力的合成——教学设计

-1-第四节力的合成指导思想与理论依据本节教学根据课程的三维目标要求，突出培养学生实验探究能力，把本节课设计为实验探究式教学方式。在完成认知的过程中，通过提水桶实例感悟身边的物理学，通过实验探究发展学生的好奇心与求知欲，培养科学探索兴趣，培养勇于创新、实事求是的科学态度与科学精神。教学背景（一）本节教材分析在学生了解力的概念和常见力的基础上，研究多个力的合力问题，它是前几节内容的深化，依据等效思想给出合力与分力概念，并通过实验探究推理归纳出矢量运算普遍遵守的法则——平行四边形定则，使学生对矢量和标量认识得以完善。矢量运算始终贯穿在高中物理知识内容的全过程中，具有基础性和预备性．为以后学习速度、加速度、位移、动量等矢量运算奠定了基础．因此，本节内容具有承上启下的作用．（二）学情分析本节教学设计面对普通班高中学生，此层次学生认识兴趣极低，基本上没有学习动机。他们在初中物理中，学习了同一直线上力的合成，“代数和”的运算在学生头脑中已成定势，通过实验探究感知力的合成定则，力争突破原有思维定势。（三）教学方法实验探索法、归纳分析法．（四）教学资源多媒体课件、电脑及投影仪、方木板1块、弹簧秤2个、橡皮筋1条，20cm细线1条（两端打好套）、白纸1张、图钉几个、三角板一对、刻度尺（学生探究实验用），杠铃片，绳子（演示实验用）-2-教学流程：1.复习初中同一直线上两个力的合成。2.生活中并不都是同一直线上两个力合成，提水桶的实例引入新课，由提水桶实例感悟分力合力，提出探究问题3.学生猜想并设计探究实验4.实验探究力的合成方法5.得出四边形定则，图示法的应用6.探究合力大小与分力关系7.共点力概念及说明能形成共点力的条件8.学习效果反馈（课后作业完成情况）教学目标：一、知识与技能1.感悟合力与分力，领会等效替代思想2.学会设计实验、观察实验现象、探索规律、归纳总结出共点力合成定则。会用作图法求共点力的合力，归纳合力的大小与分力大小关系．3.培养学生的动手能力、观察能力、推理想象能力、协作能力、创新思维能力二、过程与方法1.通过生活现象感悟合力与分力，领会等效替代思想通过实验探究归纳共点合成定则。2.通过运用平行四边形定则作图归纳合力的大小与分力大小关系。三、情感态度与价值观1.通过处理实验数据，培养学生实事求是的科学态度。-3-2.通过灵活地运用科学方法来研究问题、解决问题、培养创新意识。3.通过经历实验探索过程，体验物理学研究问题的思想方法，激发学习兴趣教学重点教学难点1.实验数据推理获得“平行四边形定则”．2.合力大小与分力关系课时安排1课时教学过程一、引入新课学生观看生活现象：请两位同学亲历体验提水桶。1.请两位同学分别单手提水桶。说出你的感受。2.请两位同学共同单手提水桶。说出你的感受。3.请思考：比较一下两个人拉开些点距离提水桶省力还是靠近些距离提水桶省力？上述物理情景中蕴含怎样的知识，你能用科学的语言概括它吗?本节课我们从此现象出发来学习有关力的合成知识．（从生活走进物理，激发兴趣）二、新课教学复习：初中所学同一直线上二力合成的方法，完成课本P62思考与讨论生活中并不都是两个力合成时是在同一直线上，展示例子。（一）、合力与分力学生继续观看生活中提水桶的实例，让两男生，两女生，一个男生分别拉绳提杠铃片，-4-体会并感受，从物理学的角度谈自己的感悟，通过教师的启发完成以下知识的学习。（培养观察、想象、语言表达能力）1、前面两种提水桶的情景和后面三种拉绳子提杠铃片的情景中力的作用效果怎样？（答：作用效果相同）2、谁是谁的合力，谁是谁的分力？(答：F是F1、F2的合力,F1、F2是F的分力)3、从力的作用效果看合力与分力关系？（答：等效替代）4、F是F1、F2的合力，那F与F1、F2大小关系怎样？（引入下个问题）（二）力的合成：1、学生回答下列问题（检查预习情况）（1）、什么叫力的合成？（答：求几个力的合力的过程，叫力的合成）（2）、什么是共点力？（答：如果几个力都作用在物体上的同一点，或者它们的作用线相交于同一点，这几个力叫做共点力）．（3）、猜想F与F1、F2的关系（学生可能在上一环境感悟中说出），设计怎样的实验验证你的猜想？2、本节实验方案：用一条橡皮条代替水桶，用两支弹簧秤互成角度地把它拉长X，读数F1、F2为两个已知分力的大小,并记录两个分力方向，再用一支弹簧秤把橡皮条拉长到同一点，读数为合力F大小（两次力的作用效果相同），记录方向。画出各个力的图示，就能研究出力F与力F1、F2的关系．-5-（学生也可能提出其他方案）3、一个同学到前面和老师一起演示，其他同学观看实验操作步骤。（也可以通过看视频学习如何进行实验操作）4、投影实验操作步骤及注意事项实验操作步骤：（1）．用图钉把白纸钉在方木板上．（2）．