资源简介

《力的合成》第1课时教案
学科 物理 年级册别 高一上册 共2课时
教材 人教版高中物理必修一 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于人教版高中物理必修一第三章“相互作用”的第四节，是矢量运算的首次系统学习，具有承上启下的关键作用。教材通过实验探究引入合力与分力的概念，引导学生理解等效替代思想，并借助平行四边形定则建立力的合成法则。本节内容为后续学习牛顿运动定律、共点力平衡等知识奠定基础，是力学体系中的核心环节。
学情分析
高一学生已掌握重力、弹力、摩擦力等基本力的概念，具备初步的受力分析能力。但对矢量的合成缺乏直观认知，易将力的合成误认为代数相加。学生正处于形象思维向抽象思维过渡阶段，动手实验兴趣浓厚但科学探究能力较弱。生活经验中虽有“合力做事更省力”的感性认识，但难以准确描述方向关系。因此需通过实验情境激发兴趣，借助可视化手段突破方向合成的理解障碍。
课时教学目标
物理观念
1. 理解合力与分力的概念，认识等效替代的物理思想
2. 掌握力的合成遵循平行四边形定则，能用作图法求解两个共点力的合力
科学思维
1. 通过实验数据分析归纳出力的合成规律，发展归纳推理能力
2. 运用矢量合成法则解决实际问题，提升模型建构与逻辑推理能力
科学探究
1. 设计并完成“探究两个互成角度的力的合成规律”实验，掌握实验操作技能
2. 能对实验数据进行处理与分析，评估实验误差来源
科学态度与责任
1. 在小组合作中培养实事求是的科学态度和团队协作精神
2. 认识力的合成在工程设计、体育运动等生活场景中的应用价值
教学重点、难点
重点
1. 合力与分力的等效替代关系理解
2. 平行四边形定则的内容及作图应用
难点
1. 实验中“等效替代”思想的操作实现
2. 对非共线力合成方向关系的抽象理解
教学方法与准备
教学方法
实验探究法、情境教学法、合作学习法、讲授法
教具准备 弹簧测力计（20个）、橡皮筋（20根）、白纸板（20块）、图钉（若干）、细绳套（40根）、三角板、铅笔、多媒体课件
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入
【5分钟】 一、创设真实问题情境 （一）、播放视频并提问：
播放工地塔吊吊运钢梁的视频，画面定格在两根钢索斜拉钢梁的瞬间。提出驱动性问题：“如果改用一根钢索竖直向上吊起同样的钢梁，这根钢索的拉力与原来两根钢索拉力之间存在什么关系？”引导学生思考多力作用的等效问题。
（二）、演示生活实验：
请两名学生上台，分别用一根细绳从不同角度拉住讲台上的粉笔盒，保持静止。再请第三名学生用单根细绳沿某方向拉动，使粉笔盒产生相同运动效果。提问：“第三位同学的拉力与前两位同学拉力的‘效果’是否相同？能否用一个力代替多个力的作用？”通过直观体验建立“等效替代”的初步认知。
（三）、引出核心概念：
总结学生的回答，正式提出“合力”与“分力”的定义：当一个力的作用效果与几个力共同作用的效果相同时，这个力就叫做那几个力的合力，那几个力叫做这个力的分力。强调“作用效果相同”是判断等效的关键标准，为后续实验设计提供理论依据。 1. 观看视频，思考多力与单力的等效关系
2. 参与演示实验，感受力的作用效果
3. 理解合力与分力的概念内涵
4. 讨论等效替代的判断标准
评价任务 概念理解：☆☆☆
现象解释：☆☆☆
术语表述：☆☆☆
设计意图 通过工程实例与生活实验双情境导入，激发学习兴趣；以“能否用一个力代替多个力”为驱动问题，自然引出核心概念；借助真实体验帮助学生建立“效果等效”的物理观念，为探究实验奠定思想基础。
实验探究
【18分钟】 一、明确探究任务与方案 （一）、提出探究问题：
