視頻標簽：力的合成和分解

所屬欄目：高中物理優質課視頻

視頻課題：高中物理部編版新教材課堂教學優質課比賽必修一第三章《3.4 力的合成和分解》陳（蕪湖附屬學校）

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高中物理部編版新教材課堂教學優質課比賽必修一第三章《3.4 力的合成和分解》陳盛楠（北京師范大學蕪湖附屬學校）

3.4 力的合成和分解（導學案）（第一課時）
知識點 1　合力和分力
1．共點力
幾個力如果都作用在物體的____________，或者它們的作用線________________，這幾個力叫作共點力。
2．合力與分力
假設一個力單獨作用的________跟某幾個力共同作用的________相同，這個力就叫作那幾個力的___________，這幾個力叫作那個力的____________。
3．合力與分力的關系
合力與分力之間是一種____________的關系，合力作用的____________與分力___________相同。
知識點 2　力的合成和分解
1．力的合成：求________________的過程。
2．力的分解：求________________的過程。
實驗：探究兩個互成角度的力的合成規律
你選擇的實驗器材有：
 
你的實驗方案草圖：
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3．實驗結論：____________：在兩個力合成時，以表示這兩個力的有向線段為_________作____________，這兩個鄰邊之間的_____________就代表合力的________和_______。
4.合力與分力間的大小關系
當兩分力F₁、F₂大小一定時
(1)兩力方向________時合力最大：F＝________，方向與兩力同向；
(2)兩力方向________時合力最小：F＝________，方向與兩力中較大的力同向。
(3)兩力夾角為θ時，合力隨θ的增大而_____，合力大小的范圍是：____________。
(4)合力可能_____某一分力，可能_____某一分力，也可能與某一分力大小_____。
5．兩個以上共點力的合力的求法
先求出任意兩個力的____，再求出這個合力與第三個力的合力，直到把_____________都合成進去，最后得到的結果就是這些力的合力。
課堂練習
射箭時，若剛釋放的瞬間弓弦的拉力為100 N，對箭產生的作用力為120 N，其弓弦的拉力如圖乙中F₁和F₂所示，對箭產生的作用力如圖乙中F所示．弓弦的夾角應為(　 　)
                             
．53°      B．90°     C．106°　  D．120°


 
 
 
 

教   學   設   計
 
 
 
《力的合成和分解》
 
 
            
 
 
 
 
 
人民教育出版社（2019）高中《物理》必修 第一冊 第三章第4節
力的合成和分解
【課標分析】
《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》要求為“通過實驗，了解力的合成與分解，知道矢量和標量。”該條目要求學生通過實驗對力的合成與分解的學習應達到理解的水平，并能用力的合成與分解分析日常生活中的問題，這體現了關注物理與生產、生活的聯系。
【教材分析】
本節為人教版物理必修第一冊第三章相互作用——力的第4節力的合成和分解，本節研究的是力的等效替代關系，通過實驗探究，得出力的平行四邊形定則。新教材將“力的合成”和“力的分解”整合成“力的合成和分解”，突出“相互作用”主題線索的物理核心概念和規律，注重物理內容的完整性和基礎性；突出“科學思維”的邏輯性和完整性，關注“等效”思想方法的體驗；平行四邊形定則是矢量運算普遍遵循的法則，而矢量運算貫穿高中物理始終。因此，本節內容為以后學習速度、速度變化，動量、動量的變化等矢量及其運算奠定了基礎，它具有承上啟下的作用。本節內容應安排2個課時，第1課時需完成合力與分力概念及其等效替代關系等物理觀念的深度建構，分小組經歷兩個互成角度的力的合成規律的科學探究過程。第2課時再完成力的合成和分解規律的深入理解和實踐應用。
【學情分析】
本節教學設計面向高一學生，他們在初中物理中，學習了同一直線上力的合成。“代數算術法則”這個前概念對本節“平行四邊形定則”等物理觀念的建構產生負遷移。同時，學生在第一章初步接觸過位移矢量合成，也為本節課學習矢量運算法則奠定基礎，起到正遷移的作用。
【教學目標】
1、深度建構合力與分力以及等效替代關系的概念，形成正確的物理觀念。
2、分小組經歷兩個互成角度的力的合成規律的科學探究全過程，培養學生設計實驗、觀察實驗現象、探索規律、歸納總結等研究問題的方法和能力。
3、在活動中培養學生嚴謹的科學態度、團結協作的精神，使用物理觀念解釋生活現象、解決實際問題的科學思維。
 
