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人教版2004年普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理必修“1”,曲阜師范大學(xué)物理工程學(xué)院,梁婷,力的合成,一、教材分析,教材的地位和作用,力的合成安排在重力,彈力,摩擦力之后,無(wú)論教材怎樣改革,都沒改變這一點(diǎn),這就是編者要從學(xué)習(xí)興趣和時(shí)間安排上,強(qiáng)調(diào)力的合成的工具和基礎(chǔ)地位,本節(jié)教材中出現(xiàn)了高中物理第一個(gè)“實(shí)驗(yàn)”板塊,顯示了編者要搬開高中物理的這一個(gè)攔路虎的決心和對(duì)其重要性的認(rèn)識(shí)。,編者意圖,一、教材分析,本節(jié)實(shí)驗(yàn)器材比較簡(jiǎn)單,適合學(xué)生科學(xué)探究。通過(guò)探究,得到力的合成遵循的規(guī)律,從而自覺聯(lián)系生活、生產(chǎn)和科技實(shí)際,激發(fā)求知欲望和研究周圍事物的興趣。,本節(jié)重點(diǎn),本節(jié)重點(diǎn):探究力的合成的平行四邊形定則。,一、教材分析,二、學(xué)情分析,學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容需要的知識(shí)準(zhǔn)備有:力的矢量性、力的三要素、力的圖示、有關(guān)平行四邊形和三角形的幾何知識(shí)、等效替代的思想方法。,高一學(xué)生習(xí)慣于代數(shù)運(yùn)算,即使對(duì)位移、加速度等矢量,之前也是由直接計(jì)算得出的,又因?yàn)橛行W(xué)生幾何知識(shí)遷移能力較差,對(duì)力的平行四邊形定則這一圖形計(jì)算往往不習(xí)慣。通過(guò)探究實(shí)驗(yàn),則能加深學(xué)生對(duì)平行四邊形定則的理解?!暗刃娲笔歉咧形锢韺W(xué)習(xí)中常用的方法之一,但很多學(xué)生對(duì)此卻不甚熟悉,教師可以通過(guò)學(xué)生的實(shí)實(shí)踐體驗(yàn)和對(duì)多個(gè)實(shí)例的分析說(shuō)明,加深學(xué)生對(duì)等效替代的認(rèn)識(shí)。,二、學(xué)情分析,本節(jié)難點(diǎn):在等效的基礎(chǔ)上理解平行四邊形定則。,理解力的合成、合力與分力的概念。理解力的平行四邊形定則。會(huì)用作圖法求解兩個(gè)共點(diǎn)力的合力,并能判斷其合力隨夾角的變化情況。,三、教學(xué)目標(biāo),在學(xué)習(xí)合力、分力、力的合成等知識(shí)的過(guò)程中,學(xué)習(xí)“等效替代”的方法。在“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,初步學(xué)會(huì)“科學(xué)猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析驗(yàn)證、歸納總結(jié)”的科學(xué)探究方法,提高動(dòng)手操作能力和觀察分析能力。,知識(shí)與技能,過(guò)程與方法,在“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,體會(huì)合作、交流、互助的意義,體驗(yàn)成功的喜悅。在應(yīng)用力的合成的知識(shí)解釋生活中實(shí)例的過(guò)程中,體會(huì)物理與生活的密切關(guān)系。,三、教學(xué)目標(biāo),情感態(tài)度與價(jià)值觀,四、教法學(xué)法,教法:以實(shí)驗(yàn)探究為主,講授法為輔,矢量合成是重點(diǎn)也是難點(diǎn),要讓學(xué)生心悅誠(chéng)服地接受平行四邊形定則,就要讓學(xué)生親自實(shí)驗(yàn)探索,這是實(shí)踐出真知的要求,也是突破重點(diǎn)和難點(diǎn)的關(guān)鍵。,學(xué)法:主動(dòng)探究,互相協(xié)作,分析討論,五、教學(xué)過(guò)程,科學(xué)探究過(guò)程(25min)知識(shí)拓展深化(5min)自學(xué)共點(diǎn)力(3min)學(xué)習(xí)效果檢測(cè)(5min),學(xué)生自評(píng)(2min),學(xué)生通過(guò)實(shí)踐體驗(yàn),感悟等效思想。,生活中常見到這樣的事例:一桶水可以由兩個(gè)人提,也可以由一個(gè)人提。