“两个互成角度的共点力的合力大小和方向如何确定？”引导学生回顾初中同一直线上力的合成方法，指出当力不在同一直线时需寻找新的规律。介绍实验原理：用一个弹簧测力计拉橡皮筋到某点O，记录拉力F；再用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮筋到同一点O，记录两个拉力F 和F 。若两次橡皮筋伸长相同，则F为F 和F 的合力。
（二）、演示操作规范：
教师在黑板前演示实验关键步骤：将白纸固定在木板上，橡皮筋一端用图钉固定，另一端系上两个细绳套。强调三个要点：①弹簧测力计使用前需调零，拉力方向与木板平行；②结点O的位置必须完全重合，确保效果等效；③读数时视线垂直于刻度，记录力的大小和方向（用细绳在纸上描点连线）。
二、分组实验数据采集 （一）、组织合作探究：
将学生分为10组，每组4人，明确分工：2人操作测力计，1人固定纸板，1人记录数据。提供实验记录表，要求每组完成三组不同角度（如30°、60°、90°）的测量。巡视各组，重点指导结点定位、测力计读数和方向标记的准确性。提醒学生轻缓施力，避免超过弹簧测力计量程。
（二）、收集典型数据：
选取三组具有代表性的数据进行展示：第一组两力大小相等夹角60°，第二组两力不等夹角90°，第三组两力相等夹角120°。将数据投影到大屏幕，为后续规律分析提供素材。 1. 明确实验目的与原理
2. 观察教师示范操作要点
3. 分组合作完成实验操作
4. 准确记录三组实验数据
评价任务 操作规范：☆☆☆
数据准确：☆☆☆
合作有序：☆☆☆
设计意图 通过问题驱动引导学生主动建构探究目标；教师示范关键操作降低实验误差；分组合作培养团队协作能力；限定多组数据确保规律发现的普遍性；收集典型数据为归纳定则提供充分证据支持。
规律建构
【12分钟】 一、数据处理与图示分析 （一）、指导作图方法：
发放作图任务单，要求学生以O点为起点，用1cm表示1N的比例尺，将F 、F 和F三个力在白纸上按实际方向画出有向线段。提示：先画分力F 和F ，再画合力F。提问：“能否从F 和F 出发构造出F？”引导学生尝试连接F 和F 的末端。
（二）、发现几何规律：
展示一组学生作图成果，用动画演示以F 和F 为邻边作平行四边形的过程，其对角线恰好与合力F重合。追问：“这是否是偶然？其他组是否也存在这种关系？”组织各组验证自己的数据，发现普遍规律。正式提出“平行四边形定则”：两个互成角度的共点力的合力，可以用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，其对角线就表示合力的大小和方向。
二、深化概念理解 （一）、辨析特殊情况：
提出问题：“当两个分力同向时，合力大小是多少？反向呢？垂直呢？”引导学生用平行四边形定则推导三种特殊情况下的合力公式：同向F=F +F ，反向F=|F -F |，垂直F=√(F +F )。强调平行四边形定则是普遍规律，特殊情况是其特例。
（二）、强调矢量特性：
对比代数加法与矢量合成的区别，指出力的合成不是简单数值相加，必须同时考虑大小和方向。举例说明：两个10N的力互成120°角时，合力仍为10N，而非20N。帮助学生建立正确的矢量合成观念。 1. 按比例绘制三个力的图示
2. 尝试构造平行四边形
3. 验证对角线与合力关系
4. 推导特殊角度下的合力
评价任务 作图规范：☆☆☆
规律发现：☆☆☆
特例推导：☆☆☆
设计意图 通过动手作图实现从数据到几何模型的转化；动画演示增强规律的直观性；组织多组验证确保结论的科学性；从一般到特殊深化理解；通过数值反差打破“力可简单相加”的错误前概念。
应用迁移
【7分钟】 一、基础作图训练 （一）、示范解题步骤：
出示例题：“已知两个共点力F =4N，F =3N，夹角为60°，用作图法求合力。”教师在黑板上演示完整步骤：①选定标度（1cm=1N）；②画出F 和F 的图示；③以两力为邻边作平行四边形；④画出对角线即合力F；⑤测量对角线长度并换算合力大小，用量角器测量方向。强调作图工具的规范使用。
（二）、组织变式练习：
