人教版 (新课标)必修14 力的合成教案

《3.4力的合成》教案

一、教学内容分析

1、地位和作用

“力的合成”这一节研究的是力的等效关系，依据等效思想总结出力的平行四边形定则，明确提出力是矢量和运算法则。这是本章的重点和难点。

平行四边形定则也是矢量运算普遍遵循的法则，而矢量运算贯穿高中物理始终，因此，本节内容将前面学习过的速度、速度的变化，后面将要学习动量、动量的变化等矢量及其运算指出了具体的运算法则，它具有承上启下的作用。

2、教材安排

本节教材讲述三组基本概念：合力和分力；力的合成和力的分解；共点力。一条规律：力的平行四边形定则。对平行四边形定则，学生感到抽象，不易理解，研究求互成角两个力的合力时，教材采用质疑、探究、验证、总结的认识物理问题的规律.整节内容贯穿一个等效的思想。

3、教学目标的确定及依据

教学目的：

（一）学习目标：

1、知识与技能：

①理解合力、分力、力的合成、共点力的概念。

②通过实验掌握平行四边形定则，会用平行四边形定则求合力。

③理解力的合成本质上是从作用效果相同的角度进行力的相互替代。

　　2、过程与方法：

①通过学习合力和分力的概念，了解物理学常用的方法——等效替代法。

②通过实验探究方案的设计与实施，初步认识科学探究的意义和基本过程，并进行初步的探究。　　

③学生在自主找规律的过程中体会到学习的乐趣；实验结果在误差范围内是准确的。

3、情感态度与价值观

①培养学生善于交流的合作精神，在交流合作中发展能力，并形成良好的学习习惯和学习方法。

②通过力的等效替代，使学生领略跨学科知识结合的奇妙，同时领会科学探究中严谨、务实的精神和态度。　

（二）重点与难点：

1、  重点：掌握力的平行四边形定则。

依据：教学目的和其在教材中的作用；学生基础和思维水平。

2、难点：实验探究方案的设计与实施。

依据：学生平时学习时养成接受知识的习惯，而不习惯自己主动设计方案探究。

二、设计理念

物理是以实验为基础的科学，离开实验，物理就成为无源之水，本节课更体现了物理学的这一特点。平行四边形定则是矢量合成法则，而学生一直以来都习惯于代数运算，对矢量运算特别不习惯，因此在教学过程中要注意增加学生的感性认识。实验是学生接受物理知识最符合认知规律的方法，本节课的教学设计正是基于实验，让学生亲自实践，实验探究，培养学生的实验探究、团结合作、归纳总结等能力，这是实践出真知的要求，也是突破重点和难点的关键；同时，渗透了研究问题的一般方法：提出问题——分析问题——设计方案——进行实验——数据处理——实验结论——应用推广。  

三、教具准备：

   多媒体课件，木板，纱线，勾码，学生分组实验器材：木板、白纸、纱线、弹簧秤（两只）、三角板、铅笔。

四、教学过程：

（一）实验激趣 引入概念

 实验演示并介绍：木板上钉3枚钉子，纱线下端悬挂勾码，上端分叉。单独一根纱线挂在中间钉子可以挂住勾码；两股纱线挂两边的钉子也可以悬挂勾码。然后木板背向学生，底下露出勾码。

问题一：此时勾码是一股纱线悬挂，还是两股纱线悬挂？ 

学生：有的猜一股纱线悬挂，有的猜两股纱线悬挂。

 问题二：为什么此时你们不能凭借以后的知识去判断，而只能猜想？

 引导学生总结：因为此时两股纱线悬挂和一股纱线悬挂是等效的。 

 问题三：生活中还有没有类似这样等效的例子？

 学生举例。课件出示图1。

 问题四：从力的作用效果看，以上情形说明了什么？

以拉弹簧为例，引出概念： 由于力F产生的效果与力F1、F2共同作用所产生的效果相同，可以用力F等效代替F1、F2的共同作用。力F就叫做力F1和F2的合力。力F1和F2就叫做力F的分力。等效代替是物理学中常用的方法。

