的增大而_____，合力大小的范围是：____________。
(4)合力可能_____某一分力，可能_____某一分力，也可能与某一分力大小_____。
5．两个以上共点力的合力的求法
先求出任意两个力的____，再求出这个合力与第三个力的合力，直到把_____________都合成进去，最后得到的结果就是这些力的合力。
课堂练习
射箭时，若刚释放的瞬间弓弦的拉力为100 N，对箭产生的作用力为120 N，其弓弦的拉力如图乙中F1和F2所示，对箭产生的作用力如图乙中F所示．弓弦的夹角应为( )
．53° B．90° C．106° D．120°
教 学 设 计
《力的合成和分解》
人民教育出版社（2019）高中《物理》必修 第一册 第三章第4节
力的合成和分解
【课标分析】
《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》要求为“通过实验，了解力的合成与分解，知道矢量和标量。”该条目要求学生通过实验对力的合成与分解的学习应达到理解的水平，并能用力的合成与分解分析日常生活中的问题，这体现了关注物理与生产、生活的联系。
【教材分析】
本节为人教版物理必修第一册第三章相互作用——力的第4节力的合成和分解，本节研究的是力的等效替代关系，通过实验探究，得出力的平行四边形定则。新教材将“力的合成”和“力的分解”整合成“力的合成和分解”，突出“相互作用”主题线索的物理核心概念和规律，注重物理内容的完整性和基础性；突出“科学思维”的逻辑性和完整性，关注“等效”思想方法的体验；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。因此，本节内容为以后学习速度、速度变化，动量、动量的变化等矢量及其运算奠定了基础，它具有承上启下的作用。本节内容应安排2个课时，第1课时需完成合力与分力概念及其等效替代关系等物理观念的深度建构，分小组经历两个互成角度的力的合成规律的科学探究过程。第2课时再完成力的合成和分解规律的深入理解和实践应用。
【学情分析】
本节教学设计面向高一学生，他们在初中物理中，学习了同一直线上力的合成。“代数算术法则”这个前概念对本节“平行四边形定则”等物理观念的建构产生负迁移。同时，学生在第一章初步接触过位移矢量合成，也为本节课学习矢量运算法则奠定基础，起到正迁移的作用。
【教学目标】
1、深度建构合力与分力以及等效替代关系的概念，形成正确的物理观念。
2、分小组经历两个互成角度的力的合成规律的科学探究全过程，培养学生设计实验、观察实验现象、探索规律、归纳总结等研究问题的方法和能力。
3、在活动中培养学生严谨的科学态度、团结协作的精神，使用物理观念解释生活现象、解决实际问题的科学思维。
【教学重难点】
教学重点：
1、深度建构合力与分力的概念及其等效替代关系
2、探究两个互成角度的力的合成规律
教学难点：
平行四边形定则规律的探究过程
【教学资源】
智慧教育云平台（微云服务器1台、教师平板电脑1台、学生平板电脑24台）、PPT演示文稿
教具：超市购物篮、两箱牛奶、弹簧测力计（1个）、细绳套、钩码
学具：一体机（4台）、DIS数据采集器、DIS力学传感器（8个）、挂钩（4个）、学案（24份）、橡皮条（8根）、小购物篮模型（4个）、细绳套（8根）、量程5N的弹簧测力计（8个）、力的合成和分解实验板（4个）（改进学具）、刻度尺、三角板、量角器、铅笔学生自备。
【教学策略】
-
智慧课堂 “云互动”策略。
（1）基于智慧课堂全程跟踪探究活动，即时推送学习任务，对学生当堂建模、实验探究、反思研讨过程在线及时处理反馈，发布个性化的讲解，确保探究活动的针对性。
（2）课堂现场录制微课，学生根据需要课下随时观看，实现了对课堂教学的延伸，促进学生的个性化发展。
2、“循环递进式探究”教学法。
设置问题串，通过对比、实验（分组）、建模实现教学目标。
3、以学生主动探究为主，让学生经历了“设计——改进——实验——分析”的过程，情景导入，任务驱动，问题嵌入，活动贯穿，促进深度度习。
【课时安排】1课时
【教学流程图】
【教学过程】
（一）情境体验，构建概念
1、情境体验：
活动一：邀请两位女同学一起提超市购物篮提起使其在空中处于静止状态
问题：两位女同学的力
F1、
F2 有什么特点？
-
建构概念：
一、共点力的概念
活动二：邀请一位男同学将同一个超市购物篮提起使其在空中处于静止状态
问题：男女同学都能使超市购物篮在空中保持静止状态，两位女同学的力
F1、
F2 和一位男同学力
F之间有怎样的关系呢？
二、合力和分力的概念
活动三：深挖概念，理解等效
问题1：合力和分力共同作用效果相同（等效），力会产生哪些作用效果呢？到底什么是等效呢？判断下列情境是否等效。
-
图片展示：拉拉力器
问题2：两位女老师拉拉力器与一位男老师拉同一个拉力器的力等效吗？
学生分析，教师引导：拉力器一端固定另一端必须拉到同一位置才等效
2、师生互动：老师一个人将超市购物篮提缓慢提起和老师和一位男同学一起将这个购物篮提起
问题3：购物篮被提起过程中一个人的力和两个人的力等效吗？
追问：那购物篮处于怎样的状态下，我们最容易实现和判断一个力和两个力是等效的？
学生分析，教师引导：购物篮在处于空中静止状态下。
问题4：分力和合力之间是怎么样的关系呢？
力的合成和分解和定义：在物理学中，我们把求几个力的合力的过程叫作力的合成，把求一个力的分力的过程叫作力的分解，这两个过程互为逆过程。
