人教版必修一 力的合成 教案.doc

普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理必修1第三章第四節(jié)力的合成教學(xué)設(shè)計(jì)【設(shè)計(jì)思想】在傳統(tǒng)的教學(xué)中，課堂教學(xué)實(shí)施往往過于注重知識(shí)傳授傾向，學(xué)生被動(dòng)地接受，很難從多方面培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。為了體現(xiàn)新課程所倡導(dǎo)的嶄新的教學(xué)理念“以人為本”，在教法上，采取以學(xué)生為主體，以問題為中心，以教師為引導(dǎo)，以小組的合作為主要方式，讓學(xué)生進(jìn)行簡單的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，親身體驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究的過程。通過這種探究性的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生共同協(xié)作、相互交流的良好品質(zhì)；使學(xué)生養(yǎng)成善于觀察現(xiàn)象、大膽提出問題、敢于猜想和假設(shè)的科學(xué)修養(yǎng)；提高學(xué)生制定計(jì)劃、進(jìn)行簡單的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和手腦并用的實(shí)踐能力；使學(xué)生體會(huì)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)探究中的重要性，增強(qiáng)學(xué)生的探索意識(shí)。【教材分析】 本章是高中力學(xué)的基礎(chǔ)，等效思想、平行四邊形定則既是這一章的重點(diǎn)，又是難點(diǎn)。矢量的運(yùn)算法則，是矢量概念的核心內(nèi)容，又是學(xué)習(xí)物理學(xué)的基礎(chǔ)，同時(shí)平行四邊形定則的驗(yàn)證過程，對培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)思維方法也有很重要的作用。教材是通過演示實(shí)驗(yàn)說明合力與分力的等效代替性質(zhì)，比較直觀，容易接受。而演示生活中常見的幾種現(xiàn)象（提水、拉伸彈簧等等），可以使學(xué)生對“等效代替”思想有更深入的體驗(yàn)。教材中對于“力的平行四邊形定則”的得出讓學(xué)生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案，以探究教學(xué)方法來引導(dǎo)學(xué)生去尋找共點(diǎn)力與其合力的關(guān)系，最終發(fā)現(xiàn)結(jié)論。通過分小組探究、互相交流的形式進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生在探究過程中不僅掌握知識(shí)，而且培養(yǎng)能力，領(lǐng)悟科學(xué)研究的魅力和精髓之所在?！緦W(xué)情分析】對力的概念，初中教科書中只給出力的作用效果，沒有給出力的定義，更沒有給出矢量的概念，平行四邊形定則是學(xué)生第一次接觸，對于初上高中的學(xué)生來說，是一個(gè)大的飛躍，習(xí)慣于代數(shù)運(yùn)算的學(xué)生，在接受矢量運(yùn)算時(shí)有一定的困難，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際水平和探究任務(wù)的難度采用不同的教學(xué)模式，根據(jù)問題情景式探究任務(wù)運(yùn)用適當(dāng)?shù)乃季S方法。教學(xué)中要注意規(guī)范性，但不必操之過急，本節(jié)課的教學(xué)選用探究與驗(yàn)證相結(jié)合的模式。老師應(yīng)從學(xué)生已有的認(rèn)知水平出發(fā)，注意把握教學(xué)的難度與深度。【教學(xué)目標(biāo)】（一）知識(shí)與技能 1、掌握力的平行四邊形定則，知道它是力的合成的基本規(guī)律。 