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《力的合成》教学设计【教学时间】40分钟【教学对象】高中一年级学生【选用教材】人民教育出版社高中物理必修一一、教材与学情分析（一）教材分析《力的合成》选自人教版高中物理必修一第三章第4节。“等效替换”的方法，是高中阶段常用的方法之一，将会贯穿在以后的学习过程中。力的合成是解决力学的基础和工具，“平行四边形定则”则始终贯穿在物理知识内容的全过程中，具有基础性和预备性，在后续课程的学习中，对牛顿第二定律、物体平衡、动量定理的理解和应用都会产生重要影响。这节课前接三种常见的力，后启力的分解和力学的一些重要定律的应用，因此这节课在物理学体系中的地位和作用至关重要。（二）学情分析从知识上说，学生更习惯于没有方向的物理量之间的代数运算，在初中只接受过求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。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，在接受矢量运算时有一定的困难，而一旦过了这一关，则是学生认识上的一次质的飞跃。因此放慢教学过程，营造良好的课堂氛围为学生提供自主探究“力的合成法则”提供保障。让学生在探究过程中获得切身的体验，更有利于学生深刻理解矢量的合成法则，也才真正符合新课程理念物理教学的要求。二、教学目标与重难点（一）教学目标1、知识与技能（1）理解合力、分力、力的合成、共点力的概念。（2）掌握平行四边形定则，会用平行四边形定则求合力。（3）要求知道合力的大小与分力间夹角的关系。2、过程与方法（1）通过学习合力和分力的概念，了解物理学常用的方法——等效替代法。（2）通过实验方案的设计与实施，初步认识科学探究的意义和基本过程，并进行初步的探究。3、情感、态度与价值观（1）培养学生善于交流的合作精神，在交流合作中发展能力，并形成良好的学习习惯和学习方法。（2）通过力的等效替代，使学生领略跨学科知识结合的奇妙，同时领会科学探究中严谨、务实的精神和态度。（二）教学重点和难点1、教学重点（1）通过实例，理解合力、分力、力的合成的概念及关系。（2）平行四边形定则及其应用。2、教学难点（1）实验探究方案的设计与实施。（2）平行四边形定则的理解及应用。三、教法与学法平行四边形定则是矢量合成的工具，是高中物理的重点和难点，要让学生能接受平行四边形定则就要让学生亲自去体验、去探究、去得出结论，这是突破重难点的重要手段，因此本节课选择以探究实验法为主进行教学，同时辅以启发式教学。本部分知识，对学生而言要多联系实际，深刻的体会矢量的合成法则的等效性，以实验为载体，主动探究，互相协作，分析讨论，实现由学会到会学的转变。四、教学准备编号媒体类型媒体内容要点教学作用1实验器材演示平行四边形定则创设情境引发动机2实验记录单提出猜想，记录数据提供事实建立经验3多媒体材料PPT课件直观感受flash动画、视频材料深化体会实验器材①木板1块；②白纸1张；③图钉5枚；④橡皮条1根；⑤细绳2根（两端做好套）；⑥弹簧秤2个；⑦铅笔1支；⑧量角器1把；三角尺1-2把；⑨钩码若干；⑩定滑轮若干。五、教学过程时间教学环节教学内容00:00创设情境，渗透科学方法（2分钟）一、情境引入展示图片：1、一个大人将一桶水由地面提到桌面上；两个小孩将同样的一桶水由地面提到桌面上；2、很多人拖动一个物体；一头大象拖动同一个物体。[教师活动]提问：1、一个大人和两个小孩分别提一桶水，他们想要达到的效果是什么？2、很多人和一头大象分别拖动一个物体，他们想要达到的效果分别是什么？[学生活动]观察图片，思考回答问题。00:02得出概念，复习已学知识，提出问题，引出实验目的（5分钟）[教师活动]引导学生理解合力与分力等效代替的关系，得出合力和分力的概念。并复习提问初中学过的同一直线上求两个力的合力的问题：（两种情形，分力同向和反向时）并引导学生用“等效替代”的思想去理解这两种情形，然后再抛出“两个互成角度的分力与其合力有什么样的关系呢？”“合力是否等于两分力大小之和或之差呢？”等问题。