资源简介

《力的合成和分解》教学设计
设计理念
本教学设计以新课程标准为导向，以教材、学情为前提，以核心素养为目标，根据学生的认知特点来设计教学过程，注重知识间的内在逻辑关系，旨在促进学生物理学科核心素养的提升。教学设计围绕合力与分力存在怎样定量关系展开，通过真实生活情境提炼合力、分力等概念，领会等效替代的科学思想；通过学生合作探究、分组实验，归纳出平行四边形定则；通过融入生产生活中的实际例子，让学生学以致用，落实强化。在教学实践中，创新传统教学模式，通过师生互动、生生互动，凸显学生课堂的主体地位，充分调动学生参与课堂的积极性。通过学生的思考、讨论、交流表达、总结规律，达到课堂教学真正的落实，最终帮助学生达到：用自己的眼睛去观察，用自己的头脑去分析，用自己的语言去表达，用自己的心灵去感悟。
二、教材分析
《力的合成和分解》是人教版高中物理必修第一册第三章第四节的内容。新课程标准中的要求：“通过实验，了解力的合成与分解，知道矢量和标量。”力的合成和力的分解是解决力学的基础工具，“平行四边形定则”则始终贯穿在物理知识内容的全过程中，具有基础性和预备性，本节课所涉及的等效替代思想贯穿在以后的学习过程中，是解决力学问题的基础，为今后学习共点力平衡、牛顿运动定律等内容做了铺垫。教材先结合具体的实例，根据等效思想提出合力与分力的概念；然后提出力的合成和分解的探究问题，并设计实验进行探究，得出力的合成和分解遵循平行四边形定则；最后，从物理量运算的角度，提升对矢量和标量的认识。平行四边形定则是物理知识体系中可迁移、应用广泛的内容，是整个高中物理的重要内容，同时这个运算法则相对算数运算法则来说，在思维方式上有较大的跨度，因此它既是学习的重点，又是学习的难点。
三、学情分析
学生在初中已接触过求沿同一直线作用的两个力的合力的方法；在本章的前面三节学生们已经学习了重力、弹力、摩擦力等概念及牛顿第三定律，对“力”有了较为深刻的理解和认识；在运动学的学习过程中也已初步知晓位移、速度、加速度等矢量物理量的特点，对“矢量”有一定的了解，这些为本节课的学习提供了基本的知识储备。“矢量运算”不是简单的代数加减，而是满足“平行四边形定则”，涉及的几何和代数等数学方法，对学生提出了较高的要求，给本节课的教学带来了困难。
教学目标
1.物理观念：知道共点力合力与分力的概念；理解平行四边形运算法则和特点，掌握平行四边形定则的内容，会用作图法求解两个互成角度的共点力的合力。
2.科学思维：通过演示实验引出合力和分力的概念，了解物理学常用的方法——等效替代法，体会等效替代思想。
3.科学探究：通过实验探究，得出力的合成遵从的法则——平行四边形定则，培养设计实验、探究规律以及归纳总结问题的能力。
4.科学态度与责任：通过力的合成和分解的学习，感受对立统一的观点在物理学中的意义；经历探究两个互成角度的力的合成规律实验过程，培养严谨求实的科学态度和团结合作精神。
五、教学重难点
教学重点:通过实验探究，得出求力的合成和分解遵从平行四边形定则
教学难点：平行四边形定则的应用
教学方法
演示、讲授、讨论与学生合作探究相结合
七、教学过程
环节 教师活动 学生活动 设计意图
环节一： 创设情境，导入新课 通过多媒体课件图片展示，提问学生从图片中观察到什么社会现象。 通过多媒体展示网络上一组低头与颈椎承受压力的关系的数据图片，让学生感受低头60度时是否产生这么大的压力，对数据产生质疑。 学生认真观看图片，回答问题。 感受低头和抬头时后劲肌肉的拉伸。 对网络上的数据提出质疑。 借助社会现象，创设问题情境，激发探究动机，鼓励学生大胆质疑，从而引出学习主题。
环节二： 建立概念，领会思想 组织学生思考与讨论：一个静止的物体在某平面上受3个力作用。像这样几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫作共点力。你能判断物体将向哪个方向运动？ 通过思考与讨论，学生各抒己见，提出自己不同的建议。 通过实例让学生体会物体受到多个共点力的情况，为探究两个互成角度力的合成做准备。
