沪教版(上海)物理高一第一学期(试用版)-第二章 B.1 力的合成 教案

第二章 B 力的合成一、教材分析、学情分析1、教材分析：高一物理中，学生学完生活中常见的力：重力、弹力和摩擦力，对三种不同性质的力有了矢量性的认识和理解。

在此基础上，面对生活中经常遇到的一个物体受到至少两个力作用的问题，采用等效的思想来理解力的合成作用规律是非常必要和有用的。

力的合成是解决力学问题的一个重要方法，并且力的合成是后面学习力的分解、牛顿运动定律等知识的基础，也是中学阶段其他矢量运算的基础。

因此力的合成规律是本章教学的重点。

2、学情分析：高一学生在初中阶段的数学课程中已经学习了向量运算的基本知识，在初中物理中也学习过同一直线上二力合成的规律，学习本节内容需要的知识有：力的矢量性、力的三要素、力的图示和等效替代的思想方法，这些高一学生基本都已具备。

因此学生可以采用探究性学习的方法进一步认识和理解任意角度的两个力合成应该遵循什么样的规律，，用实验的方式来探索力的合成规律，摸索中学习同时也能激发学生求知的欲望，使学生对知识真正做到理解并运用。

二、教学目标1、知识和技能（1）知道合力与分力的概念，理解合力与分力的等效替代关系。

（2）知道共点力，知道互成角度两个共点力合成遵循平行四边形定则。

（3）会用平行四边形定则通过作图法求互成角度两共点力的合力。

（4）能用计算法求互成角度两力的合力。

2、过程和方法（1）通过“提水桶”、提钩码等的真实情景，用一个力等效地替代两个力，在建立共点力、合力与分力，力的合成与分解等概念的过程中，感受等效替代这一物理方法。

（2）通过“提出问题——合理猜想——制定方案——进行实验——总结归纳——交流与应用”的过程，感受科学探究的方法。

3、情感、态度和价值观（1）通过参与实践和探究活动，提高学习的兴趣，感悟生活中处处有物理，激发探究的兴趣和学习的热情。

（2）通过小组协作完成实验探究和实验结果的分析与互评，激发团队协作精神和实事求是的科学态度，养成共享成果的习惯。

三、教学重点和难点重点：探究并理解力的平行四边形定则。

难点：实验探究方案的设计和实施。

四、学习资源1、学生实验器材(每两人一套，4人一组，共20套)（1）画图板、带绳套的橡皮筋、弹簧秤(2个)、三角尺、白纸、铅笔。

（装置参考教材例图）（2）自制平行四边形模型（如图1）。

5条硬纸片、4只校徽。

（材料学生自备，参考教材例图）2、演示实验器材（1）装大半桶水的水桶，约重10kg，拴两根线的钩码。

（2）DIS实验装置：数据采集器、两个力传感器固定在力合成演示仪上、滑轮、钩码若干；3、自制powerpoint幻灯片五、教学设计思路本设计内容包括认识力的合成基本概念、实验探究、归纳应用三部分内容。

本设计的基本思路是：情景分析→探究实验→归纳应用。

通过展示不同的同学提起一桶水的场景和演示提起栓有2根细线的钩码等情景，首先建立共点力、合力及分力等概念，引出等效替代的思想和力的合成问题；通过学生分组探究实验，归纳得出互成角度的两个力合成遵循平行四边形定则；最后通过DIS实验演示两个特殊角度力的合成结果，验证结论，并利用学生已制作好的平行四边形模型进一步找出合力的范围，达到学以致用的效果。

本设计要突出的重点是：对力的合成遵循平行四边形定则的理解。

方法是：借生活中常见的提重物之景，提出“共点力”、“合力与分力”、“力的合成”的概念，感悟等效替代的思想方法；通过回顾初中所学同一直线上的二力合成知识以及矢量合成的一般规律，为学生设计实验方案和开展合作探究搭建平台，进而引导学生通过实验探究，归纳得出力的合成遵循平行四边形定则。

本设计要突破的难点是：实验探究方案的设计。

方法是：在同一直线上的二力合成知识以及互成直角的二力合成实验的基础上，提出猜想和假设，学生以小组为单位对关键的步骤进行讨论，教师引导学生对设计的方案进行完善。

本设计强调学生自主探究和亲身感受，重视概念、规律的形成过程以及伴随这一过程的科学方法的教育，重视学生合作意识、团队协作精神和实事求是的科学态度的培养。

六、教学流程1、教学流程图2、教学流程说明活动Ⅰ展示两个情景从生活中的场景开始，先展示用两根细线提起一个200g的钩码和不同同学提起同一桶水，提出“共点力”、“合力和分力”、“力的合成与分解”的概念。

再结合杨浦大桥的图片，请同学们思考怎样根据每根拉索的力与夹角来计算一个桥墩受到的合力？问题Ⅰ设问在肯定提起同一桶水的效果相同时，观察不同同学在提起一桶水时的差异，设问：合力与互成角度的两个分力间有什么关系？回忆初中学过力的三要素、同一直线上二力合成的知识，并通过矢量合成知识来简单分析。