求几个力的合力的过程或求合力的方法，叫做力的合成。

课件演示图2，复习初中学过的求同一直线上两个力的合力。可以看出：合力不但与分力的大小有关，还与分力的方向有关。

问题五：如果两个力的方向不是在一条直线上，是否还可以用代数和来表示合力，如果不可以，那么合力和分力又存在什么样的关系呢？

（二）方案设计 实验探究

学生回答完后多媒体展示图3。

归纳强调：

力F与力F1、F2等效，所以力F1、F2 的合力大小、方向均与力F相同，用等效代替的方法找出了力F1、F2 的合力。

分析引导：同学们的猜想都是从力的大小出发的，力是矢量还是标量？

再次指出：合力与分力的大小、方向都有关。

合力与分力间究竟满足什么关系？我们通过实验探究解决这个问题。

明确实验目的：探究合力与分力的关系。

引导学生：实验应分几大部分个过程？

发放实验器材：方木板、白纸、弹簧秤、细绳套、图钉、三角板、直尺、钩码。

让学生设计实验方案如何确定分力、合力。组织学生共同讨论、改进双方的实验方案。

首先肯定方案的可行性:使勾码的运动状态相同，说明力的作用效果相同，确定了分力和合力。

在学生思考的基础上给与提示：钩码上升可以是匀速的也可以是变速的，运动状态不好控制，即力的作用效果相同不好控制，应该怎样改进实验方案？

学生：将钩码竖直静止悬挂。

请一名同学把实验方案完整的叙述一遍。

记录数据时木板应如何放置？

学生：竖直放置。

（三）数据处理 得出结论

分组实验确定任意角度的两个分力及其合力,

注意事项见大屏幕课件。

走到学生中间观察、指导学生实验。

投影仪展示部分同学的实验结果，再让同学观察自己的图象，思考这个四边形象什么图形？

给出结论：大量精确的实验表明，两个力的合成满足平行四边形定则。

请同学们用自己的语言文字表述平行四边形定则的内容。

大屏幕显示平行四边形定则的内容，并强调两个邻边之间的对角线。

评估：

要求学生把在探究活动中发现新的问题反馈（如学生在拉弹簧秤时没有和竖直面平行，弹簧秤的读数有偏差），并能吸取经验教训，改进探究方案或采取其它措施（如是否可以用等效的思想去设计不同的实验验证）。

多媒体演示：1、力的合成实验二

   2、力的合成实验三

问题六：这些实验的核心思想是什么？

学生：等效思想。

（四）规律拓展 概念补充

思考一： F1、F2大小一定，随夹角的增大其合力如何变化? 合力什么时候最大，什么时候最小？合力的范围如何？

多媒体演示，得出结论：

（1）当两个分力方向相同时（夹角为00），合力最大，大小等于两力之和；

（2）当两个分力方向相反时（夹角为1800），合力最小，大小等于两力之差。

（3）合力大小范围：︱F1 - F2︱ ≤ F ≤ F1 + F2

思考二：如果两个大小相等的分力，在合力不变的情况下，夹角变大，两个分力大小如何变化？

多媒体演示，得出结论：合力不变的情况下，夹角越大，两个等值分力的大小越大。

（五）课堂小结 课后练习

以等效思想总结出求互成角度两个力合力的平行四边形定则，定则的核心就是它既体现了合力的大小，又体现了合力的方向，说明矢量合成不是简单数学相加，即1＋1不一定等于2，它是矢量运算法则。

强调本节课研究问题的主体思想——等效思想，回扣引课；强调力的合成的矢量性和重要性。

课后练习：问题与练习1、3。（第3题要求学生用作图法和计算法两种方法求解，并自己体会两种方法的优缺点。）

五、课后反思：

 新课程标准理念下的探究性课堂教学是否能取得实效，归根到底是以学生是否参与、怎样参与、参与多少来决定的，同时只有学生主动参与教学，才能改变课堂教学机械、沉闷的现状，让课堂充满生机。这就要求教师在领会探究性课堂教学实质的基础上，随机应变，灵活处理教学过程中出现的各种问题，设计合理可行的探究性教学，使学生的知识获得、积累与能力发展始终处于一种良性循环状态，这样就可以使探究性课堂教学进入理想的境界。

本案例通过从提出问题——分析问题——设计方案——进行实验——数据处理——实验结论——应用推广等等一系列探索过程，将学习者始终置于探索者的位置，使学习过程成为“发现”或“再发现”的过程，充分发挥学生学习的积极性、主动性，让学生自己从实验中得出结论，体验探索的快乐，成功的喜悦，强化学习的乐趣。

存在疑虑：

1、本节课由于学生探究过程需要留出较多的时间进行实验的具体操作，因而课堂时间较为紧张，需要很好引导学生设计方案、进行实验才能有足够的时间进行其余内容的教学，对学生的要求较高。

2、部分学生的实验操作能力不强，分力和合力满足平行四边形定则这个关系，在学生实验中不能直接得出。