《力的分解》教学设计

《力的分解》教学设计义乌中学王树民一．教学目的㈠课标内容三维目标知识与技能1．正确理解力的分解概念，理解力的分解遵循平行四边形定则，掌握力的分解的方法2．能运用力的分解解释有关现象，并能进行计算和应用3．运用知识，能用力的分解知识解决实际问题过程与方法1．经历力的分解概念、规律和分解依据的学习过程,了解物理学的研究方法,认识物理实验、物理模型和数学工具在物理学习过程中的作用2．观察分析实例，经历力的分解探究过程，判断力的分解依据，提高建立物理模型分析问题、解决问题的能力3．参与探究实验，设计解决实际问题的方法情感态度与价值观1．经历合作探究过程，体验“等效替代”的物理思想2．初步体会物理学的和谐美和统一美，发展对科学的好奇心与求知欲3．分析实际问题，关注物理与生活相互联系，养成关心周围事物的习惯，体会交流合作的重要性，形成科学的研究态度，领略科学探究的意义㈡教学要求基本要求1．知道力的分解是力的合成的逆运算2．知道力的分解所遵循的规律3．初步掌握从力的实际作用效果出发确定分力方向的方法4．掌握用作图法求分力的方法，并会用直角三角形知识计算分力发展要求能运用平行四边形定则分析简单的力的动态变化问题二．教材分析力的分解是力的合成的逆运算，遵循平行四边形定则，就定则而言，一个力的分解有无数个解，教材通过实例来说明力的分解的依据及如何根据力的实际效果来确定两个分力的方向，并用于解释日常生活中的有关现象，渗透了物理中的等效替代思想和研究方法的教育。本节课把物理与生活实际联系起来，用物理语言解释生活现象，充分发挥媒体的作用，通过学生亲身体验力的作用效果和设计探究性实验，激发学生的学习兴趣，培养学生动手操作和分析实际问题的能力、归纳问题的能力及运用数学解决物理问题的能力，有利于达成教学目的。㈠教学重点使学生经历“合力与分力的关系”的探究过程，学习科学探究的方法，明确力的分解的依据及如何根据力的实际效果来确定两个分力的方向，并通过平行四边形定则确定分力的大小。㈡教学难点（1）力的分解的依据、力的作用效果的确定及运用数学知识求解具体问题（2）探究实验方案的设计三．学情分析通过力的合成的学习，学生已基本明确了力的特征和力矢量的平行四边形定则，知道合力与分力的概念、等效与替代的思想，比较容易接受力的分解的含义和遵循的规律，但对力按效果分解的方法较难理解，教学中要充分利用生活中的资源和多媒体课件及DIS系统，通过生活实例让学生获得丰富的感性认识，并通过知识的应用激发学生的探究意识。学生应用数学知识分析合力与分力的关系时也有一定的困难，应适当放慢速度，培养学生作图的规范性。四．教学过程㈠教具：重物、钩码、支架、细线、电子秤、滑块、薄木板、DIS实验器材、气垫导轨、模拟帆船、电风扇、实物展示台㈡教学过程的师生行为表师生环节老师活动学生活动设计说明和媒体运用教学过程新课引入：1．点出课题2．展示：生活中的实例和图片3．演示实验：帆船逆风前进1．明确学习的内容2．观察图片和实验，引发认知冲突，激起学习兴趣，进入学习情境展示图片，激起学生的认知冲突，调动学生的学习积极性新课教学：一．力的分解含义1．回顾：力的合成和平行四边形定则，强调等效替代，引出合力与分力的概念2．引导：启发学生逆向思考，得出力的分解含义及遵循的规律1．通过复习力的合成，由效果相同判断力的分解是力的合成的逆运算2．理解分力的概念，通过思考，判断力的分解遵循平行四边形定则，认识到若无条件限制，一个力的分解有无数解师生互动，通过图表展示思维过程和方法二．力的分解的依据1．展示生活实例，指导学生建立物理模型，进行力的分解，找出不同的答案2．设问：一个力该怎样分解3．实验：用电子秤演示斜拉力效果4．评价学生结果的合理性5．归纳：力的分解的依据1．尝试进行力的分解，对展示的不同结果进行思考，知道平行四边形定则2．通过实验，根据合力与分力的效果相同，得出要按效果分解3．通过知识运用，掌握分解的思路和作图方法1．展示图片：斜拉力作用2．