2、初步運(yùn)用力的平行四邊形定則求解共點(diǎn)力的合力；能從力的作用效果理解力的合成、合力與分力的概念。 3、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，掌握合力的變化范圍，會(huì)用直角三角形知識(shí)求合力。（二）過程與方法 1、能夠通過實(shí)驗(yàn)演示歸納出互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力的合成遵循平行四邊形定則； 2、培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力、物理思維能力和科學(xué)態(tài)度、觀察能力、分析能力、協(xié)作能力、創(chuàng)新思維能力、表達(dá)能力。 3、培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、探索規(guī)律、歸納總結(jié)的研究問題的方法的能力。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 1、培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力和科學(xué)研究的態(tài)度。 2、培養(yǎng)學(xué)生熱愛生活、事實(shí)求是的科學(xué)態(tài)度，激發(fā)學(xué)生探索與創(chuàng)新的意識(shí)。 3、培養(yǎng)學(xué)生合作、交流、互助的精神?！窘虒W(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)】 重點(diǎn)：滲透“等效替代”的物理思想，促使力的平行四邊形定則的發(fā)現(xiàn)與深刻的理解。 難點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)；平行四邊形關(guān)系的發(fā)現(xiàn)；從“代數(shù)和”思維到“矢量和”思維的跨越；對合力與分力間的“等效替代”關(guān)系的真正理解與靈活運(yùn)用?！窘虒W(xué)方法】 1、創(chuàng)設(shè)情景，引導(dǎo)啟發(fā)，讓學(xué)生體會(huì)并接納等效觀點(diǎn)，從而得出合力、分力的概念。 2、實(shí)踐體驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)探索，歸納總結(jié)，從而得出平行四邊形定則?！窘虒W(xué)器材】 演示用器材：水桶1個(gè)（裝適量水），鉤碼1個(gè)（系上細(xì)繩套兩根），演示彈簧秤2個(gè)，教學(xué)用尺子 學(xué)生用器材：按小組：木板1塊；白紙1張；圖釘5枚；橡皮條1根；細(xì)繩2根（兩端做好套）；彈簧秤2個(gè)；鉛筆1支；量角器1個(gè)；三角尺2個(gè)?！窘虒W(xué)過程】（一）引入課題師：前面，我們已學(xué)習(xí)了物體間相互作用的各種表現(xiàn)，如重力、彈力、摩擦力，也知道了如何對物體進(jìn)行受力分析。那么，當(dāng)物體的受力情況比較復(fù)雜時(shí)，是否存在簡化問題的科學(xué)方法和途徑？現(xiàn)在就來探究這個(gè)問題。（請兩位同學(xué)一起提起一個(gè)水桶） 【提出問題】他們對水桶施加了幾個(gè)力？能用一個(gè)力來等效替代它嗎？怎樣替代？生：受力f1和f2。學(xué)生回答：讓一位大同學(xué)去提。 （老師一個(gè)人提起水桶）師：等效思維方法，是科學(xué)研究的一種重要方法。例如剛才的問題，就是讓一個(gè)力的單獨(dú)作用來等效替代幾個(gè)力的共同作用。追問：剛才這一個(gè)力真的“等效替代”了原來兩個(gè)力的作用了嗎？有什么依據(jù)？生：分析回答：力f1和f2共同產(chǎn)生的效果與力f產(chǎn)生的效果相同，即均提起了水桶。師：日常生活中，我們常會(huì)見到這樣的現(xiàn)象：懸掛電燈可以用一根線懸掛，也可以用兩根線共同懸掛；一口箱子可以一個(gè)人扛起，也可以兩個(gè)人抬起。還有許多例子能夠說明：一個(gè)力作用的效果?？梢院蛶讉€(gè)力共同作用的效果相同。在物理學(xué)上便把這一個(gè)力叫做那幾個(gè)力的合力，而將那幾個(gè)力稱為這一個(gè)力的分力。