,實(shí)驗(yàn):請(qǐng)兩位同學(xué)到講臺(tái)前共同提起重約200N一水桶;然后讓一位同學(xué)自己提起這一桶水。,思考:兩次提水的過(guò)程,作用效果是否相同?學(xué)生施加的力是否相同?,(一)新課導(dǎo)入,兩次提水的過(guò)程中,作用效果相同,幾位同學(xué)施加的力的大小不相同。,思考:生活中還有哪些事例是說(shuō)明一個(gè)力與幾個(gè)力的作用效果相同?請(qǐng)舉例。,學(xué)生思考列舉實(shí)例:用兩條繩和一條繩吊著白熾燈、很多只狗拉著雪撬前進(jìn)、抗洪救災(zāi)中解放軍搬沙袋等。,如圖:用兩條繩可以吊著的燈,也可以用一條繩吊著。,通過(guò)列舉多個(gè)生活實(shí)例,進(jìn)一步體會(huì)效果相同的涵義。增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),培養(yǎng)學(xué)生觀察生活的能力,同時(shí)激發(fā)學(xué)生對(duì)生活的熱愛。,下圖:很多人才能拖動(dòng)的物體,一頭大象就能拖動(dòng),這些實(shí)例說(shuō)明一個(gè)力作用的效果與兩個(gè)(或多個(gè))力共同用力作用而產(chǎn)生的效果相同。,物理學(xué)中我們叫它等效,也可以叫等效替代,如果一個(gè)力產(chǎn)生的作用效果跟幾個(gè)力產(chǎn)生的效果相同,這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力。組成合力的每一個(gè)力叫分力。,合力,力的合成,求幾個(gè)力的合力的過(guò)程叫做力的合成。,(二)新課教學(xué),1.用兩只彈簧秤通過(guò)兩個(gè)細(xì)繩差不多豎直的提起一個(gè)鉤碼,讀數(shù);,2.用一個(gè)彈簧秤提起鉤碼,讀數(shù)。,讓兩個(gè)提鉤碼的彈簧秤有一定的夾角,讀數(shù)。,請(qǐng)學(xué)生利用兩個(gè)彈簧秤、鉤碼、細(xì)繩,模擬提水過(guò)程,看兩個(gè)力的代數(shù)和與一個(gè)力是否相等。,結(jié)論:矢量既有大小又有方向,當(dāng)它們的方向互成某一角度時(shí),合力大小不再等于兩分力大小之和。即FF1+F2,合成即求和,?,學(xué)生可能猜想:FF1+F2(實(shí)驗(yàn)中兩彈簧秤夾角大于120);FF1+F2(實(shí)驗(yàn)中兩彈簧秤夾角小于120);FF1+F2(實(shí)驗(yàn)中兩彈簧秤夾角有大于120也有小于120的,做了多次;最直觀經(jīng)驗(yàn))。,學(xué)生通過(guò)模擬提水的實(shí)驗(yàn),養(yǎng)成有根據(jù)的進(jìn)行科學(xué)猜想與假設(shè)的習(xí)慣。并通過(guò)猜想引出下面的探究實(shí)驗(yàn)。,根據(jù)模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,猜想分力與合力可能存在什么關(guān)系?,究竟哪種猜想是正確的?,?,在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中合力與分力等效的標(biāo)志是什么?合力、分力的關(guān)系與合力的圖示、分力的圖示之間的關(guān)系怎樣?實(shí)驗(yàn)應(yīng)記錄些什么?,首先獨(dú)立設(shè)計(jì),然后小組交換意見,形成小組的設(shè)計(jì)方案。學(xué)生自告奮勇代表本組同學(xué)到講臺(tái)展示方案;下面的學(xué)生觀察,找出操作同學(xué)的不妥之處。補(bǔ)充與完善各組的方案。,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):探究求合力的方法,思考,即探究力的合成遵循的規(guī)律,進(jìn)行實(shí)驗(yàn),分組實(shí)驗(yàn),每組測(cè)量3組數(shù)據(jù),處理完后得出自己驗(yàn)證的結(jié)論,即原來(lái)的猜想是否正確。然后各組選出代表,把實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總報(bào)告。,學(xué)生猜測(cè)組成的圖形為平行四邊形,怎么證明這個(gè)結(jié)論呢?提示:借助尺子和量角器,利用初中幾何知識(shí)驗(yàn)證自己猜想。,通過(guò)驗(yàn)證探究的結(jié)果是否正確,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。,驗(yàn)證猜想,結(jié)論:兩個(gè)力合成時(shí),以表示這兩個(gè)力的線段為鄰邊作平行四邊形,這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就代表合力的大小和方向。