基于核心素养的设计意图：提超市购物篮相比书本上提水桶更加贴近当今学生的日常生活，让学生通过亲身体验和观察，激发学生的学习兴趣，唤醒了学生的已有经验。利用问题嵌入，活动贯穿，深度建构等效的物理内涵，实现深度学习，明确效果相同的力才能够相互替代，为接下来学生正确设计实验方案做铺垫。
（二）集思广益，设计实验
活动一：引出探究问题
邀请两位女同学一起提超市购物篮使其在空中静止，多次改变两力之间的夹角，说出手臂的感受
提出问题：合力一定时，分力的大小和夹角是否有关，引出本节课探究互成角度的分力和合力的关系，即探究互成角度的二力合成的规律。
任务一：设计方案
活动二：教师引导，引发探讨
引导提问：探究合力和分力关系时，合力和分力应满足什么条件？如何满足？
追问1：如何定量描述合力和分力关系？
追问2：使用什么器材测量力的大小？
追问3：如何确定力的方向？
教师引导，组间集思广益共同解决设计方案过程中遇到的共性问题。
活动三：选择实验器材，展示实验草案
教师提供开放的实验器材（如下图），小组讨论自主选择器材，画出实验方案草图拍照上传，各小组长汇报选择的实验器材及实验方案。
活动四：组间互评，改进实验方案
组间互评实验方案，相互改进，探讨减小误差的方法，教师总结评判，形成最终方案。
智慧课堂平台的提问功能：将各组讨论后的实验设计方案进行收集（学生平板拍照、上传）、小组长讲解，组见对比、交流、教师反馈。通过对比展示，发现问题，改进实验方案，最终确定实验方案。
（三）科学探究，提炼规律
任务二：分组实验，收集证据
为了避免实验结论的偶然性，教师建议四个小组取不同的夹角（两组锐角，两组钝角）分组进行实验，观察记录分力和合力的图示。
教师巡回指导，及时帮助学生纠正错误，适时的引导点拨，引导学生做好数据记录，提示学生思考分力和合力的图示之间有什么关系？
任务三：分析论证，得出结论
教师引导分析论证：合力在哪里？靠近哪一个分力？它们之间有没有定量的关系？提示学生问题已转化成数学上线段方位和大小之间的关系问题，方法是可以沿端点连线做辅助线，学生操作连起来像平行四边形。如果一个组得出像平行变形可能是偶然，但四个组分别实验得出同一个结果则说明力的合成与平行四边形有着某种必然联系。它真的是平行四边形吗？如何验证？
学生跟随教师的思路共同分析，以两个分力的有向线段为邻边画出平行四边形与连接端点的四边形进行对比，并把实验结果拍照上传。
师生共同分析，得出结论：在两个力合成时，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。这个规律叫作平行四边形定则。
教师提醒：上述实验中如果先用
F拉到O点与两个力
F1、
F2产生效果相同，则
F1和
F2可以看成的两个分力，这就变成了探究“力的分解规律”实验，力的分解也遵从平行四边形定则。
智慧课堂平台的拍照答题功能：将各组的实验结果进行收集（学生平板拍照、上传）、教师进行对比讲解，反馈、交流共同得出结论。
拓展活动：科学思维，提升拓展
问题1：
F1、
F2大小一定,夹角增大,合力如何变化? 合力什么时候最大,什么时候最小?合力的范围如何?
问题2：多个力作用在一个物体上时如何求合力？
逐次合成法：先求出两个力的合力，再求出这个合力跟第三个力的合力，直到把所有的力都合成进去，最后得到的结果就是这些力的合力。
基于核心素养的设计意图：教师引导学生经历科学探究的重要环节，体会科学探究的乐趣。教师提供开放型实验器材，学生自由选择，小组展示，组间对比、互评，借助智慧云平台，师生互动全面、高效、及时，学生深度参与课堂，学生经历了“设计——改进——实验——分析”的过程，增强了实践意识，感受到合作探究的乐趣，提升了探究能力,锻炼了科学思维，学习主动性得到提升，对平行四边形定则认识更加深刻。
（四）学以致用，回归生活
课堂练习
射箭时，若刚释放的瞬间弓弦的拉力为100 N，对箭产生的作用力为120 N，其弓弦的拉力如图乙中
F1和
F2所示，对箭产生的作用力如图乙中
F所示．弓弦的夹角应为( C )
A．53° B．90°
C．106° D．120°
智慧课堂平台的提问功能：学生独立选择并提交答案，教师端数据统计学生答题情况，针对出现的问题及时反馈，提高了教学活动的针对性。
智慧课堂平台的录制功能：教师针对错误选项讲评题目的分析过程，并录制微课，即时推送，将斯蒂文链圈等物理学史拓展资源推送给学生，可供学生课下反复观看学习，实现个性化教学。
基于核心素养的设计意图：本环节体现了“由生活走向物理，由物理走向社会”的理念，让学生体会到课堂上的物理知识与我们的生活紧密相连。通过实际问题的解决，体会到了运用所学知识解决实际问题的乐趣，同时增强了实践意识，深化了物理观念，发展了科学思维。
借助智慧云平台，师生互动全面、高效、及时，学生深度参与课堂，及时发现学生问题，教师有针对性讲解批注，并把讲解过程录成微课，将拓展性资料推送给学生，可供学生课下反复观看学习，实现个性化教学。
（五）课堂小结
引导学生谈谈本节课的收获
（六）课后拓展
1、观看老师推送微课，查阅平行四边形定则发现历程的相关资料；
2、预习力的分解
【板书设计】
§3.4力的合成和分解
一、共点力
二、合力和分力
1.定义：
2.关系：
等效替代
三、探究互成角度力的合成规律
结论：平行四边形定则
【教学反思】
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
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