因?yàn)楹狭头至κ堑刃У?，所以可以相互替代。在?shí)際問題中，我們有時(shí)需要求幾個(gè)力的合力，這個(gè)過程叫力的合成；有時(shí)需要求一個(gè)已知力的幾個(gè)分力，這個(gè)過程叫力的分解。這節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)力的合成。（二）新課教學(xué)1、同一直線上兩個(gè)力的合成師：我們首先從最簡單的兩個(gè)力的合成入手，在初中我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過同一直線上兩個(gè)力的合成，我們來復(fù)習(xí)一下。（電腦顯示畫面）生：總結(jié)回答（1）當(dāng)f1、f2同向時(shí)，合力的大小等于兩分力的大小之和，ff1f2，合力的方向跟兩個(gè)力的方向相同； （2）當(dāng)f1、f2反向時(shí)，合力的大小等于兩分力的大小之差，ff1f2，合力的方向跟兩個(gè)力中較大的那個(gè)力的方向相同。（板書內(nèi)容）2、互成角度的兩個(gè)力合成師：可見，同一直線上的兩個(gè)力與其合力在大小上存在簡單的代數(shù)加減關(guān)系，那么，作用在同一物體上不在同一直線上的兩個(gè)力與其合力間是否也存在這種關(guān)系呢？【設(shè)置陷阱】如果剛才兩個(gè)同學(xué)施加在水桶上的力都是200n，那么老師一個(gè)人需要施加多大的力才能等效替代？生：一般回答400n?？赡芑卮鹦∮?00n。師：【質(zhì)疑】你怎么知道？有科學(xué)依據(jù)嗎？憑直覺得出結(jié)論，像亞里士多德了吧？若是伽利略會(huì)怎么做？生：做實(shí)驗(yàn)師：【演示1】用兩只演示用彈簧秤（“這是兩個(gè)同學(xué)的手”），通過兩個(gè)細(xì)繩差不多豎直地提起一個(gè)鉤碼(“這是水桶”)，讓學(xué)生讀數(shù)，再用一個(gè)彈簧秤提起鉤碼，讓學(xué)生讀數(shù)，結(jié)果基本驗(yàn)證了“合力等于分力大小之和”?！咎釂枴績蓚€(gè)同學(xué)在提水時(shí)手臂是這樣豎直的嗎？生：不是，有一定的角度【演示2】讓兩個(gè)提鉤碼的彈簧秤有一定的夾角發(fā)現(xiàn)：合力大小不等于分力大小之和，而且隨著兩個(gè)分力的夾角增大，兩個(gè)分力的大小之和與合力大小的差距越來越大！這是為什么？（在黑板上從同一點(diǎn)出發(fā)大致畫出兩個(gè)分力及一個(gè)合力的方向）【點(diǎn)評】對于標(biāo)量：例如兩個(gè)物體，質(zhì)量都是20kg，求總質(zhì)量只要相加就行，等于40kg；但對于矢量：它們除了有大小之外，還有方向：例如兩個(gè)力，當(dāng)它們的方向互成某一角度時(shí)，求合力就沒那么簡單了！ 【過渡引導(dǎo)】今天任務(wù)完成了嗎？伽利略反駁了亞里士多德“重物比輕物下落快”的觀點(diǎn)后，還想到了什么？還做了哪些？我們剛才反駁了“合力等于分力之和”的觀點(diǎn)后，你還想到什么？還想做些什么？生：很想知道合力跟分力之間到底有什么關(guān)系。師：很好！今天我們就來探索一下：合力與分力的大小以及方向間的關(guān)系。大家先來研究一下實(shí)驗(yàn)探索的方案。1、提出問題：互成角度的兩個(gè)力的合力跟分力的關(guān)系是怎樣的？2、猜想與假設(shè)：同學(xué)們猜測一下合力和分力之間可能存在什么樣的大小關(guān)系？3、制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：生：匯報(bào)：方案一，方案二，方案三師：對學(xué)生的積極性給予鼓勵(lì)，對各方案中的不成熟方面給予說明，對學(xué)生的創(chuàng)新思維給予充分的肯定【引導(dǎo)學(xué)生逐漸逼近可行性實(shí)驗(yàn)的思路】生：參考課本62頁實(shí)驗(yàn)，了解注意事項(xiàng)，制訂具體的操作方案【用鉛筆記錄，畫出分力、合力的圖示】 師：大家嘗試根據(jù)白紙上所畫的兩個(gè)分力與合力的圖示進(jìn)行探究：合力與兩個(gè)分力間有什么幾何關(guān)系？