視頻標(biāo)簽：力的合成和分解

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視頻課題：高中物理部編版新教材課堂教學(xué)優(yōu)質(zhì)課比賽必修一第三章第4節(jié)《3.4 力的合成和分解》池州

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高中物理部編版新教材課堂教學(xué)優(yōu)質(zhì)課比賽必修一第三章第4節(jié)《3.4 力的合成和分解》

第4課時	3.4力的合成和分解
1.課時教材分析	本節(jié)課是在已學(xué)習(xí)位移、速度、加速度等矢量，學(xué)習(xí)了力的圖示和三種基本性質(zhì)力的基礎(chǔ)上展開的，這些都對本節(jié)內(nèi)容起了良好的鋪墊作用。研究多個力的合力問題，它是前幾節(jié)內(nèi)容的深化，依據(jù)等效思想給出合力與分力概念，并通過實驗探究推理歸納出矢量運算普遍遵守的法則——平行四邊形定則，使學(xué)生對矢量和標(biāo)量認(rèn)識得以完善。 矢量運算始終貫穿在高中物理知識內(nèi)容的全過程中，具有基礎(chǔ)性和預(yù)備性．為以后學(xué)習(xí)速度、加速度、位移、動量等矢量運算奠定了基礎(chǔ)．因此，因此這節(jié)課在物理學(xué)體系中的地位和作用至關(guān)重要
2.課時學(xué)情分析	從知識上說,學(xué)生更習(xí)慣于標(biāo)量之間的代數(shù)運算,在初中只接受過求同一直線上二力的合力問題,升入高中后,開始接觸矢量的概念，在接受矢量運算時有一定的困難,而一旦過了這一關(guān),則是學(xué)生認(rèn)識上的一次質(zhì)的飛躍。
3.課時學(xué)習(xí)重點	1、通過生活實例，體會等效替代的物理思想。 2、通過實驗探究，得出求合力的方法——平行四邊形定則，知道力的分解是力的合成的逆運算。
4.課時學(xué)習(xí)難點	1、會用作圖法和直角三角形的知識求共點力的合力。 2、會應(yīng)用平行四邊形定則或三角形定則進(jìn)行矢量運算。
5.開放性學(xué)習(xí)環(huán)境	在實驗室中進(jìn)行分組實驗，4到5位同學(xué)一組。實驗桌上備有兩個彈簧測力計、木板、白紙、橡皮筋、細(xì)繩套、圖釘?shù)葘嶒瀮x器
操作建議：創(chuàng)設(shè)情境引入合力與分力的概念,深化等效思想；通過合力與分力概念教學(xué)和實驗探究引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步領(lǐng)悟“等效替代”的思想方法， 并培養(yǎng)學(xué)生運動與相互作用觀念和實驗探究、推理論證的科學(xué)素養(yǎng)；學(xué)生分組進(jìn)行探究平行四邊形定則實驗之前，鋪設(shè)實驗冋題串；生活情境引入，問題串設(shè)計，交流討論，分組實驗。
課時學(xué)習(xí)目標(biāo)（單元學(xué)習(xí)目標(biāo)的具體化）
6.課時學(xué)習(xí)目標(biāo) 物理觀念： （1）知道合力與分力的概念，體會等效替換的思想。　　 （2）通過實驗探究，得出力的合成和分解遵從的法則——平行四邊形定則。　 （3）會利用作圖和三角函數(shù)知識求解合力和分力。 （4）知道矢量相加遵循平行四邊形定則。能區(qū)分矢量和標(biāo)量。 科學(xué)思維：能根據(jù)實驗結(jié)果，做出合理假設(shè)，并嘗試用已有知識進(jìn)行驗證。 科學(xué)探究：領(lǐng)會等效替換額思想，能制定合理的探究方案 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：結(jié)合力的合成和分解的生活實例，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索的科學(xué)態(tài)度，感受物理學(xué)科研究的方法和意義．
課時教學(xué)過程
