B 力的合成 张军车 高一物理上海科学技术出版社第一册 第二章 071024.doc

力的合成【教案设计】上海市杨浦区杨浦高级中学 张军车【教学内容】上海市科技出版社高中一年级第一学期（试用本）第一章 力和力的平衡 B 力的合成教学任务分析I：教案一、【教学目标】1、知识和技能（1）知道合力与分力的概念。（2）理解共点力的合成、力的平行四边形定则。（3）会用作图法求共点力的合力。2、过程和方法（1）通过模拟“泗水拔鼎”情景，用一个力等效替代两个力，感受等效替代这一物理方法。（2）通过学生猜想互成角度二力与等效替代的一个力的关系，进行实验探究，得出二力合成的平行四边形定则的过程，认识探究物理规律的基本环节：猜想实验结论。（3）通过学生对“泗水拔鼎”的解释，感受物理实验在解决具体问题中的作用。3、情感、态度和价值观（1）通过模拟“泗水拔鼎”活动，感悟生活中处处有物理，激发探究的兴趣和学习的热情。（2）通过合作完成实验探究，激发团队协作精神，培养严谨求实的科学态度。二、【教学重点与难点】重点和难点： 【教学重点】探究并理解力的平行四边形定则【教学难点】三、【教学准备】学习资源1、学生实验器材 (2人一套，共24套):。（1）绘图板(1块)、8开白纸(1张)、图钉(5枚)、橡皮筋(1根)、弹簧秤(2个)、有刻度的三角板(2个)、20cm绳套(2根)、铅笔(1支) 、计算器（学生自带）。（装置参考教材例图）（2）拴两根线的200g钩码。2、演示实验器材（1）30kg的杠铃片和两根长绳；（2）DIS实验装置：计算机、数据采集器、两个力传感器、力的合成演示仪、钩码、细线；（3）投影仪（4）自制平行四边形模型3、自制powerpoint幻灯片四、【教学过程】教学流程：1、教学流程图活动II学生实验2问题I设问活动I学生实验1情景I模拟“拔鼎”等效替代合力活动III演示模型活动分析解释平行四边形定则合力范围求合力力的合成分力2、教学流程说明情景 模拟“拔鼎”模拟“泗水拔鼎”的让学生参与提杠铃片，引起对“泗水拔鼎”失败原因的思考，力提起杠铃片的效果是相同的，提出“等效替代”的概念。问题 设问在肯定提起杠铃片的效果相同的同时，观察不同组别在提杠铃片时的差异，设问：为什么两个力的夹角很大时提不起杠铃片？活动 学生实验1让学生用两个弹簧秤互成角度地拉钩码与一个弹簧秤拉钩码，亲身体验并读出F1、F2、F，发现F并不是F1、F2的代数和或差。 活动 学生实验2引导学生为什么要把竖直平面的问题转化到水平面上来研究，用给定的实验器材，设计实验方案，测出力的大小和方向，作出力的图示，观察F与F1、F2间的关系，学生在猜想的基础上，通过进一步探究，加以验证，最后归纳得出平行四边形定则。活动 模型演示通过演示平行四边形模型，探究合力与分力的大小关系，加深对平行四边形定则的认识。活动 分析、解释课堂练习作图，通过图形完成对本节课开始的疑问“泗水拔鼎”问题的解释。3、教学主要环节第一环节，情景导入，借境激疑。从教材“泗水拔鼎”故事情景入手，让学生模拟“拔鼎”（即提杠铃片），从而提出问题，感悟等效替代的思想。第二环节，实验探究，寻求规律。在学生亲身体验的基础上，采取有控开放的实验探究形式，探究F与F1、F2的关系，大胆猜想，然后检验猜想，归纳出平行四边形定则。第三环节，自主活动，运用规律。通过演示平行四边形模型，进而探究合力与分力的大小关系，加深对平行四边形定则的认识，完成对“泗水拔鼎”等实际问题的解释。4、教学过程（一）情景导入，借境激疑情景 用powerpoint幻灯片显示汉代石刻画像“泗水拔鼎”情景，配水经注泗水文字记载。疑问：拔鼎真的如此困难吗？请同学们自己来试一试！模拟“泗水拔鼎”情景：在中间走廊里放一个25千克的杠铃片，相当于大鼎，将其系在两根长的绳中间，地上事先画出两条线代表河岸。学生活动(1)请同学们推荐两个力气大的男生上来，站在线外用最大的力没有拉起大鼎(见图一)，成功模拟了“泗水拔鼎”情景，“为什么拔不起来呢？”同学们心中会产生疑问。真的没有办法提起来吗？（2）如果河窄一些，再试试，他们缩短绳子提起了大鼎(见图二)。请其中一位同学比较一下两次用力的大小。第二次力小一些。（3）要想一个人提起大鼎行吗?再请其中一位同学将大鼎竖直向上提起(见图三)。 “为什么河变窄了用较小的力却能拔起来呢？”F1FF1F2F2 图 1 图2 图3观察图2和图3，问同学发现了什么问题？ 同学们相互交流感受与想法：一个力可以产生与两个力共同作用时一样的效果。即F1、F2共同作用的效果与F单独作用的效果相同，因此F1、F2可以用F来替代。powerpoint幻灯片显示强调作用的等效性，若作用效果不一样则不能替代。（二）实验探究，寻求规律引入课题：其实很多情况下，存在几个力同时作用在一个物体上的情况，我们很想了解怎样用一个力等效地替代这些力共同作用的效果。也就是找到F 与F1、F2的关系。