【建議用虛線把合力的箭頭端分別與兩個(gè)分力的箭頭端連接，也許能夠得到啟示】師：分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得到：力的合成法則平行四邊形定則：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的大小和方向就可以用這兩個(gè)鄰邊之間的對角線表示出來，這就叫做力的平行四邊形定則。（板書內(nèi)容） 3、多個(gè)力的合成師：力的平行四邊形定則解決了兩個(gè)力的合成問題，那又怎樣進(jìn)行多個(gè)力的合成呢？比如求三個(gè)力f1、f2、f3的合力，怎么辦？生：可以先合成其中兩個(gè)，再將合力與第三個(gè)力合成。師：求兩個(gè)以上的力的合力時(shí)，可以先求出任意兩個(gè)力的合力，再求出這個(gè)合力與第三個(gè)力的合力，依此類推，直到求出所有力的合力為止。圖中的 f 就是力f1、f2、f3的合力。在多個(gè)力合成的過程中，按不同順序合成的最終結(jié)果是完全相同的?！菊n件演示互成角度的三個(gè)力f1、f2、f3的合成過程。改變合成的順序再顯示一次，說明按不同順序合成的最終結(jié)果是相同的】師：平行四邊形定則是所有矢量合成的普遍定則。如速度、加速度、位移等合成，均遵循平行四邊形定則。（板書內(nèi)容）4、應(yīng)用師：我們來看一道例題。（課本63頁例題） 【用作圖和計(jì)算兩種方法求解。讓學(xué)生體會(huì)作圖法形象、直觀，但誤差較大；計(jì)算法精確，但形象性、直觀性較差】師：大家來做一組練習(xí)。（分力大小不變，夾角不斷增大，比較合力大?。倪@道題中，大家可以總結(jié)出什么規(guī)律嗎？生：【作圖后比較結(jié)果】兩個(gè)分力大小一定時(shí)，合力大小隨夾角0180增大而減小?！倦娔X動(dòng)畫顯示夾角變化，力的變化】師：當(dāng)兩個(gè)分力大小一定時(shí)，隨著兩分力間夾角的變化，合力的大小存在一定的變化范圍，|f1- f2| f f1+ f2 （板書內(nèi)容）f1f25、共點(diǎn)力師：大家再來看一道練習(xí)。 這根桿受到的f1、f2作用，這兩個(gè)力的合力為多少？生：可能一些學(xué)生會(huì)把這兩個(gè)力平移到一點(diǎn)，變成同一條直線上力的合成（老師可以舉出放在平面上的木棍垂直方向兩端受力的情形，讓學(xué)生自己用筆做個(gè)小實(shí)驗(yàn)，指出這兩種情況是不等效的，不符合合力與分力的關(guān)系。引出平行四邊形定則的使用條件、共點(diǎn)力的概念）可能一些學(xué)生覺得不能構(gòu)成平行四邊形覺得不能合成（老師順著解決這個(gè)問題，自然引出共點(diǎn)力的概念）師：如果一個(gè)物體受到兩個(gè)或更多力的作用，這些力共同作用在同一點(diǎn)上，或者雖不作用在同一點(diǎn)上，但它們的延長線交于一點(diǎn)，這樣的一組力叫做共點(diǎn)力。力的合成的平行四邊形定則，只適用于共點(diǎn)力。（板書內(nèi)容）（三）小結(jié)通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)我們發(fā)現(xiàn)，力的合成一般不能象標(biāo)量那樣可以用簡單的“加減法”進(jìn)行運(yùn)算（同一直線上的力的合成除外），通過探究，我們發(fā)現(xiàn)力的合成要按“平行四邊形定則”進(jìn)行，這一運(yùn)算法則也是所有矢量運(yùn)算的普遍法則，因此大家要重視理解，學(xué)以致用。（四） 作業(yè) 課后練習(xí)14題?！景鍟O(shè)計(jì)】1、同一直線上兩個(gè)力的合成（1）當(dāng)f1、f2同向， ff1f2，合力的方向跟兩個(gè)力的方向相同； （2）當(dāng)f1、f2反向，ff1f2，合力的方向跟兩個(gè)力中較大的那個(gè)力的方向相同。2、互成角度的兩個(gè)力合成平行四邊形定則：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的大小和方向就可以用這兩個(gè)鄰邊之間的對角線表示出來。3、多個(gè)力的合成求兩個(gè)以上的力的合力時(shí)，可以先求出任意兩個(gè)力的合力，再求出這個(gè)合力與第三個(gè)力的合力，依此類推，直到求出所有力的合力為止。合成的順序不影響最后結(jié)果。平行四邊形定則是所有矢量合成的普遍定則