师生讨论3．用展示台展示同学的不同结果三．实例分析1．指导学生建立物理模型，分析重力的作用效果2．实验：电子秤倾斜时读数的变化3．展示图片，用结论解释生活现象4．展示支架，指导学生通过体验，分析拉力效果，进行力的分解5．小结1．观察生活现象，学习建立物理模型的方法2．讨论：具体问题中力的作用效果，分析分力的方向3．观察实验现象，判断力的作用效果，作出平行四边形探究实验：体验支架受力4．运用数学解决物理问题1．展示引桥、支架等图片2．用展示台展示同学的不同结果，师生交流，互动探究四．知识运用1．设问：能否用钩码使细绳获得比钩码重力大的拉力效果2．实验DIS演示定量分析细绳拉力变化3．归纳：阐明实验原理，解释生活现象4．设问：怎样把一陷于泥中拖拉机拉出5．评价各组方案1．探究：实验设计方案2．展示：实验方法3．观察DIS演示实验，验证结论4．讨论交流，解释实验原理flash课件师生互动，运用知识，分析探究，解决实际问题，通过应用巩固所学内容五．归纳总结1．解释：帆船逆风前进的道理2．归纳整堂课的知识线索，总结全课内容，突出学习的过程和方法，布置作业对本次课的学习进行自我小结和评价1．展示帆船前进原理图2．师生共同归纳小结㈢教学流程图分析：斜向上拉力的分解观察总结：力的分解的依据合作探究：支架受力的分解实验3电子秤倾斜读数变化实验4学生感受支架受力分析：生活实例中的力的分解的作用实验2电子秤演示结束列举：生活现象实验1模拟帆船开始合作探究：力的分解的含义和遵循规律判断归纳合作探究：斜面上重力的分解知识应用：力的分解运用探究实验：用钩码使绳获比钩码重力大的拉力（DIS）设计方案，把陷于淤泥中拖拉机拉出归纳总结Flash课件：㈣具体教学过程（实录）新课引入：老师：介绍要学习的课题——力的分解（板书）。（引言）力的分解内容我们没学过，但我们一直在用力的分解知识。举例1：牙齿的作用。举例2：生活中的一些情景，展示图片：①拖把拖地—作用在拖把上的力（有什么效果，效果如何？）②盘山公路（为何曲折？）③铁架衍桥（人字形支架受力，如何选材料？）展示帆船图片：说明风是动力来源，顺风最好，无风只好停赛。设问：逆风时，帆船可以逆风前进吗？实验：气垫导轨上放模拟帆船：①演示顺风时的情景；②再演示逆风时，帆不改变角度，船后退；③改变帆的角度，船前进了！帆船可以逆风前进，学了力的分解后我们就可以揭开其中的奥秘新课教学老师：前面学习了力的合成，今天要学习力的分解，我们自然会感觉到分解和合成有什么联系？力的合成，是几个力的效果可以用一个力代替（强调等效替代的物理思想方法）；反过来思考，一个力也可以用几个力代替作用效果⑴力的分解——求一个力的分力过程（板书）力的合成遵循平行四边形，你认为力的分解遵循什么规律？说说你的理由？（师生互动，请同学说明遵循什么规律及理由），力的分解与力的合成互为逆运算，也遵循平行四边形定则。⑵分解规律——平行四边形定则（板书）老师：如果一个力分解成两个力，按平行四边形定则怎么求解？（先由学生说，几个力（分力）等效替代一个力（合力）力的合成力的分解再通过课件展示作图方法）。实例1：展示图片，小孩拉书包上学。小孩拉书包斜向上的力可以分解吗？分析实际问题时，应先建立物理模型。（请同学作分解图，老师巡视，找出不同的答案予以展示），从平行四边形定则来看分解都没有错，因为对角线已知，平行四边形可作无数个。设问：那不是可以随意分解了？我们总要找一找分解的依据，让我们在分解时有章可循。力的合成和力的分解都是一种等效替代，既然是效果相同，我们自然要看一个力有哪些效果了？拉力有什么效果？（请同学回答）（同学：水平拉，竖直上提）。实验：电子秤、重物请同学做，看产生的效果（读数减小，水平拉动）。所以从效果看力应该沿竖直和水平方向分解更合理。⑶分解依据——根据效果分解（板书）⑷老师小结：分力和合力在作用效果相同时才能相互替代，因此从这个意义上来说，实际应用中我们要根据力的效果进行分解。实例2：生活中的例子——展示图片：引桥很长的大桥。