B 力的合成 張軍車 高一物理上?？茖W(xué)技術(shù)出版社第一冊 第二章 071024

1、 力的合成【教案設(shè)計(jì)】上海市楊浦區(qū)楊浦高級中學(xué) 張軍車【教學(xué)內(nèi)容】上海市科技出版社高中一年級第一學(xué)期（試用本）第一章 力和力的平衡 b 力的合成教學(xué)任務(wù)分析i：教案一、【教學(xué)目標(biāo)】1、知識和技能（1）知道合力與分力的概念。（2）理解共點(diǎn)力的合成、力的平行四邊形定則。（3）會用作圖法求共點(diǎn)力的合力。2、過程和方法（1）通過模擬“泗水拔鼎”情景，用一個(gè)力等效替代兩個(gè)力，感受等效替代這一物理方法。（2）通過學(xué)生猜想互成角度二力與等效替代的一個(gè)力的關(guān)系，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，得出二力合成的平行四邊形定則的過程，認(rèn)識探究物理規(guī)律的基本環(huán)節(jié)：猜想實(shí)驗(yàn)結(jié)論。（3）通過學(xué)生對“泗水拔鼎”的解釋，感受物理實(shí)驗(yàn)在解決具體

2、問題中的作用。3、情感、態(tài)度和價(jià)值觀（1）通過模擬“泗水拔鼎”活動，感悟生活中處處有物理，激發(fā)探究的興趣和學(xué)習(xí)的熱情。（2）通過合作完成實(shí)驗(yàn)探究，激發(fā)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。二、【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】重點(diǎn)和難點(diǎn)： 【教學(xué)重點(diǎn)】探究并理解力的平行四邊形定則【教學(xué)難點(diǎn)】三、【教學(xué)準(zhǔn)備】學(xué)習(xí)資源1、學(xué)生實(shí)驗(yàn)器材 (2人一套，共24套):。（1）繪圖板(1塊)、8開白紙(1張)、圖釘(5枚)、橡皮筋(1根)、彈簧秤(2個(gè))、有刻度的三角板(2個(gè))、20cm繩套(2根)、鉛筆(1支) 、計(jì)算器（學(xué)生自帶）。（裝置參考教材例圖）（2）拴兩根線的200g鉤碼。2、演示實(shí)驗(yàn)器材（1）30kg的杠鈴片

3、和兩根長繩；（2）dis實(shí)驗(yàn)裝置：計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集器、兩個(gè)力傳感器、力的合成演示儀、鉤碼、細(xì)線；（3）投影儀（4）自制平行四邊形模型3、自制powerpoint幻燈片四、【教學(xué)過程】教學(xué)流程：1、教學(xué)流程圖活動ii學(xué)生實(shí)驗(yàn)2問題i設(shè)問活動i學(xué)生實(shí)驗(yàn)1情景i模擬“拔鼎”等效替代合力活動iii演示模型活動分析解釋平行四邊形定則合力范圍求合力力的合成分力2、教學(xué)流程說明情景 模擬“拔鼎”模擬“泗水拔鼎”的讓學(xué)生參與提杠鈴片，引起對“泗水拔鼎”失敗原因的思考，力提起杠鈴片的效果是相同的，提出“等效替代”的概念。問題 設(shè)問在肯定提起杠鈴片的效果相同的同時(shí)，觀察不同組別在提杠鈴片時(shí)的差異，設(shè)問：為什么兩個(gè)

4、力的夾角很大時(shí)提不起杠鈴片？活動 學(xué)生實(shí)驗(yàn)1讓學(xué)生用兩個(gè)彈簧秤互成角度地拉鉤碼與一個(gè)彈簧秤拉鉤碼，親身體驗(yàn)并讀出f1、f2、f，發(fā)現(xiàn)f并不是f1、f2的代數(shù)和或差。 活動 學(xué)生實(shí)驗(yàn)2引導(dǎo)學(xué)生為什么要把豎直平面的問題轉(zhuǎn)化到水平面上來研究，用給定的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，測出力的大小和方向，作出力的圖示，觀察f與f1、f2間的關(guān)系，學(xué)生在猜想的基礎(chǔ)上，通過進(jìn)一步探究，加以驗(yàn)證，最后歸納得出平行四邊形定則?；顒?模型演示通過演示平行四邊形模型，探究合力與分力的大小關(guān)系，加深對平行四邊形定則的認(rèn)識?；顒?分析、解釋課堂練習(xí)作圖，通過圖形完成對本節(jié)課開始的疑問“泗水拔鼎”問題的解釋。3、教學(xué)主要環(huán)節(jié)第一

