《力的合成》教学设计

2022-06-12 教学设计

　　在教学工作者实际的教学活动中，编写教学设计是必不可少的，教学设计一般包括教学目标、教学重难点、教学方法、教学步骤与时间分配等环节。你知道什么样的教学设计才能切实有效地帮助到我们吗？下面是小编收集整理的《力的合成》教学设计，希望能够帮助到大家。

《力的合成》教学设计1

　　【教学目标】

　　1知识与技能

　　（1）能够从力的“效果”角度理解合力与分力的概念；

　　（2）掌握力的平行四边形定则，知道它是合成力的基本定则，学会初步运用平行四边形定则求合力；

　　（3）会用作图法求解两个共点力的合力；并能意识到其合力随夹角是变化的。

　　2过程与方法

　　（1）能够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）体会等效代替的思想方法，参与实验探究过程，培养学生动手操作能力和协作能力；

　　（3）培养学生设计实验、观察实验现象、探索规律以及归纳总结问题的能力。

　　3情感、态度与价值观

　　（1）培养学生的物理思维能力和科学研究的态度。

　　（2）培养学生热爱生活、事实求是的科学态度，激发学生探索与创新的意识。

　　（3）培养学生合作、交流、互助的精神。

　　（4）让学生树立科学探究中大胆猜测，严谨求证的科学思想。

　　【重点难点】

　　重点：渗透“等效替代”的物理思想，促使力的平行四边形定则的发现与深刻的理解。

　　难点：①实验的设计；②平行四边形关系的发现；③从“代数和”思维到“矢量和”思维的跨越。

　　突破方法：让学生自己动手实验，自己将结论得出。

　　【教学方法】

　　为了体现新课程所倡导的教学理念，在教法上，采取以学生为主体，以问题为中心，以教师为引导，以小组的合作为主要方式，让学生进行简单的实验设计，亲身体验科学实验探究的过程。为了让学生更好地体验科学研究的方法和过程，发展自主学习能力，培养良好的思维品质，强化小组交流与合作意识，淡化机械式训练，摒弃灌输式教学；教师一定要把握好自己的角色，是适时适度地“引导”和“参与”，决不能搞型式化的探究。在以往的教学中，课堂教学实施往往过于注重知识传授倾向，学生被动地接受，很难从多方面培养学生的综合素质。

　　【教具准备】

　　多媒体课件、电子白板，弹簧秤，橡皮条，刻度尺，细线等。

　　【课时设计】

　　本节课计划用两课时学完。本节为第一课时

　　【教学环节】

　　新课的引入

　　[教师活动]多媒体展示简单的问题1+1在什么情况下不等于2，激发学生学习的激情，之后再讲“曹冲秤象”的故事，提水问题。引出等效思想的理论。

　　[学生活动]让学生自己分别用一只手和两只手拿桌子上的物体感受等效的思想。

　　[教师活动]引导学生理解合力与分力等效代替的关系，得出合力和分力的概念。并复习提问初中学过的同一直线上求两个力的合力的问题：（两种情形，分力同向和反向时）并引导学生用“等效替代”的思想去理解这两种情形，然后再抛出“两个互成角度的分力与其合力有什么样的关系呢？”“合力是否等于两分力大小之和或之差呢？”也可以让学猜测“合力的大小在什么范围内？”。引导学生设计实验用“等效替代”的思想靠测量的方法先去找到两分力与合力，并将它们表示出来，然后再探究它们之间的关系。

　　指导学生实验设计中应注意的一些问题

　　（1）问题的提出：两个互成角度的共点力与其合力有什么样的关系？

　　（2）设计实验时应注意的问题：

　　①用什么方法找分力与合力，实验中应怎样实现分力与其合力产生的作用效果相同？

　　②如何知道力的大小？如何确定力的方向？

　　③实验中需要记录哪些数据？怎样可以更直观简洁地同时描述力的大小和方向？

　　④该实验中可能出现误差的原因有哪些？你该如何处理？

　　进行实验

　　[学生活动]

　　四个或六个学生为一小组进行分组实验。

　　[教师活动]

　　在旁巡查，适时加以指导，实验时要分布引导学生注意以上4个问题。引导学生按书中的建议把合力的箭头和两分力的箭头连接起来，再看看这些图形有什么共同点和不同点。引导学生利用现有的实验结果大胆地提出科学合理的猜想──满足平行四边形定则，再让学生变化角度实验，验证猜测。

　　对实验结果进行分析与评估并归纳得出结论

　　[学生活动]学生通过实验探究确定了两个分力与合力，并且用力的图示将它们表示出来后，到讲台上展示交流实验中得到的图形，并思考归纳、总结本实验探究的结论。学生探究到的合力与分力之间的关系可能只是一个近似的平行四边形，也可能是一些其他图形。