學(xué)習(xí)活動/任務(wù)名稱		7.教學(xué)過程	評價建議
活動1名稱引入等效替代的方法		活動1： 這幅圖大家應(yīng)該都知道，這幅圖展示的是游樂場里面蹦床項目，小孩在兩根繩子拴著情況下可以向上跳動，當(dāng)然我們也可以設(shè)計一根繩子同樣可以達(dá)到同樣的效果，這種方法就是等效替代，等效替代是一種非常重要的研究方法。今天我們就用這種方法來研究我們今天學(xué)習(xí)的內(nèi)容。	由日常生活中游樂場中精彩活動引入更具有趣味性和帶入性
活動2名稱得出分力和合力的概念		生活中常常見到這樣的事例： 例如，兩個小孩分別用力F1、F2共同提著一桶水，水桶靜止（圖3.4-1甲）；一個大人單獨向上用力F也能提著這桶水，讓水桶保持靜止（圖3.4-1乙）。 一盞吊燈懸吊在天花板上保持靜止，懸線對吊燈的拉 力是F（圖3.4-2甲），若用兩根線共同懸掛吊燈，懸線上 端分別固定在天花板的左右兩處，線的拉力是F1和F2，也 能產(chǎn)生使吊燈保持靜止的效果（圖3.4-2乙）。 提問這些現(xiàn)象都有怎樣的共同點：1、它們都受到是共點力的作用，一個一個分析他們的共同點：幾個力都作用在物體的同一點，或者它們的作用線相交于一點。我們把這樣的力稱之為共點力。2.力的作用效果相同 一個力的單獨作用與兩個或者更多力的共同作用，其效果相同。兩個孩子分別用和兩個力共同提著一桶水，一個成年人單獨向上用力也能提著這桶水，讓水桶保持靜止。所以力是和兩個力的合力。 教師總結(jié)：假設(shè)一個力作用在物體上產(chǎn)生的效果跟原來幾個力的共同效果相同，這個力就叫作那幾個力的合力；假設(shè)幾個力的共同效果跟某個力作用在物體上產(chǎn)生的效果相同，這幾個力叫作分力。	用我們?nèi)粘Ｉ�活中總結(jié)的方法來探究新課內(nèi)容，不僅讓學(xué)生更輕易掌握這些概念更讓學(xué)生學(xué)習(xí)了探究的方法
活動3名稱探究平行四邊形定則		2、力的合成和分解 教師引導(dǎo)求幾個力的合力的過程叫作力的合成；已知一個力求它的分力的過程叫作力的分解。 教師提問：在力的合成與分解中，合力和分力同時作用在物體上嗎？ 學(xué)生回答不同時存在。教師補充特別是受力分析時不能同時存在，那樣就會受力分析把力分析重復(fù)了。在力的合成中，分力存在，是物體的實際受力，而合力不存在；在力的分解中，合力存在，是物體的實際受力，而分力不存在。 那怎么進(jìn)行力的合成呢？力的合成遵循什么樣規(guī)則呢？在初中我們知道 那如果兩個分力不共線該怎么處理呢？ 探究求合力的方法 實驗器材 方木板、白紙、彈簧秤（兩個）、橡皮條、細(xì)繩、量角器、刻度尺、圖釘（幾個）。 設(shè)計實驗 在進(jìn)行實驗前首先思考這些問題： 問題：（1）如何確保F是F1、F2的合力？（兩次都把小圓環(huán)拉到同一個點O） 如何描述F、F1、F2？（力的圖示） 實驗中需要記錄哪些物理量？（F、F1、F2的大小和方向） 猜測F與F1、F2的關(guān)系，并想辦法驗證。（用虛線把拉力F的末端分別與F1、F2的末端連接，猜想所圍圖形的形狀，并用作圖工具驗證） 如圖3.4-3甲，輕質(zhì)小圓環(huán)掛在橡皮條的一端，另一端固定，橡皮條的長度為GE。在圖3.4-3乙中，用手通過兩個彈簧測力計共同拉動小圓環(huán)。小圓環(huán)受到拉力F1、F2的共同作用，處于O點，橡皮條伸長的長度為EO。撤去F1、F2，改用一個力 F單獨拉住小圓環(huán)，仍使它處于O點（圖3.4-3丙）。力F單獨作用，與 F1、F2 共同作用的效果是一樣的，都能使小圓環(huán)保持靜止，由于兩次橡皮條伸長的長度相同，即橡皮條對小圓環(huán)的拉力相同，所以F等于F1、F2的合力。 1.由紙上O點出發(fā)，用力的圖示法畫出拉力F1、F2和F（三個力的方向沿著各自拉線的方向，三個力的大小由彈簧測力計讀出）。 2. 三個力的大小和方向有什么關(guān)系？我們用虛線把拉力F的箭頭端分別與F1、F2的箭頭端連接，能看到所圍成的形狀像是一個平行四邊形（圖3.4-3 丁），但這只是猜想。 3.用作圖工具進(jìn)行檢驗，并改變拉力F1 和F2的大小和方向，重做上述實驗，檢驗所圍成的圖形是不是平行四邊形。 