《力的合成》教学设计

　　一、教材依据
　　鲁科版《物理》必修1第五章第一节
　　二、设计思想
　　（一）教学指导思想。
　　普通高中《物理课程标准》共同必修模块物理一的内容标准涉及本节内容的有：“通过实验，理解力的合成，区分矢量与标量，用力的合成分析日常生活中的问题。”该条目要求学生通过实验对力的合成的学习应达到理解的水平，并能用力的合成分析日常生活中的问题，这体现了关注物理与生产、生活的联系，促进学生积极参与、勇于实验、勤于思考的课程基本理念。
　　（二）设计理念。
　　“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。这是本课的重点和难点。教学中让学生体会运用“等效”思想研究问题是物理学研究中的一种重要方法。教学设计注重学生知识的形成过程和对知识的真正理解。采用实验探究的学习方式，培养学生收集信息、处理信息、分析论证的能力，养成实事求是的科学态度和良好的合作习惯。
　　（三）教材分析。
　　平行四边形定则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，本节内容为以后学习速度、速度的变化，动量、动量的变化等矢量及其运算奠定了基础，它具有承上启下的作用。本节教材讲述两组基本概念：合力和分力，力的合成；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，采取由特殊（求同一直线上两个力的合力）到一般（求互成角度两个力的合力）、由简到难的思路。研究互成角两个力的合力时，采用实验验证、总结归纳的认识物理问题的一般方法进行。整节内容贯穿等效思想。
　　（四）学情分析。
　　学生在初中已学过同一直线上（同向、反向）两个力的合成法则，教学中可借助学生已有的知识基础来加深对基本概念的理解。同时学生已掌握代数运算的法则，由代数求和扩充到矢量求和，既是知识的跨越，又是概念的延伸，必然给初学者带来难度。为此，学生通过动手实验，收集数据，作图分析，强化认识。考虑到我校学生的实际水平和知识基础，对平行四边行定则的探究不采取自主探究的方式，而是在教师的指导下设计好实验，再由学生动手操作，收集数据，作图分析，得出结论。
　　三、教学目标
　　（一）知识与能力。
　　1.能从力作用的等效性来理解力的合成与合力的概念。
　　2.能通过实验掌握力的平行四边形定则。
　　（二）方法与途径。
　　1.能通过实验探究归纳出互成角度的两个共点力的合成遵循平行四边形定则。
　　2.通过实验使学生明确“等效代换”这一高中阶段常用方法。
　　（三）情感与评价。
　　1.培养观察、分析、总结问题的能力。
　　2.培养大胆猜想和实验验证的科学思维方式。
　　3.培养合作、交流、互助的精神。
　　（四）现代教学手段的应用。
　　1.利用PPT课件创设形象生动的物理情景，丰富教学内容。
　　2.激发学生的学习兴趣，促进学生对知识的理解和掌握。
　　四、教学重点
　　通过实验探究归纳出力的平行四边形定则。
　　五、教学难点
　　能从力的效果正确理解合力和分力的概念。
　　六、教学准备
　　（一）PPT课件制作。
　　（二）学生用实验器材12套，每套包括：木板（1块）、弹簧秤（2个）、橡皮筋（1条）、白纸（2张）、细绳套（2个）、图钉（3个）、刻度尺（1把）。
　　七、教学过程
　　（一）创设情境，激趣导入。
　　大自然鬼斧神工，留下了无数令人叹为观止的奇迹，欣赏两幅图片（课件展示），感受力与平衡的美妙与神奇，了解本章将要学习的内容（课件展示）。
　　（二）自主·合作·探究。
　　1.共点力的合成。
　　【自主学习】请学生认真阅读P81。
　　【思考提问】（1）什么是共点力？
