《力的分解》课堂教学设计

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《力的分解》课堂教学设计

作者：刘光兵

来源：《中学课程辅导高考版·教师版》2010年第06期

摘 要:笔者通过高一必修教材中《力的分解》的课堂教学设计,强调基础年级必须重视基础。

关键词:力的分解;教学设计

中国分类号:G421 文献标识码:A文章编号:1992-7711(2010)4-041 -02

一、教材分析

新的人教版教材在本节把“力的分解”和“矢量相加的法则”两部分内容合在一起,首先通过拖拉机对耙的拉力产生的作用效果引入力的分解的概念,然后由力的分解是力的合成的逆运算,引导学生在几何上力的分解是已知对角线求两个邻边,而此时解有无数个。在实际问题中,力的分解要依据实际情况而定,通过分析力的作用效果得出两个分力的方向,从而完成力的分解。“矢量相加的法则”是上节力的合成法则的延伸,把力的合成的平行四边形定则推广到所有矢量的运算,以位移的合成为例得出三角形定则。

由此可见,教材未对力的分解部分挖得过深,笔者认为本节内容的教学用一课时完成,着力点是让学生学会在实际问题中如何进行力的分解。

二、教与学的设计理念

在新的课时安排下,高中物理教学只能扎扎实实地打好基础,使学生通过主动探究形成基本概念,理解基本规律;在新的课时安排情形下,每节课显得很“珍贵”,要提高教学效益,教师就必须引导学生注重学习各个学习环节的质量,特别是预习这个环节。学生通过预习,一方面可以培养自主学习的能力,对课本中的基本内容能够部分掌握。另一方面,对自我学习过程中发现的问题能够做到心中有数,在课堂听讲时能够抓住重点,解决疑问。老师在批改预习题的过程中可以了解到学生哪些内容是基本掌握的,课堂上不需花太多时间;哪些内容自学困难较大,需要在课堂上重点分析,给学生提供一个又一个“支架”,让他们逐步到达知能的“最近发展区”。

学生在具体问题情境中进行力的分解时对两个分力方向的判断是比较困难的,教师要通过小实验提供直观性的认识,让学生亲身体验到力的作用效果的存在,进而判断出两个分力的方向,课本例题分析完之后再举其它实例进一步发展和巩固学生的这种分析判断能力。至于平行四边形的作图则完全交给学生去做,教师进行点拨和指导。 龙源期刊网

三、教学模式和方法

本节课所采用的教学模式为“三性五要素”教学模式。“三性”是指课堂教学的主体性、探究性和开放性。课堂教学的主体性要求教师在教学过程中做到以学定教,“教”的目的是为了学生的“学”,关注学生凭借自身经验、按照教育目标要求发生了哪些持久的能力或倾向的变化;课堂教学的探究性是指课堂教学中要让学生体验物理概念和规律的发生过程,进而从本质上理解基本物理概念和规律,而不是困难地记忆和生搬硬套;课堂教学的开放性是指以提高学生的创新精神和实践能力为目标,赋予学生充分的民主,教学内容不再局限于课本,教与学的方式都变得灵活多样。课堂教学的“五要素”是指“课前导学、质疑讨论、引导梳理、反馈矫正、迁移创新”,这五要素在课堂教学过程中针对某一教学内容则是五个教学环节。首先强调预习在学生学习过程中的重要性,培养学生探究新知识的兴趣、习惯和能力;其次在课内让学生提出问题,组织讨论,培养学生合作学习、积极参与的意识,同时提高教师教学的针对性;第三是教师引导学生梳理知识的结构体系,让学生形成完整的知识内容;第四是通过知识的运用培养解决问题的能力,并了解教学目标的达成情况;第五是引导学生总结反思,并鼓励创造性地设计问题和解决问题。

四、教学目标

1.知识与技能

(1)理解力的分解的概念,学会在实际问题中进行力的分解。

(2)理解矢量运算的平行四边形法则(三角形定则),培养其作图求解能力。

(3)学会观察物理实验,并进行科学推理和分析。

2.过程和方法

(1)科学探究力的分解的含义和方法,体会实验是解决物理问题的根本方法。

(2)感悟矢量运算的平行四边形法则(三角形定则),进行自主学习,探索矢量相加和矢量相减的具体操作过程。

3.情感、态度和价值观

(1)发展对科学研究的兴趣,体验科学研究活动的艰辛和成功的喜悦。

(2)培养勇于坚持真理的科学精神和从事科学研究所需的顽强意志。

五、教学重点和难点

力的平行四边形定则在具体力的分解问题中的运用。 龙源期刊网

六、本课预习题:

1.什么是力的分解?在平行四边形法则中是已知什么求什么?