5、環(huán)節(jié)，情景導(dǎo)入，借境激疑。從教材“泗水拔鼎”故事情景入手，讓學(xué)生模擬“拔鼎”（即提杠鈴片），從而提出問題，感悟等效替代的思想。第二環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)探究，尋求規(guī)律。在學(xué)生親身體驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采取有控開放的實(shí)驗(yàn)探究形式，探究f與f1、f2的關(guān)系，大膽猜想，然后檢驗(yàn)猜想，歸納出平行四邊形定則。第三環(huán)節(jié)，自主活動，運(yùn)用規(guī)律。通過演示平行四邊形模型，進(jìn)而探究合力與分力的大小關(guān)系，加深對平行四邊形定則的認(rèn)識，完成對“泗水拔鼎”等實(shí)際問題的解釋。4、教學(xué)過程（一）情景導(dǎo)入，借境激疑情景 用powerpoint幻燈片顯示漢代石刻畫像“泗水拔鼎”情景，配水經(jīng)注泗水文字記載。疑問：拔鼎真的如此困難嗎？請同學(xué)們自己來試一試

6、！模擬“泗水拔鼎”情景：在中間走廊里放一個(gè)25千克的杠鈴片，相當(dāng)于大鼎，將其系在兩根長的繩中間，地上事先畫出兩條線代表河岸。學(xué)生活動(1)請同學(xué)們推薦兩個(gè)力氣大的男生上來，站在線外用最大的力沒有拉起大鼎(見圖一)，成功模擬了“泗水拔鼎”情景，“為什么拔不起來呢？”同學(xué)們心中會產(chǎn)生疑問。真的沒有辦法提起來嗎？（2）如果河窄一些，再試試，他們縮短繩子提起了大鼎(見圖二)。請其中一位同學(xué)比較一下兩次用力的大小。第二次力小一些。（3）要想一個(gè)人提起大鼎行嗎?再請其中一位同學(xué)將大鼎豎直向上提起(見圖三)。 “為什么河變窄了用較小的力卻能拔起來呢？”f1ff1f2f2 圖 1 圖2 圖3觀察圖2和圖3，問

7、同學(xué)發(fā)現(xiàn)了什么問題？ 同學(xué)們相互交流感受與想法：一個(gè)力可以產(chǎn)生與兩個(gè)力共同作用時(shí)一樣的效果。即f1、f2共同作用的效果與f單獨(dú)作用的效果相同，因此f1、f2可以用f來替代。powerpoint幻燈片顯示強(qiáng)調(diào)作用的等效性，若作用效果不一樣則不能替代。（二）實(shí)驗(yàn)探究，尋求規(guī)律引入課題：其實(shí)很多情況下，存在幾個(gè)力同時(shí)作用在一個(gè)物體上的情況，我們很想了解怎樣用一個(gè)力等效地替代這些力共同作用的效果。也就是找到f 與f1、f2的關(guān)系。現(xiàn)在每張桌子上都有鉤碼，同學(xué)也可模擬上述三幅圖的情景，用彈簧秤拉桌上鉤碼進(jìn)一步加以體驗(yàn)。請同學(xué)們知道使用彈簧秤的注意事項(xiàng)嗎？讀出一個(gè)彈簧秤拉時(shí)f的大小并記錄，改用兩個(gè)彈簧秤拉

8、，f1、f2共同作用的效果與f作用的效果相同。不斷變換兩拉力的夾角，觀察f1、f2的變化，讀出夾某一角度時(shí)兩個(gè)力的大小，記錄f1、f2的大小。請同學(xué)們f 是不是f1與f2的代數(shù)和？回答不是。僅僅研究力的大小看來找不到關(guān)系，同學(xué)們知道力是矢量?，F(xiàn)在的問題是兩個(gè)彈簧秤的拉力在豎直平面內(nèi)，既要記錄大小和又要記錄方向共4個(gè)變量，單獨(dú)用一個(gè)彈簧秤來拉的時(shí)候，又會出現(xiàn)2個(gè)變量，共6個(gè)變量，很不方便，怎么辦？ 同學(xué)回答：如果能轉(zhuǎn)化到水平面上就方便了。彈簧秤的拉力是把鉤碼拉起來并保持靜止，顯然在水平面上重力已經(jīng)和支持力平衡了。我們用什么來體現(xiàn)彈簧秤的拉力的作用效果？ 同學(xué)回答：拉橡皮筋讓它伸長到一定長度。怎么