　　（2）什么叫合力，什么叫分力？
　　（3）什么是共点力的合成？
　　（4）同一直线上二力的合成遵循什么样的规律？
　　【教师点拨】结合课件分析：
　　（1）合力与分力是一种等效替代关系。
　　（2）等效替代强调效果相同，而不是物体重新受力，因此在受力分析中，不能同时出现合力与分力。
　　2.共点力合成的平行四边形定则。
　　【情境创设】取一个质量较大的砝码放在桌面上，要用细棉线把它提起来，用一根线易断还是两根线易断？
　　【实验演示】用一根细线可将砝码稳稳地提起，而用两根同样的细线(故意使两线间有一较大夹角)提砝码时，细线断开了。
　　【教师设问】为什么两根线的作用效果反而不如一根线呢？同学们猜测一下合力和分力之间可能存在什么关系？
　　【课件演示】用橡皮筋来表示力的作用效果，将橡皮筋一端固定在M点，第一次用互成角度的两个力F1、F2共同作用，将橡皮筋的另一端拉到O点；第二次只用一个力，也将橡皮筋的另一端拉到O点（两次产生的效果相同）。如图1、图2。
　　【教师点拨】仔细观察图3分力F1、F2与合力F能不能组成一个平行四边形？
　　【合作探究】1.播放动画具体展示实验的原理、步骤，详细介绍实验注意事项。
　　2.指导学生进行分组实验。
　　【教师点拨】用力的图示法分别表示分力及合力，选择适当的标准长度（3cm长的线段表示1N力），利用三角板，从O点开始，用力的图示法分别表示两个分力及合力的大小、方向。注意标准长度要一致。如图所示，有向线段OA、OB、OC分别表示两个分力及合力。
　　【合作研讨】对实验结果进行交流。
　　【教师点拨】1.在误差允许的范围内合力F的图示和对角线重合。
　　2.一个规律，并不是通过一次实验就能得到的。如果有同学实验结果是对角线与合力相距比较远，不要着急，课下我们一起来看看问题出在哪里。
　　【教师总结】1.当作用于物体的两个共点力不在同一条直线上时，这两个力的合成满足平行四边形定则：如果用表示两个力的有向线段为邻边作平行四边形，则合力的大小和方向就可以用这两个邻边之间的对角线表示。
　　2.平行四边形定则也是其他矢量合成的共同法则。
　　【课件展示】1.合力与分力大小、方向的关系的动态情景。
　　2.多力合成的动画。
　　【学以致用】例：力F1=45N，方向水平向右，力F2=60N，方向竖直向上，用作图法求解合力F的大小和方向。
　　【思路点拨】1.分力、合力要画实线段，辅助线画虚线。
　　2.单位标度选取要合适，在分力、合力的线段上要严格按单位标度分段，若最后不是整数段的部分要照标度作合适的估测。
　　3.分力、合力的共点处要写上“O”，这是作用点。箭头形状及分段划点要恰到好处，见课本图示。合力用平行四边形的共点对角线来表示。
　　（三）课堂总结。
　　1.互成角度的两个力的合成，不是简单地利用代数方法相加减，而是遵循平行四边形定则。即合力F的大小不仅取决于两个分力F1、F2的大小，而且取决于两个分力的夹角。
　　2.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，它是矢量运算的共同法则。
　　八、教学反思
　　（一）为探究合力与分力的关系而创设了一个问题情境：取一个质量较大的砝码放在桌面上，要用细棉线把它提起来，用一根线易断还是两根线易断？这个问题情境既是学生熟悉的现象，又能产生认知冲突，学生非常感兴趣。
　　（二）虽然老师事先设计好了实验由学生来验证，但是学生经历了亲自动手验证的过程，仍可以使所学的知识得以领悟，所以这个实验做得非常有价值。
　　（三）在实验过程中部分学生使用弹簧秤测力时出现错误操作，直接影响数据的准确性。应在实验之前强调弹簧秤的使用方法。
　　（四）在用作图法求合力时，部分学生作图不详细，存在估算的现象。