现在每张桌子上都有钩码，同学也可模拟上述三幅图的情景，用弹簧秤拉桌上钩码进一步加以体验。请同学们知道使用弹簧秤的注意事项吗？读出一个弹簧秤拉时F的大小并记录，改用两个弹簧秤拉，F1、F2共同作用的效果与F作用的效果相同。不断变换两拉力的夹角，观察F1、F2的变化，读出夹某一角度时两个力的大小，记录F1、F2的大小。请同学们F 是不是F1与F2的代数和？回答不是。仅仅研究力的大小看来找不到关系，同学们知道力是矢量。现在的问题是两个弹簧秤的拉力在竖直平面内，既要记录大小和又要记录方向共4个变量，单独用一个弹簧秤来拉的时候，又会出现2个变量，共6个变量，很不方便，怎么办？ 同学回答：如果能转化到水平面上就方便了。弹簧秤的拉力是把钩码拉起来并保持静止，显然在水平面上重力已经和支持力平衡了。我们用什么来体现弹簧秤的拉力的作用效果？ 同学回答：拉橡皮筋让它伸长到一定长度。怎么才能做到两次力的作用的效果相同？同学回答：两次拉橡皮筋拉到同一长度。或结点拉到同一位置这，一点要记录下来O点。记录F1、F2的大小，如何记录方向？同学回答：沿线的方向描一个点，和O点一起两点确定一条直线即可确定力的方向。现在已经很清楚了，先用两个弹簧秤拉橡皮筋，结点拉到某一位置，记下O点，记录F1、F2的大小和方向，然后只用一个弹簧秤来拉橡皮筋，结点仍然拉到O点，记录F的大小和方向，两次拉力的作用效果相同，F可以等效替代F1和F2。powerpoint幻灯片显示实验步骤F、F1、F2的大小和方向都记录下来了我们用什么办法来研究他们之间的关系？同学回答：画力的图示。测出F、F1、F2的大小和方向，然后画出这三个力的图示。看它们之间存在什么关系。好，现在同学们开始实验。学生实验：学生利用实验桌上的器材进行实验(约10分钟)。猜想F 与F1、F2之间存在什么关系？部分学生提出：合力好像是以两个分力作平行四边形后的对角线。下面我们就用F1和F2为邻边作平行四边形，作出它们所夹的对角线F 并与F比较。找找看是否真有这样的关系。在班中巡视，进行个别辅导和答疑，选择具有代表性的投影出来全班交流评价： 学生找到规律，DIS实验验证。感悟等效思想，建立 “合力与分力”、“力的合成”等概念。总结出力的平行四边形定则。 平行四边形定则：如果用表示两个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形，那么合力F的大小和方向就可以用F1，F2所夹的对角线来表示。运用平行四边形模型感悟：分力间夹角从0o180o变化时，合力的方向和大小的改变。（三）自主活动，运用规律（1）自主活动：运用平行四边形定则作图，对“泗水拔鼎”问题进行解释。(2) 小练习用图示法和计算法求合力。（四）作业布置，巩固提高（1）复习本节内容（2）练习册P50 A节习题（2）小制作，回去后继续制作平行四边形演示仪，标上刻度，体会分力与合力的关系。：教学设计说明教学设计思路本设计主要包括实验探究及结论应用两部分。本设计基本思路是：情境疑问探究结论应用。模拟“泗水拔鼎”，激起疑问，感悟等效替代的思想，通过实验探究及DIS实验演示并建立力的合成概念，得出力的平行四边形定则，并应用其求合力，从而对力的合成进一步深化。要突出的重点和要突破难点是：探究并理解力的平行四边形定则。借境激疑，提出问题，大胆猜想，针对学生的特点，教学重点落实在实验过程中。引导学生用给定的实验器材，设计实验方案，给学生提供自主分析、合作交流的空间。对实验数据进行整理，选择适当的标度，正确作图、连线，体会图象所包含的物理意义以及从图象中得到有用的信息，最终得出结论。在运用作图法求合力的处理上，通过平行四边形模型，深化了对平行四边形定则的理解。从而突出重点，并突破难点。完成本设计的内容约需1课时。：教学反思力的合成是在学习了A节生活中常见的力之后，用等效替代的思想和实验探究的方法研究合力与分力的关系，得出平行四边形定则。力的合成是解决力学问题的重要方法，是学习力的分解的前提，也是以后学习共点力平衡及牛顿运动定律的基础，平行四边形定则是矢量运算的基本法则。力的合成是本章教学的重点。学生已经学习了矢量的概念、力的三要素、力的图示、生活中常见的力等基础知识。但是对矢量的合成是第一次接触，因此这部分也是学生学习中的难点。本节课以秦始皇“泗水拔鼎”的故事激起疑问，引入等效替代的概念，在学生亲身体验的基础上，采取实验探究的方法，实验的操作步骤通过教师和学生共同讨论的方式完成，让学生在讨论的过程中层层逼近，获得对过程的清晰理解。在学生得到等效的两种情况下力的图示的基础上，让学生观察三个力，猜想它们之间的关系。然后检验猜想，归纳出平行四边形定则。并给出合力、分力、力的合成等概念，然后通过应用进一步理解力的合成。通过引入及实验探究，激发探究的兴趣和学习的热情、团队协作精神，培养学生探索规律、归纳总结的研究问题的方法和能力以及严谨求实的科学态度。（指导者：杨浦区教师进修学院 戴敏亮）