老师：因为水上要通船，所以桥要造成较高，但引桥为什么造的很长，什么原因呢？不是太浪费资源吗？先建立模型（一物体放在斜面上）。斜面上物体受到的重力有哪些效果？（请同学回答）（同学：有使物体沿斜面下滑和使物体压斜面的效果）。你体验过吗？可以用你的手做一斜面，放一本书，改变倾角看有什么感受？（同学探究：大滑下来，手感到重力随增大而减小）。手受压力变化感觉不是很明显，我们可通过仪器定量来观察实验：电子秤一边抬高做成斜面，看读数变化，增大，N减小（展示图片：帆布上物体下滑的情景）。所以从效果看，重力可分解成一个使物体沿斜面下滑的分力G1和一个垂直斜面的G2，各是多大？F2F1F2F1F1F2θθG1=GsinθG2=GcosθG1=GsinθG2=GcosθG1G2θGG2是压力吗?G2是压力吗?（同学：G1=Gsin，G2=Gcos）讨论：G2是什么？（同学：是压力。）是压力吗？（同学：G2作用在物上，压力作用在斜面上，从力的性质看也不同）。G2是使物体紧压斜面的力。G1=Gsin这个结论对我们有指导意义，可根据需要选择不同的斜面倾角展示图片：（南埔大桥，滑梯上小孩，工厂里的运货斜面）老师：生活中还有很多例子，如果要在一个篮球场上装照明灯，不能在球场中心竖一电线杆，可采用支架的方式（通过课件展示支架）设问：支架上O点受向下绳子的拉力可怎样分解？画画看？（老师巡视，展示学生不同的结果）你认为哪种正确？（学生讨论）实验：从效果看，有什么效果？出示支架（请同学上台演示，并说出感受）同学们也可以用一根细绳和笔及钩码做个支架，用手指和掌心感受力的效果（同学探究）。支架上O点受向下绳子拉力应该怎么分解？小结：力的分解概念、遵循规律和分解的依据和作图求解的思路对实际问题，通过建立模型，运用分解方法，对作用效果很能说明问题，我们可以用于指导生活实践。⑸知识应用老师：一根线挂一钩码，静止时细线拉力等于钩码重力。你能用此钩码使细线获得比钩码重力大的拉力效果吗？请同学互相讨论并做一做（同学探究）。请一同学演示给其他同学看，大家都可做一做。设问：你怎么知道拉力已大于钩码重力了？（同学：感受到手受拉力大了）。实验：通过DIS，用力传感器来定量观察（随着两绳夹角增大拉力也逐渐增大）老师：现在可以解释门牙的作用原理了，类同斧头作用（师生共同分析）。θθ展示图片：斧头劈木作用效果分析，作平行四边形、看到分力比合力大得多。展示flash课件：一拖拉机陷于泥中，你能想想有什么办法把它拉出吗？（请同学讨论，提出各种方案）同学一：可请人来拉，（展示动画，三人拉不动）同学二：两人沿一定角度拉（问：可行吗？成一定角度合力小于同一方向作用的合力，不可行。）同学三：用一根绳挂在树上，人在中间拉（展示动画：车被缓缓拉出）（师生一起讨论分析其中的道理）老师：（呼应引课）现在我们来解释帆船为什么能逆风前进了。风作用到帆上，帆鼓起，力Q沿垂直帆与方向此力有两个效果，船前进方向S和垂直船纵向一个力R，因船横向阻力较大，产生效果使船倾斜但几乎无侧移。（老师说明：船应沿之字形前进，才能逆风到达终点）归纳总结，布置作业课后反思1．对于力的分解含义和遵循的规律，学生比较容易理解，而对于力的分解要按照力的实际作用效果进行分解这一点，理解较难。这节课多处增加了学生参与，通过亲身体会力的作用效果和设计探究性实验，激发学生的学习兴趣，培养学生动手操作和分析实际问题的能力、归纳问题的能力。把物理公式与生活实际联系起来，用物理语言解释生活现象。实际问题建立模型分析效果（分力方向）作平行四边形得出结论知识应用2．通过展示、分析日常生活中应用力的分解的现象，再通过相应的实验，给学生以直观感受，激起学生的认知冲突，能够激发学生学习物理、应用物理解决实际问题的兴趣和能力，让学生知道物理与生活息息相关，从而培养学生观察生活现象，发现问题、建立物理模型、用物理模型解决问题的能力。3．应用DIS数字信息系统进行定量实验，能让学生有更深刻的感受，多媒体实