演示实验：组织两位学生一起提着桶水和一位学生单独向上提着水桶，水桶都保持静止。提出问题：它们达到的效果是否相同？相同的效果是指什么？ 提出合力与分力的概念，得到力的合成与力的分解的概念：求几个力的合力的过程叫作力的合成，求一个力的分力的过程叫作力的分解。 通过思考与讨论，回顾曹冲称象时所用到的方法，回答出合力作用的效果与分力共同作用的效果相同。 利用实际生活情景让学生体会合力与分力之间是一种等效替代的关系，感受对立统一的观点在物理学中的意义，进一步培养学生科学思维。
环节三： 合作探究，探索规律 提问：一个物体受到作用在一条直线上的两个力，怎样来求这两个力的合力呢？ 提问：如果两个力不在同一直线上，而是互成角度，力的合成规律还是简单相加减吗？ 引导学生对两个互成角度的两个力的合成规律进行实验探究。 回忆起初中知识：同一直线上二力合成规律，回答出同向相加，方向相减。 思考两个互成角度的两个力的合成规律。 挖掘学生原有的知识储备，激发学生想进一步研究两个互成角度的力的合成规律的欲望。
准备实验器材：水桶、弹簧测力计、带绳套的橡皮筋、方木板、刻度尺、三角板、白纸、图钉、铅笔等。 组织学生思考和讨论以下问题： 1.如何提供合力与分力？如何保证合力与分力等效？ 2.实验中需要记录哪些数据？如何记录？ 3.如何处理记录下来的信息？ 开展科学探究实验，教师及时指导，适时的解决学生的疑惑并点拨，提醒实验注意事项，使用弹簧测力计前要调零，不要超量程，读书时视线要与刻度保持相平等，引导学生做好数据记录。 引导学生猜想他们所画的图示中合力与分力可能存在什么关系？ 规律总结：两个力合成时，以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，这个规律叫做平行四边形定则。 得出矢量和标量的定义，“矢量运算”不是简单的代数加减，而是满足平行四边形定则。 通过小组讨论，派出小组代表回答。 回答问题1：先用两个力拉橡皮筋、再用一个力拉橡皮筋，使两次力的作用效果相同。在白纸上两根绳套结点的位置处做一个标记点O，两次拉橡皮筋均使结点到达同一位置O。 回答问题2：实验中需要记录力的大小和力的图示。弹簧测力计，静止时读数。沿各自拉线方向在绳子下边再做一个标记点，两点确定一条直线。 回答问题3：作力的图示。 分组开展实验，认真操作，记录数据，尝试用力的图示分析实验数据。 尝试用铅笔用虚线将合力的箭头端和两个分力的箭头端连接起来，观察一下它们所构成的图形，猜想为平行四边形。 进行验证得出实验结论：在误差允许范围内，两个互成角度的共点力的合成遵循平行四边形定则。 通过探究实验使学生经历思考问题、实验设计、分析论证、归纳总结等科学探究的过程，培养学生的动手能力、观察能力、推理想象能力、团结协作能力，让学生获得对科学的热爱和亲近感，体验科学探究的严谨性、科学性，获得成就感。
回到最初的提问：“一个静止的物体在某平面上受3个力作用。你能判断物体将向哪个方向运动？”就换成另一种表述，即求3个共点力力的合力。引导学生应用规律解决问题。 学习运用平行四边形定则作图解决三个共点力的合成问题。 培养学生归纳总结能力，学会运用物理知识解决问题。
环节四： 学以致用，落实强化 引导学生利用刚才所学的平行四边形定则分析颈椎承受的压力与头部重力的关系，得出当低头60°时，颈椎承受的压力很大的结论，教育学生平时要注意自己的坐姿、站姿，即使长时间低头也要加强锻炼。 教学生两个劲椎病最害怕的动作。 通过运用平行四边形定则粗略得出颈椎承受的压力与头部重力的关系，使学生受到启发：在日常生活重要注意保护自身的颈椎，不要长时间低头！ 跟着教师一起学习保护加强颈椎锻炼的两个动作。 首位呼应，使课堂结构完整。让学生在创设的真实情境中获得解决物理问题的经验，形成情境与知识关联的意识和能力，提升实践意识，从而更好地培养物理学科核心素养。
八、板书设计
作业布置
课后思考题：斜拉桥具有跨度大、结构稳定的优点，是很多桥梁的主选桥型。港珠澳大桥中国结桥塔两个桥墩之间跨度458米，如下图所示。斜拉桥的桥面为什么不容易塌？承重能力更大？钢索承受了这么大的拉力，桥塔为什么不会被倾倒呢？
【设计意图】斜拉桥是生活中非常典型的应用力的合成的例子，让学生更好地了解物理知识在生产科技中的实际应用，同时加强学生对规律的练习与巩固。

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