引导学生设计实验用“等效替代”的思想靠测量的方法先去找到两分力与合力，并将它们表示出来，然后再探究它们之间的关系。00:07分组设计实验，激发思考，促进合作（10分钟）二、指导学生实验设计中应注意的一些问题（1）问题的提出：两个互成角度的共点力与其合力有什么样的关系？（2）设计实验时应注意的问题：①用什么方法找分力与合力，实验中应怎样实现分力与其合力产生的作用效果相同？②如何知道力的大小？如何确定力的方向？③实验中需要记录哪些数据？怎样可以更直观简洁地同时描述力的大小和方向？④该实验中可能出现误差的原因有哪些？你该如何处理？00:17启发思考，进行试验，民主互动，得出结论（10分钟）三、进行实验[学生活动]四个学生为一小组进行分组实验。[教师活动]在旁巡查，适时加以指导，实验时要引导学生注意以上4个问题。引导学生按书中的建议把合力的箭头和两分力的箭头连接起来，再看看这些图形有什么共同点和不同点。引导学生利用现有的实验结果大胆地提出科学合理的猜想──满足平行四边形定则，再让学生变化角度实验，验证猜测。四、对实验结果进行分析与评估并归纳得出结论[学生活动]学生通过实验探究确定了两个分力与合力，并且用力的图示将它们表示出来后，到讲台上展示交流实验中得到的图形，并思考归纳、总结本实验探究的结论。学生探究到的合力与分力之间的关系可能只是一个近似的平行四边形，也可能是一些其他图形。[教师活动]总结说明：多数组得到了平行四边形这很好，对于没有得到平行四边形的，也要尊重实验，实事求是。教师要特别说明：即使今天我们所有组都得到了平行四边形规律，就一定能说明分力和合力满足平行四边形定则吗？在科学探究中这样做可吗？（学生能意识到这样做不妥）[教师活动]总结说明：因为我们只做了有限的几组实验,就得出结论。这当然不可取！科学探究往往要通过不同情况下的对大量实验数据的分析论证才能得出具有普遍意义的科学规律，有时还需要通过理论证明才能加以推广。而我们这节课只做了有限的实验，其实两分力和合力的关系满足平行四边形定则，早就被科学家证实了，大多数同学得到这个结论，而少数同学未能得到，那是因为实验中出现了问题，可能是实验误差（读数误差、作图误差、系统误差），甚至是操作上的错误。请学生下课后分析造成的原因。事实证明不仅力的合成满足平行四边形定则，所有的矢量合成都满足。让学生返回到前面学习位移时的几个问题，用平行四边形定则重新看待那些问题。00:27例题讲解，加深印象（5分钟）五、例题分析教科书中的案例简单，要求学生用作图法和计算法求合力。学生在用作图法求合力时常常不规范，教师要强调学生注意：（1）分力、合力要共点，虚线、实线要分清。（2）合力、分力标度要相同，作图要准确。（3）对角线要找准。学生用计算法求合力时，最容易出错的就是忘了求合力的方向，教师必须强调。这里用计算法求合力，只限于用直角三角形求解，解题时虽然不要求像作图法那样严格按照一定标度画力的大小，但对所画的受力图，仍然要强调代表力的线段长度要成比例，图中的角度要尽量准确。00:32延伸拓展，巩固提高（5分钟）五、合力大小与分力大小的关系[教师活动]提出问题：当两个分力大小一定时，合力随分力夹角变化而变化有什么规律？什么情况下合力最大？什么情况下合力最小？合力的取值范围是什么？[学生活动]思考问题。[教师活动]用模拟平行四边形定则的教具，形象地说明两个分力大小一定时，合力如何随两个分力间夹角的增大而减小。得出结论：当两个分力大小一定时，夹角为00时，合力最大；夹角为1800时，合力最小；合力的取值范围为2121FFFFF00:37补充要点，课堂小结（3分钟）共点力教师引导学生阅读教科书，分析共点力概念的内涵。强调力的合成的平行四边形定则只适用于共点力。师生共同对本节课进行小结，教师鼓励学生课后联系实际，继续对力的合成进行探究。六、板书设计3.4力的合成一、合力、分力的概念二、力的合成1、平行四边形定则2、合力与分力的关系①合力随着θ的增大而减小。②当θ=0°时，F有最大值Fmax=21FF当θ=180°时，F有最小值Fmin=||21FF③合力既可以大于，也可以小于或等于原来的任意一个分力。取值范围：2121FFFFF