用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套．（3）．用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置O，用铅笔记下O点的位置及此时两条细绳套的方向，记录两弹簧秤的示数．（4）．用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出F1、F2的图示。（5）．用一只弹簧秤钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧秤的读数F和细绳的方向，按选定的标度沿记录的方向作拉力F的图示．为了减少误差，实验时要注意：（1）．正确选取弹簧秤．先将弹簧秤调零，再将两只弹簧秤钩好后对拉，若两秤在拉的过程中，读数相同，则可选；若不同，应另选，直至相同为止．（2）．拉动时，弹簧秤应保持与木板平行，在不超过弹性限度的条件下，应使拉力尽量大一些．(3)．实验中两分力F1、F2的夹角不要取的太大．(4)．在同一次实验中，橡皮条拉长的结点O位置一定要相同．(5)．读数时要正视，按有效数字正确读数和记录．(6)．作图时，应选定恰当的标度，尽量把图画大些，但也不能画出纸外。-6-5、实验数据分析猜想：（想象、推理能力培养）（1）合力F是否能用F1、F2的代数和表示？（观察并计算）（2）用虚线连接F1、F2及力F的末端点并观察图示，有什么发现？(方法提示)（3）利用三角板以力F1、F2为邻边做平行四边形，画出其对角线F′，看力F、F′是否重合？（4）若没有实验误差F′和F应该怎样．即实验结论：6、学生实验探究，教师答疑。7、学生交流，展示探究结论：力的平行四边形定则：求两个共点力的合力时，可分别用表示这两个力的有向线段F1和F2为邻边做平行四边形，这两个邻边之间的对角线就是合力F的大小和方向，这就是平行四边形定则．力的合成平行四边形定则适用于共点力的合成。（三）运用平行四边形定则求合力。（理论知识具体应用、并发现规律）【例】已知共点力F1=4N，F2=3N，用作图法求出θ=30°，90°，120°时合力F的大小．归纳当两个分力夹角变大时，合力大小的变化情况学生画图并展示学生作品，交流成果。【教师】通过课件演示当分力F1、F2一定时，夹角θ在0~180°之间发生变化时，合力F的大小变化情况．-7-（给学生感性认识，强化以下规律）归纳：合力的大小与分力大小关系夹角θ越大，合力就越小．F1-F2．合力最大值为F1+F2同一直线方向相同合力F的取值范围|F1-F2|≤F≤F1+F2合力可能大于某一分力，也可能小于某一分力（三）小结（首先由学生总结本节学到哪些知识）通过生活现象感悟合力与分力，知道等效代替是物理中研究问题的一种方法．求互成角度的二力的合力的方法——力的平行四边形定则知道合力的大小与分力大小关系|F1-F2|≤F≤F1+F2（四）课堂学习效果反馈完成导学案[达标演练，小组讨论]板书设计课题力的合成一、合力与分力的效果等效替代二、互成角度的两个力合成的方法平行四边形定则三、合力与分力大小关系|F1-F2|≤F≤F1+F2附：课前预习：-8-1、通过怎样的实例来说明合力与分力，互为等效替代关系。2、什么叫力的合成？什么叫共点力？1、你想设计怎样的实验归纳出力的合成方法？2、在实验中用什么方法找出分力F1、F2及合力F?怎样使分力F1、F2的作用效果与合力F的作用效果相同？3、在实验过程中需要记录哪些实验数据，怎样描述力的大小和方向？4、你是怎样通过猜想及推理归纳出力的合成法则？教学设计说明：我所任教的学生是本校民语部高一年级学生当中学习成绩属于中等的的学生。学生的特点是基础差，底子薄，多数学生对学习物理感到压力，没有学习兴趣。根据学生现状，在教学过程中努力落实新课程的三维目标，尽力培养和提高学生的科学素养。通过以下一些途径力争完成教学目标。课前安排预习，在学习本节之前的一节课，把本节的教学内容，通过学案的形式，给学生预习，思考，留作业；督促学生在课前先自学，初步了解本节内容。如何根据等效替代的思想设计实验，实验需要的器材，实验步骤等先有所了解。在教学过程中，通过生活实例引入新课，体现物理学来源生活，回归于生活；而且是学生身边发生的事，激发学生的学习兴趣，使他们想学。突出物理学的实验特色。学生对实验比较感兴趣，但他们不懂得怎样通过实验探究问题，所以在教学中先给学生演示一遍实验操作过程，告诉他们实验中要注意的事项。告诉他们对获得的实验数据如何推理，猜想，如果没有实验误差的话，应该怎样？培养和提高学生的实验探究能力，使之了解科学家研究问题的思想方法，力争通过此过程提高学生的科学素养。-9-每一步知识学习都按着循序渐进，逐步完善过程，所以把已知三个分力求合力问题当作思考题留给学生，本节重点培养学生的实验探究能力。