注意事項: (1)使用時彈簧秤先校零，水平拉動彈簧測力計，避免與外殼相碰或摩擦．   (2)同一次實驗中，橡皮條拉長時結(jié)點的位置一定要相同 (3)在滿足合力不超過彈簧秤量程及橡皮條形變不超過彈性限度的條件下，應(yīng)使拉力盡量大一些，以減小誤差. (4)實驗中用兩只彈簧測力計鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時，夾角不宜太大也不宜太小以60°～120°之間為宜。   畫力的圖示時，應(yīng)選定恰當(dāng)?shù)臉?biāo)度，盡量使圖畫得大一些，但也不要太大而畫出紙外.要嚴(yán)格按力的圖示要求和幾何作圖法作出合力. (6)在記錄細(xì)繩方向時，不要直接沿細(xì)繩方向畫直線，在接近細(xì)繩兩端位置(距離盡量大些)在白紙上畫兩個射影點，去掉細(xì)繩后再過這兩個射影點連直線，這樣畫出的力的方向誤差較小．     力的平行四邊形定則：如果用表示兩個共點力F1和F2的線段為鄰邊作平行四邊形，那么，合力F的大小和方向就可以用這兩個鄰邊之間的對角線表示出來，這叫做力的平行四邊形定則.	實驗前教會同學(xué)們怎樣使用實驗器材以及實驗中要注意的事項然后讓學(xué)生自己動手操作得出結(jié)論，提高學(xué)生的實踐能力
活動4名稱熟悉平行四邊形定則并得出力的分解也要遵循平行四邊形定則   例1. 力F1＝45 N，方向水平向右. 力F2＝60 N,方向豎直向上.求這兩個力的合力F 的大小和方向 .     [要點歸納]　 求合力的方法： 1.作圖法 根據(jù)平行四邊形定則用作圖工具作出平行四邊形，然后用測量工具測量出合力的大小、方向，具體操作流程如下： 2.計算法 (1)兩分力共線時 ①若F1、F2兩力同向，則合力F＝F1＋F2，方向與兩力同向。　　　　　　　 此時合力最大 ②若F1、F2兩力反向，則合力F＝|F1－F2|，方向與兩力中較大的同向。　　　 此時合力最小 (2)兩分力不共線時 可以根據(jù)平行四邊形定則作出分力及合力的示意圖，然后由幾何知識求解對角線，即為合力。以下為求合力的三種特殊情況： 類型 作圖 合力的計算 兩分力 相互垂直 大小：F＝ 方向：tan θ＝ 兩分力等 大，夾角 為θ 大小：F＝2F1cos 方向：F與F1夾角為 (當(dāng)θ＝120°時，F1＝F2＝F) 合力與 其中一 個分力 垂直 大小：F＝ 方向：sin θ＝   需要指出的是，如果沒有限制，對于同一條對角線， 可以作出無數(shù)個不同的平行四邊形（圖3.4-5）。 也就是說， 同一個力 F 可以分解為無數(shù)對大小、方向不同的分力。一 個已知力究竟應(yīng)該怎樣分解， 要根據(jù)具體問題來確定。   進(jìn)一步理解平行四邊形定則并進(jìn)行實際應(yīng)用，加強實踐能力 活動5名稱得出矢量和標(biāo)量的概念   學(xué)習(xí)了平行四邊形定則后，我們知道力的運算要遵循平行四邊形定則，其實所有的矢量都要遵循平行四邊形定則，因此我們得到矢量與標(biāo)量的定義。 1、矢量：既有大小又有方向，相加遵從平行四邊形定則（或三角形定則）的物理量。 2、標(biāo)量：只有大小，沒有方向，求和時按照算術(shù)法則相加的物理量。   讓學(xué)生自己探究出來的方法應(yīng)用于其它情景中   8.課時教學(xué)板書設(shè)計
3.4力的合成與分解     一、           平行四邊形定則 力的分解 矢量和標(biāo)量
9.課時作業(yè)設(shè)計
本節(jié)后面的練習(xí)與應(yīng)用習(xí)題以及由此得出來的拓展題
10.課時反思性教學(xué)改進(jìn)
本課利用實驗教學(xué)。理論聯(lián)系實際，但在實驗中，學(xué)生探究到的合力和分力之間的關(guān)系可能只是一個近似的平行四邊形，甚至是一些其他圖形。請學(xué)生分析造成的原因，將自己的想法與其他同學(xué)交流

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