2.已知对角线请画出平行四边形,这样的平行四边形有多少个?

3.斜面上的物体所受的重力如何分解?

4.矢量运算的法则是什么?邻边和对角线分别充当什么力?这个图形是否可以简化?

七、教学过程

(一)引入

师:上节课已经学习过力的合成的平行四边形定则,同学们能画出这个平行四边形吗?

(学生画图,老师指导,使学生头脑中形成平行四边形的图画)

师:逆向思维是一种很可贵的思维品质,同学们想一想,已知合力求分力该怎么办呢?

(在学生回答的基础上引入力的分解的概念)

(二)力的分解及唯一性问题

【质疑讨论】

师:力的分解中平行四边形定则还适用吗?

生:适用

师:既然适用的话,在分解力的时候已知的是哪条线?又要求哪条线呢?

【引导梳理】

指导学生画图,说明在没有限制的情况下解有无数组,引导学生从作图过程中发现如果确定了两条邻边的方向,平行四边形就唯一确定了。

(二)实际问题中力的分解

【质疑讨论】斜面上的物体重力如何分解? 龙源期刊网

【引导梳理】学生通过预习已经知道这个重力的分解图,但不明白为什么非要作这样的分解,事实上只要知道两个分力的方向,分解都可以进行,但在实际问题中分解应具有实际意义,分力的方向应根据力的作用效果确定。为了加深学生的理解,可设计以下小实验作为铺垫。

当放上小车后,原先绷直的布条被压弯了,小车上面连接的橡皮筋也被拉长了。学生可以感受到重力产生的两个作用效果分别为对细线的拉伸和对布条的挤压。

提问:如果把物体放到斜面上则重力的作用效果又如何?

(在学生回答的基础上,引导学生得出两个分力的方向,进而画出平行四边形)

【反馈矫正】提问学生根据实验得出两个分力的方向如何?能否作出平行四边形?针对学生作图过程中暴露出的新问题进行矫正。布置学生计算两个分力的大小:

下滑分力

使物体压紧斜面的分力

讨论:为什么斜坡倾角越大,汽车上坡越困难?为什么山路常是螺旋状盘山公路?(引导学生思考:θ越大越大,上坡时的阻碍作用越大,汽车上坡越困难;螺旋状盘山公路相当于一个高度一定,长度较长的斜面,由于减小了θ角,从而减小了阻力)。

【迁移创新】按照力的作用效果确定分力的方向是解决力的分解实际问题的关键,在上述例题求解的基础上应进行变式训练。

例题:如图所示,水平杆OA质量不计,保持水平方向,杆的左端A穿入一个光滑水平轴,OB细绳与水平方向成夹角,在O点悬挂一个重为的物体,则OA杆和OB绳受到的力的大小分别为()

解析:结点O受到的向下的拉力F=G,它产生了两个作用效果。如果学生分析这两个作用效果有困难,可引导学生做右图所示的小实验,通过自己手的感觉理解上述拉力产生的作用效果,进而得出两个分力的方向。

知道了两个分力的方向后,作出平行四边形,将F分解为对OA杆的压力和对OB绳的拉力,如图所示:

[PW6.IF;X*2,BP]

答案 龙源期刊网

(三)矢量相加的法则

【质疑讨论】提问:力是矢量,运算时不能简单地进行代数加减,而应运用平行四边形定则,其它矢量的运算也应如此吗?

【引导梳理】请学生以两个分位移的合成为例,画出合成图,引导得出所有矢量的运算都应遵循平行四边形定则。

【反馈矫正】提问:位移合成的平行四边形中有矢量三角形吗?三角形定则对于一切矢量都适用吗?

(根据学生的回答和反应可判断出学生对矢量的运算法则是否掌握,如掌握还有问题则需补充其它矢量运算的作图,重点要抓住画图)

【迁移创新】提问:一个物体的速度在一段时间内从变成你能运用三角形定则求出速度的变化量吗?

这个问题是学生比较难以回答的,教师需要把矢量差转换为与哪个矢量合成等于学生仔细观察与思考后可能会与头脑中的矢量三角形的图式进行同化,并得出正确的结果。

八、课堂小结与作业布置

提问:请同学们总结一下本节课老师和同学们一道解决了哪些问题?

(学生回答后老师要给予中肯的评价,目的是学生在头脑中形成一个知识间相互关联的认知结构。)

作业布置:

1.课本第66页“问题与练习”。

2.课外研究:请同学们回家看看家里切菜用的菜刀,思考刀刃的锐与钝、刀背的厚与薄与我们今天学习的知识有联系吗?(提示画出如右图所示刀刃的图形,把作用在刀背上的作用力进行分解)。