9、才能做到兩次力的作用的效果相同？同學(xué)回答：兩次拉橡皮筋拉到同一長度。或結(jié)點(diǎn)拉到同一位置這，一點(diǎn)要記錄下來o點(diǎn)。記錄f1、f2的大小，如何記錄方向？同學(xué)回答：沿線的方向描一個(gè)點(diǎn)，和o點(diǎn)一起兩點(diǎn)確定一條直線即可確定力的方向?，F(xiàn)在已經(jīng)很清楚了，先用兩個(gè)彈簧秤拉橡皮筋，結(jié)點(diǎn)拉到某一位置，記下o點(diǎn)，記錄f1、f2的大小和方向，然后只用一個(gè)彈簧秤來拉橡皮筋，結(jié)點(diǎn)仍然拉到o點(diǎn)，記錄f的大小和方向，兩次拉力的作用效果相同，f可以等效替代f1和f2。powerpoint幻燈片顯示實(shí)驗(yàn)步驟f、f1、f2的大小和方向都記錄下來了我們用什么辦法來研究他們之間的關(guān)系？同學(xué)回答：畫力的圖示。測出f、f1、f2的大小和方向

10、，然后畫出這三個(gè)力的圖示。看它們之間存在什么關(guān)系。好，現(xiàn)在同學(xué)們開始實(shí)驗(yàn)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)：學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)桌上的器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(約10分鐘)。猜想f 與f1、f2之間存在什么關(guān)系？部分學(xué)生提出：合力好像是以兩個(gè)分力作平行四邊形后的對角線。下面我們就用f1和f2為鄰邊作平行四邊形，作出它們所夾的對角線f 并與f比較。找找看是否真有這樣的關(guān)系。在班中巡視，進(jìn)行個(gè)別輔導(dǎo)和答疑，選擇具有代表性的投影出來全班交流評價(jià)： 學(xué)生找到規(guī)律，dis實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。感悟等效思想，建立 “合力與分力”、“力的合成”等概念。總結(jié)出力的平行四邊形定則。 平行四邊形定則：如果用表示兩個(gè)共點(diǎn)力f1和f2的線段為鄰邊作平行四邊形，那么合力f的

11、大小和方向就可以用f1，f2所夾的對角線來表示。運(yùn)用平行四邊形模型感悟：分力間夾角從0o180o變化時(shí)，合力的方向和大小的改變。（三）自主活動，運(yùn)用規(guī)律（1）自主活動：運(yùn)用平行四邊形定則作圖，對“泗水拔鼎”問題進(jìn)行解釋。(2) 小練習(xí)用圖示法和計(jì)算法求合力。（四）作業(yè)布置，鞏固提高（1）復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容（2）練習(xí)冊p50 a節(jié)習(xí)題（2）小制作，回去后繼續(xù)制作平行四邊形演示儀，標(biāo)上刻度，體會分力與合力的關(guān)系。：教學(xué)設(shè)計(jì)說明教學(xué)設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)主要包括實(shí)驗(yàn)探究及結(jié)論應(yīng)用兩部分。本設(shè)計(jì)基本思路是：情境疑問探究結(jié)論應(yīng)用。模擬“泗水拔鼎”，激起疑問，感悟等效替代的思想，通過實(shí)驗(yàn)探究及dis實(shí)驗(yàn)演示并建立力的合

12、成概念，得出力的平行四邊形定則，并應(yīng)用其求合力，從而對力的合成進(jìn)一步深化。要突出的重點(diǎn)和要突破難點(diǎn)是：探究并理解力的平行四邊形定則。借境激疑，提出問題，大膽猜想，針對學(xué)生的特點(diǎn)，教學(xué)重點(diǎn)落實(shí)在實(shí)驗(yàn)過程中。引導(dǎo)學(xué)生用給定的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，給學(xué)生提供自主分析、合作交流的空間。對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)度，正確作圖、連線，體會圖象所包含的物理意義以及從圖象中得到有用的信息，最終得出結(jié)論。在運(yùn)用作圖法求合力的處理上，通過平行四邊形模型，深化了對平行四邊形定則的理解。從而突出重點(diǎn)，并突破難點(diǎn)。完成本設(shè)計(jì)的內(nèi)容約需1課時(shí)。：教學(xué)反思力的合成是在學(xué)習(xí)了a節(jié)生活中常見的力之后，用等效替代的思想和實(shí)驗(yàn)探究的方法研究合力與分力的關(guān)系，得出平行四邊形定則。力的合成是解決力學(xué)問題的重要方法，是學(xué)習(xí)力的分解的前提，也是以后學(xué)習(xí)共點(diǎn)力平衡及牛頓運(yùn)動定律的基礎(chǔ)，平行四邊形定則是矢量運(yùn)算的基本法則。力的合成是本章教學(xué)的重點(diǎn)。學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了矢量的概念、力的三要素、力的圖示、生活中常見的力等基礎(chǔ)知識。但是對矢量的合成是第一次接觸，因此這部分也是學(xué)生學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)。本節(jié)課以秦始皇“泗水拔鼎”的故事激起疑問，引入等效替代的概念，在學(xué)生親身體驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采取實(shí)驗(yàn)探究的方法，實(shí)驗(yàn)的操作步驟通過教師和學(xué)生共同討論的方式完成，讓學(xué)