给出变式题：“若F =5N水平向右，F =5N与F 成120°角，求合力。”要求学生独立完成作图。巡视指导，重点关注标度选择、角度绘制和对角线延伸的准确性。选取学生作品投影展示，集体评价作图质量。 1. 观察教师作图示范
2. 独立完成变式作图
3. 测量合力大小方向
4. 参与作品互评交流
评价任务 作图完整：☆☆☆
标度合理：☆☆☆
测量准确：☆☆☆
设计意图 通过典型例题示范规范解题流程；变式练习巩固作图技能；独立操作提升实践能力；作品展示促进相互学习；测量环节强化“大小方向并重”的矢量意识。
总结提升
【3分钟】 一、构建知识网络 （一）、梳理核心内容：
引导学生回顾本节课主线：从生活情境发现问题→通过实验探究收集证据→分析数据发现规律→建立平行四边形定则→应用规律解决问题。强调“等效替代”是贯穿始终的物理思想，平行四边形定则是矢量合成的普遍法则。
（二）、预告后续学习：
指出本节课只研究了两个力的合成，下节课将探讨三个及以上力的合成方法，以及如何分解一个力。提问：“能否将一个斜向的力分解为水平和竖直两个方向的力？”为下一课时埋下伏笔。 1. 回顾探究全过程
2. 理解等效替代思想
3. 建立知识结构框架
4. 思考力的分解问题
评价任务 脉络清晰：☆☆☆
思想领悟：☆☆☆
承上启下：☆☆☆
设计意图 通过回顾探究历程帮助学生建构完整的认知路径；提炼物理思想方法提升科学思维水平；建立本节与后续内容的联系，形成知识体系的整体观。
作业设计
一、基础巩固题
1. 下列关于合力与分力的说法正确的是（ ）
A. 合力一定大于任意一个分力
B. 合力至少比一个分力大
C. 合力的作用效果与分力共同作用效果相同
D. 两个力的夹角在0°到180°之间变化时，夹角越大，合力越大
2. 用作图法求解：两个共点力F =6N，F =8N，夹角为90°，求合力大小和方向。（要求：标明标度，保留作图痕迹）
二、能力提升题
3. 一个重为50N的物体静止在水平地面上，受到一个与水平方向成37°角斜向上的拉力F=30N作用。请用作图法求该拉力在水平方向和竖直方向的分力大小。（sin37°≈0.6，cos37°≈0.8）
4. 两个大小相等的共点力F，当它们夹角为90°时合力为F ，当夹角为120°时合力为F 。求F 与F 的比值。
【答案解析】
一、基础巩固题
1. C 解析：合力可能大于、等于或小于分力，取决于夹角大小；夹角增大时合力减小。
2. 作图略。合力大小为10N，方向与F 夹角约53°。
二、能力提升题
3. 水平分力约24N，竖直分力约18N（作图法测量值）
4. F /F = √2 / (1/2) = 2√2 解析：90°时F =√2F，120°时F =F，故比值为√2 : 1
板书设计
力的合成
——平行四边形定则
一、核心概念
合力：等效替代 → 作用效果相同
分力：多个力共同作用
二、实验探究
器材：弹簧测力计×2、橡皮筋、白纸板
原理：结点O位置相同 → 效果等效
关键：调零、共面、读数准、描方向
三、规律发现
平行四边形定则：
以F 、F 为邻边作平行四边形
对角线 → 合力F（大小+方向）
四、特殊情形
同向：F = F + F
反向：F = |F - F |
垂直：F = √(F + F )
教学反思
成功之处
1. 以塔吊工程和课堂拉箱为双情境导入，有效激发学生探究兴趣，使抽象概念具象化
2. 实验环节分工明确，绝大多数小组能准确完成数据采集，体现了良好的合作学习效果
3. 通过作图验证发现规律，学生亲身经历“数据→图像→规律”的科学探究全过程
不足之处
1. 个别小组结点定位不准导致数据偏差，后续需加强操作细节的示范与检查
2. 作图环节时间略显紧张，部分学生未能充分测量计算，应适当压缩导入时间
3. 对平行四边形定则的矢量本质强调不够，少数学生仍存在“数值相加”的错误理解

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