活动Ⅳ自制模型活动IIIDIS演示实验平行四边形定则合力范围求实际问题的合力活动I学生实验引入提一桶水提钩码、合力分力活动II分享归纳等效替代合成分解问题I设问共点力活动I 学生实验在合理猜想的基础上，讨论出可行的实验方案，通过学生实验进一步探究，最后归纳总结得出力的合成遵循平行四边形定则。

活动Ⅱ选出学生代表进行班级内分享实验方案及归纳出的结论。

活动ⅢDIS演示实验分析、解释在学生亲身体验的基础上，直接利用DIS实验对两个特殊角度（90°和120°）的共点分力的合力进行求解，进而验证二力合成是否遵循平行四边形定则，使学生对前面得出的结论进一步强化认识，也能够从作图和计算两个方面来加深对合力求解方法的掌握。

肯定同学们得出结论的准确性（进行必要的误差分析），并完成对本节课开始的疑问合力与分力关系问题的解释，并通过简单的练习初步会用图示法和计算法求合力。

活动Ⅳ自制模型进一步探究合力范围通过学生自制平行四边形模型，探究二力合成时合力大小的范围，加深对平行四边形定则的认识，此部分可根据实际情况，加以调控。

若课堂时间紧张可作为课后思考作业，在课后进行。

总结完本节课所学内容后，时间充足的情况下，可以将杨浦大桥的一个桥墩受到的合力求解作为课堂习题，给出具体的数据，计算出结果。

时间不足，则留作课后作业。

3、教学主要环节本设计可分为三个主要的教学环节：第一环节，情景导入，借境发问。

从实验室具备的情景入手，展示用两根细线提起一只钩码，观察力的作用位置，提出问题“两根绳子的作用力有什么共同特征？”，引导学生知道共点力的概念；其次，让男、女学生分别演示提起一桶水时的施力方法；感悟等效思想，弄清“合力和分力”、“合成与分解”等概念。

并且，引出生活中的杨浦大桥的情景，让学生思考怎样计算一个桥墩受到的合力？让学生带着问题进入学习。

第二环节，实验探究，寻求规律。

在学生亲身体验的基础上，用实验的方法探究两个共点的分力与合力的关系，过程中应该对学生容易忽略的问题进行提醒和强化，例如：“如何做到合力与分力等效？”“怎样展示合力与分力的关系？”“误差分析”等。

教师通过DIS 实验装置，选取两个共点分力之间互成90°时进行验证合力的大小、方向，进一步肯定学生探究出结论的正确性与合理性，再引导学生总结归纳得出最终的结论：互成角度的两个分力合成时，合力与分力之间遵循力的平行四边形定则。

第三环节，自主活动，应用规律。

让学生制作平行四边形模型，进而探究合力的取值范围，并能够解决实际问题中求解合力的问题。

将前面提出的计算杨浦大桥桥墩所受合力的问题计算出结果，达到学以致用的目的。

板书设计：2.B力的合成等效替代几个力一个力力的合成分力合力力的分解误差分析：测力计未调零，两分力夹角过大或过小，测力计拉的时候与纸面摩擦或翘起来，未正视测力计读数等；小试牛刀：杨浦大桥是我国自行设计建造的双塔双索面斜拉桥，如图所示，挺拔高耸的208米主塔似一把利剑直刺苍穹，塔的两侧32对钢索连接主梁呈扇面展开，如巨型琴弦，正弹奏着巨龙腾飞的奏鸣曲．假设斜拉桥中某对钢索与竖直方向的夹角是30°，每根钢索中的拉力都是3×104N，那么它们对塔柱形成的合力有多大？方向如何？教学反思本节课以生活中的实际场景两根细绳拉起钩码和提起一桶水作为引入，既引发的学生的思考，又能直观的帮助学生理解共点力、合力、分力等基本概念，明白力的合成和力的分解的具体含义，这对于高一学生来说是十分必要的。

接着以杨浦大桥的斜拉索作为问题，引发学生思考如何计算一个桥墩上受到的合力。

本节课的难点部分在于如何设计方案来探究合力与分力的关系，尽管学生已经学习了向量的简单知识，初中阶段也学习了同一直线上两个力的合成，但是对于互成角度的两个力，在用有限的器材进行探究时，学生仍然需要找出互相比较的是哪些力？怎样区分理论合力与实际合力是学生容易糊涂的地方，通过学生的小组讨论，最终发现学生自己能够清晰的分清楚，这是比较好的。

在叙述实验方案的环节，完全交给学生来分析和思考，这还是很考验学生的表达能力的，最终学生也比较流畅的说出来了。

在15-20分钟左右探究的过程中，绝大多数的小组完成了整个探究的过程，并用有效的数据验证了分力与合力满足平行四边形定则，实验过程比较顺利。

本节课的思路还是比较清楚的，不足的地方在于，后面用DIS实验器材对力的平行四边形定则进行验证由于时间比较仓促，所以不够细致，学生可能还没弄明白什么情况就过去了；最后的总结部分应该交给学生自己来说比较好，整节课的讲解部分语速还是较快，还不够沉稳大方，这些都是以后上课应该积极改进的地方。