　　[教师活动]

　　总结说明：多数组得到了平行四边形这很好，对于没有得到平行四边形的，也要尊重实验，实事求是。教师要特别说明：即使今天我们所有组都得到了平行四边形规律，就一定能说明分力和合力满足平行四边形定则吗？在科学探究中这样做可吗？（学生能意识到这样做不妥）

　　[教师活动]

　　总结说明：因为我们只做了有限的几组实验,就得出结论。这当然不可取！科学探究往往要通过不同情况下的对大量实验数据的分析论证才能得出具有普遍意义的科学规律，有时还需要通过理论证明才能加以推广。而我们这节课只做了有限的实验，其实两分力和合力的关系满足平行四边形定则，早就被科学家证实了，大多数同学得到这个结论，而少数同学未能得到，那是因为实验中出现了问题，可能是实验误差（读数误差、作图误差、系统误差），甚至是操作上的错误。请学生下课后分析造成的原因。事实证明不仅力的合成满足平行四边形定则，所有的矢量合成都满足。让学生返回到前面学习位移时的几个问题，用平行四边形定则重新看待那些问题。

　　例题分析

　　教科书中的例题比较简单，但学生在作图时常常不规范，教师要强调学生注意

　　1．合力，分力要共起点，虚线，实线要分清。

　　2．合力，分力标度要相同，作图要准确。

　　3．对角线要找准，不要忘了方向。

　　让学生再思考

　　思考分力一定时，随着夹角的增大合力如何变化？提出引体向上的例子，然后观看动画，让学生总结得出合力与分力间夹角θ关系：

　　学生讨论以后通过多媒体动画演示，让学生总结得出以下结论：

　　合力与分力间夹角θ关系：

　　①θ＝0°时，即F1、F2共线同方向：

　　F合＝F1＋F2?合力方向与两个力的方向相同

　　②θ＝180°时，即F1、F2共线反方向：

　　F合＝｜F1－F2｜合力方向与分力F1、F2中较大的方向相同。

　　③夹角θ越大，合力就越小：

　　F合随F1和F2的夹角增大而减小

　　④合力的取值范围：｜F1－F2｜≤ F合≤ F1＋F2

　　⑤ F合可能大于、等于、小于F1、F2

　　小结

　　先让学生自己小结，老师在黑板上出示小结提示，补充和纠正学生的不足之处。

　　【布置作业】课后练习1,2小题。

　　【板书设计】

　　5.1力的合成

　　一、合力、分力、共点力

　　1．合力、分力、共点力的概念

　　二、力的合成

　　1．求几个分力的合力叫力的合成

　　2．同一直线上的两个力的合成

　　同方向：合力的大小等于两分力大小之和，合力的方向与任意一个分力方向相同。

　　反方向：合力的大小等于两分力大小之差，合力的方向与较大的分力方向相同。

　　3．互成角度的两个力的合成满足平行四边形定则，即以表示这两个力的有向线段为邻边作出平行四边形，这两个邻边之间所夹的对角线就代表合力的大小和方向。

《力的合成》教学设计2

　　一、教学内容分析

　　《力的合成》是人教版《物理》（必修1）第三章第四节的内容。通过本节课的学习，学生将明确两个力同时作用在物体这一问题的处理方法。在这节课的学习中，等效替代的思想在建立概念、寻求合力与分力关系的过程中被深度应用; 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，用“图形”表示物理量之间关系的方法，对学生而言是一个新方法。因此，该节在教和学两方面都具有承前启后的作用；其涉及的物理研究方法和实验方法在高中物理中具有典型性，并使学生进一步认识到物理实验、物理模型、数学工具在物理学发展过程中的应用；采用自主、合作、探究等新型的学习方式，有助于培养学生的自主探究能力、训练严谨细致的科学态度和精神，提高学生的科学素养，促进学生全面素质的和谐发展。

　　二、学生学习情况分析

　　在学习本节课之前，学生已经学习了力、重力、弹力、摩擦力等力的概念，对“力”有了较为深刻的理解和认识；同时，通过位移、速度和加速度等矢量的学习，对“矢量”也有了初步的认识。这为本节课的学习提供了基本的知识储备。然而，脑中根深蒂固的标量运算对学生学习力的合成而言，是一种负迁移，对力进行合成时，照搬标量运算的方法来应付，而矢量运算使用的平行四边形定则，对于学生初次学习而言比较抽象，且涉及几何和三角等数学知识，感觉有难度。学生在初中所学的二力平衡为标量代数运算，要想直接过渡到互成角度的力的合成遵循平行四边形定则的矢量运算，思维阶梯跨度较大，在认知水平上是一次质的跨越，很难要求学生一次转化完成，这些都给本节课的教学带来了困难。