這個(gè)法則叫做平行四邊形定則。,力F1=45N,方向水平向右,力F2=60N,方向豎直向上。求這兩個(gè)力合力的大小和方向。,作圖法,引導(dǎo)學(xué)生規(guī)范作圖,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖鲌D習(xí)慣。,計(jì)算法,方法拓展,開闊同學(xué)解題思路。,這兩個(gè)力的合力F的大小和方向能否用其它的方法求?如何求?,例題,F,O,F1,F2,作圖法:,15N,計(jì)算法:,選擇適當(dāng)標(biāo)度,做出力的平行四邊形。用刻度尺量出對(duì)角線的長(zhǎng)度。根據(jù)比例關(guān)系求出合力的大小是75N。用量角器量出合力與F1的夾角是53。,解:,兩個(gè)力F1、F2的合力F的大小和方向隨著F1、F2的夾角變化而如何變化?什么情況下合力最大?最大值為多大?什么情況下合力最?。孔钚≈禐槎啻??合力F是否總大于原來(lái)兩個(gè)力F1、F2?,1.合力與分力的夾角的關(guān)系,思考:,結(jié)論:合力與分力的夾角的關(guān)系,當(dāng)=0時(shí),F(xiàn)有最大值Fmax=當(dāng)=180時(shí),F(xiàn)有最小值Fmin=,合力既可以大于,也可以小于或等于原來(lái)的任意一個(gè)分力。,F,合力隨著的增大而減小。,思考:,前面學(xué)習(xí)的都是兩個(gè)力的合成,如果是三個(gè)力或者三個(gè)以上的力的合成,應(yīng)該怎樣進(jìn)行處理?,由兩個(gè)力合成擴(kuò)展到多個(gè)力合成,強(qiáng)化了合成的“等效性”思想,前后呼應(yīng),有利于學(xué)生對(duì)等效思維方法的真正領(lǐng)悟。這兩個(gè)問(wèn)題可加深學(xué)生對(duì)力的合成規(guī)律的認(rèn)識(shí)。,2.多力合成,多個(gè)力的合成,F12,F123,F1234,將任兩力合成,再與其它力合成,直到求出最終的合力。,力的合成的平行四邊形定則是不是在任何情況下都能用?有沒有適用的條件?,在閱讀的時(shí)候注意這樣幾個(gè)問(wèn)題:什么樣的力是共點(diǎn)力?你認(rèn)為掌握共點(diǎn)力概念時(shí)應(yīng)該注意什么問(wèn)題?力的合成的平行四邊形定則有沒有適用條件,如果有,適用條件是什么?,閱讀書本第63頁(yè)“共點(diǎn)力”,教材共點(diǎn)力的內(nèi)容,文字說(shuō)明詳細(xì),定義明確,且有圖片分析,適合學(xué)生自學(xué),這樣設(shè)計(jì)有利與培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)分析能力。,非共點(diǎn)力,如果一個(gè)物體受兩個(gè)或多個(gè)力作用,這些力都作用在物體上的同一點(diǎn),或者雖不作用在同一點(diǎn)上,但它們的延長(zhǎng)線相交于同一點(diǎn),這幾個(gè)力叫做共點(diǎn)力。,注:力的合成的平行四邊形法則,只適用于共點(diǎn)力。,共點(diǎn)力,學(xué)習(xí)效果檢測(cè),關(guān)于合力與分力關(guān)系的理解1.兩個(gè)共點(diǎn)力F1、F2的合力為F,下列說(shuō)法中正確的是A.合力F一定大于任一個(gè)分力B.合力的大小既可等于F1,也可等于F2C.合力F有可能小于任一個(gè)分力D.合力F的大小隨F1、F2間的夾角增大而減小,關(guān)于合力的大小范圍2.兩個(gè)共點(diǎn)力的合力最大為15N,最小為5N,則這兩個(gè)力的大小分別為_N和_N。,(三)課堂小結(jié),合力與分力間夾角的關(guān)系3如圖所示,兩個(gè)共點(diǎn)力F1、F2的大小一定,夾角是變化的,合力為F.在從0逐漸增大到180的過(guò)程中,合力F的大小變化情況是A.從最小逐漸增大到最大B.從最大逐漸減小到最零C.從最大逐漸減小到最小D.先增大后減小綜合應(yīng)用4如圖所示,質(zhì)量為m的長(zhǎng)方形木塊靜止在傾角為的斜面上,斜面對(duì)木塊的支持力和摩擦力的合力方向應(yīng)該是A.沿斜面向下B.垂直于斜面向上C.沿斜面向上D.豎直向上,學(xué)生自評(píng),回顧這節(jié)課學(xué)到了哪些新知識(shí)?獲得了哪些處理問(wèn)題的方法?有哪些成功的體驗(yàn)和失敗的教訓(xùn)?,課堂小
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