　　三、设计思想

　　依据本校实际教学条件和新课程理念，在教学中实施中注重学生自主、合作、探究学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考，通过多样化的教学方式，帮助学生学习。由于本节课比较抽象，但实验比较直观，易于得到实验结论，我准备采用学生自主探究、合作交流、分组讨论与教师讲授相结合的方式进行教学。主要教学环节如下表：

　　环节

　　内容

　　作用

　　一

　　情景创设

　　建立共点力、合力与分力、力的合成的概念，体验等效替代的思想

　　二

　　设问：互成角度的两个分立如何求合力？

　　提出探究活动的问题

　　三

　　学生探究活动

　　通过传统实验和DISlab数字实验共同完成

　　通过探究，得出平行四边形法则

　　四

　　实例分析，强化概念

　　初步应用平行四边形，加深理解

　　四、教学目标

　　知识与技能

　　1、 SHAPE * MERGEFORMAT 理解合力、分力、力的合成。

　　2、理解合力与分力的关系是作用效果上的等效替代。

　　3、掌握平行四边形定则的含义和使用方法，会用它求两个分力的合力。

　　过程与方法

　　SHAPE * MERGEFORMAT 1、通过合力与分力概念的建立过程，体会物理学中常用的研究方法──等效替代法。

　　2、通过探究求互成角度的两个力合力方法的过程，体会逻辑和实验相结合的科学方法。

　　情感态度与价值观

　　1、感受科学研究的乐趣和社会价值。

　　2、体会科学研究中合作、交流的重要性和必要性。

　　教学重点：

　　1、合力与分力的概念及其等效替代关系。

　　2、平行四边形定则及其简单应用。

　　教学难点：

　　平行四边形定则的探究过程及其结论。

　　五、教学用具

　　1、实验器材：木板、白纸、图钉（若干）、橡皮条、细绳套（两根）、弹簧秤（两只）、三角板、铅笔；

　　2、计算机、实物展示台等多媒体辅助教学设备；DIS-lab设备；CAI课件

　　六、教学流程图（略）

　　七、教学过程

　　教学环节

　　教学内容

　　设计意图

　　引入新课

　　由曹冲称象的故事引入

　　为学生更好地理解等效替代的思想

　　通过亲身体验感受合力和分立

　　学生活动：两个女同学共同提起水桶和一男同学单独提起水桶。

　　学生通过观察，学会对信息的分析﹑加工

　　学习

　　相关

　　概念

　　结合以上实例，提出下面问题

　　问题1：两位女同学两个力的共同作用与男同学一个力的单独作用，产生的效果相同吗？ SHAPE * MERGEFORMAT

　　在学生回答的基础上，教师加以分析总结：两个女生的作用效果与一个男生的作用效果相同，因此，力是可以等效的。许多这样的实例就表现在我们身边，稍微留心便会发现。

　　学生学会对信息归纳总结。

　　在上面列举的实例的基础上，教师给分力与合力﹑力的合成下定义并板书。

　　1、分力和合力：如果一个力的作用效果与另外几个力的共同作用效果相同，这个力就叫做另外几个力的合力，而那另外几个力叫做这个力的分力。

　　2、合力和分力是一种等效替代的关系。求几个力的合力的过程或方法叫做力的合成

　　SHAPE * MERGEFORMAT 进一步理解“等效替代”思想，为本节实验设计的原理打下基础。

　　提出问 SHAPE * MERGEFORMAT 题、猜想与假设

　　引导学生提出问题：既然合力与分力可以相互替代，那么它们之间存在什么关系呢?数学知识1+1 2是否可用于已知两个分力求其合力呢？

　　请学生思考并提出自己的猜想。

　　老师的猜想：合力等于各分力之和？

　　大部分同学都认为老师的猜想不对，就此反问那你觉得应该是什么关系？你有什么方法推翻我的想法？你的猜想是什么？怎么 SHAPE * MERGEFORMAT 去验证你的猜想？

　　敢于猜想和假设，

　　增强探索意识。

　　实

　　验

　　探

　　究

　　让学生思考应如何设计该探究实验。

　　先投影实验器材：方木板﹑白纸﹑弹簧秤（两个）﹑橡皮筋﹑细绳 SHAPE * MERGEFORMAT 套（两个）﹑铅笔﹑三角板﹑刻度尺﹑图钉（5个）。[ 明确探究问题：

　　1、如何求同一直线上的两个分力的合力

　　2、如何求相互垂直的`两个分力的合力

　　3、如何求互成任意角的两个共点力的合力

　　学习简单的实验设计。

　　[　　发挥教师指导作用。

　　共同协作，相互交流

　　增强动手操作能力。

　　（一）利用传统实验装置探究力的合成

　　实验小组同学相互讨论﹑交流实验设计的思路。

　　教师通过提问和利用仪器在黑板上演示分析，对实验过程如何体现等效﹑如何记录合力与分力的作用点﹑大小﹑方向的关键步骤进行指导。

　　第一步：请同学们利用等效原理，设计两个分力与合力。先将合力﹑分力的三要素记录下来。

　　第二步：根据记录的信息，请确定分力与合力的作用线。第三步：请选定合适标度，根据实 SHAPE * MERGEFORMAT 验记录的数据作出分力与合力的图示。

　　学生做实验时，教师在旁巡查，适时加以指导。同时利用多媒体投影图，对实验中应该记录的数据和如何处理这些数据进行分步引导。

　　学生通过实验探究确定了两个分力与合力，并且用力的图示将它们表示出来后，教师在引导学生如何利用实验得出的数据检验提出的猜想。

　　1、通过提问，教师灵活地帮助同学分析数据，先对不是本实验结论的各种猜想进行检验﹑排除。

　　2、对符合本实验结论的猜想的检验，教师先建议学生用虚线 SHAPE * MERGEFORMAT 将合力﹑分力的箭头段连接，然后提问学生从连线中得到什么启示。（学生回答）

　　3、请学生思考如何归纳﹑总结本实验探究的结论。（学生自由发言，教师点评）

　　4、最后，教师在黑板上规范作图。

　　对实验进行总结：如果实验做得十分精确，合力和分力间构成一个几何图形——平行四边形。

　　理

　　解

　　和

　　拓

　　展

　　板书：

　　实验结论：如果用表示两个共点力的线段为邻边做一个平行四边形，则这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向，这个法则叫做平行四边形法则。

　　（二）利用DISlab力的合成分解实验器 SHAPE * MERGEFORMAT 验证互成任意角 SHAPE * MERGEFORMAT 度的共点力的合力

　　提高分析问题能力和观察能力

　　学会如何用物理语言进行表达的和概括。

　　评

　　估

　　和

　　交

　　流

　　实验中，学生探究到的合力和分力之间的关系可能只是一个近似的平行四边形，甚 SHAPE * MERGEFORMAT 至是一些其他图形。请学生分析造成的原因，将自己的想法与其他同学交流。

　　请学生展示自己的作品，同时解释 SHAPE * MERGEFORMAT 实验中可能出现的实验误差，甚至操作上的错误。教师加以分析总结，其主要原因是存在：读书误差﹑作图误差﹑系统误差。

　　增强分析和处理问题的能力，提高实验技能

　　巩

　　固[来源:Z#xx#k、Com]

　　应

　　用

　　通过DISlab力的合成分解实验器，得出“合力的大小与分力的大小间无固定的关系”

　　讨论：

　　1、“人多力量大”这句话对不对？是否全面

　　2、两个一起提水桶为什么会不会比一个人更费力

　　2、引体向上运动时，双手怎样拉单杠才不感到费力

　　提高知识应用能力和自学能力

　　课堂总结

　　对本节课内容进行小结

　　知识回顾

　　课后作业

　　1、写一份关于本节课的探究的实验报告。

　　2、课后学案

　　巩固知识，培养学习兴趣

　　八、教学设计思想自我剖析

　　一、落实教学理念，以学生的发展为本

　　本节课基于“以学定教”的教学理念，采用了“情景——问题——探究——应用”的模式去组织教学，让学生在情景中体验、感悟中建立分力和合力的概念，通过参与探究来寻找合力和分力的关系，为学生的认知学习提供了有利条件。

　　二、创设情境，激发学生兴趣

　　通过学生的参与活动，发生与学生预想不同或猜想不到的结果，引起认知冲突，激发起他们强烈的求知欲望。在后续的教学活动中，教师通过问题串的形式，引领学生进行分析探究，通过严谨的实验探究量化研究过程，通过“图形”表示物理量之间的关系。并且，在探究过程中，学生通过分工与合作来完成实验的操作，因此对协作这种学习方式的体会也是本节课的目的之一。

　　三、传统实验与数字化实验取长补短，相得益彰

　　传统实验通过橡皮筋的形变情况反映力的作用效果，其便于探究各种特殊的力的合成规律，同时也便于小组成员之间的分工合作，但是由于弹簧测力计的读数非整数，为作力的图示带来了麻烦。但是传统实验在培养学生实验的规范性和实验技能方面，具有重要作用。而数字化实验的最大特点是借助计算机和传感器技术手段，能实时、定量表示出分力大小的变化，同步计算出合力大小不变的特征，但是它并不能直观给出合力和分力满足的平行四边形定则的矢量关系，所以比较适合用于定量检验。

　　在组织教学过程中，要利用各类实验的特点，共同突破学习中的思维难点，以谋求实验效果的最大化。

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