【教學重難點】
教學重點：
1、深度建構合力與分力的概念及其等效替代關系
2、探究兩個互成角度的力的合成規律
教學難點：
平行四邊形定則規律的探究過程
【教學資源】
智慧教育云平臺（微云服務器1臺、教師平板電腦1臺、學生平板電腦24臺）、PPT演示文稿
教具：超市購物籃、兩箱牛奶、彈簧測力計（1個）、細繩套、鉤碼
學具：一體機（4臺）、DIS數據采集器、DIS力學傳感器（8個）、掛鉤（4個）、學案（24份）、橡皮條（8根）、小購物籃模型（4個）、細繩套（8根）、量程5N的彈簧測力計（8個）、力的合成和分解實驗板（4個）（改進學具）、刻度尺、三角板、量角器、鉛筆學生自備。
【教學策略】

1. 智慧課堂 “云互動”策略。

（1）基于智慧課堂全程跟蹤探究活動，即時推送學習任務，對學生當堂建模、實驗探究、反思研討過程在線及時處理反饋，發布個性化的講解，確保探究活動的針對性。
（2）課堂現場錄制微課，學生根據需要課下隨時觀看，實現了對課堂教學的延伸，促進學生的個性化發展。
2、“循環遞進式探究”教學法。
設置問題串，通過對比、實驗（分組）、建模實現教學目標。
3、以學生主動探究為主，讓學生經歷了“設計——改進——實驗——分析”的過程，情景導入，任務驅動，問題嵌入，活動貫穿，促進深度度習。
【課時安排】1課時
 
【教學流程圖】

【教學過程】
（一）情境體驗，構建概念
1、情境體驗：
活動一：邀請兩位女同學一起提超市購物籃提起使其在空中處于靜止狀態

問題：兩位女同學的力F₁、F₂ 有什么特點？

1. 建構概念：

一、共點力的概念
活動二：邀請一位男同學將同一個超市購物籃提起使其在空中處于靜止狀態
問題：男女同學都能使超市購物籃在空中保持靜止狀態，兩位女同學的力F₁、F₂ 和一位男同學力F之間有怎樣的關系呢？
二、合力和分力的概念
活動三：深挖概念，理解等效
問題1：合力和分力共同作用效果相同（等效），力會產生哪些作用效果呢？到底什么是等效呢？判斷下列情境是否等效。

1. 圖片展示：拉拉力器

問題2：兩位女老師拉拉力器與一位男老師拉同一個拉力器的力等效嗎？
學生分析，教師引導：拉力器一端固定另一端必須拉到同一位置才等效
2、師生互動：老師一個人將超市購物籃提緩慢提起和老師和一位男同學一起將這個購物籃提起
問題3：購物籃被提起過程中一個人的力和兩個人的力等效嗎？
追問：那購物籃處于怎樣的狀態下，我們最容易實現和判斷一個力和兩個力是等效的？
學生分析，教師引導：購物籃在處于空中靜止狀態下。
問題4：分力和合力之間是怎么樣的關系呢？
力的合成和分解和定義：在物理學中，我們把求幾個力的合力的過程叫作力的合成，把求一個力的分力的過程叫作力的分解，這兩個過程互為逆過程。
基于核心素養的設計意圖：提超市購物籃相比書本上提水桶更加貼近當今學生的日常生活，讓學生通過親身體驗和觀察，激發學生的學習興趣，喚醒了學生的已有經驗。利用問題嵌入，活動貫穿，深度建構等效的物理內涵，實現深度學習，明確效果相同的力才能夠相互替代，為接下來學生正確設計實驗方案做鋪墊。
（二）集思廣益，設計實驗
活動一：引出探究問題
邀請兩位女同學一起提超市購物籃使其在空中靜止，多次改變兩力之間的夾角，說出手臂的感受
提出問題：合力一定時，分力的大小和夾角是否有關，引出本節課探究互成角度的分力和合力的關系，即探究互成角度的二力合成的規律。
任務一：設計方案
活動二：教師引導，引發探討
引導提問：探究合力和分力關系時，合力和分力應滿足什么條件？如何滿足？
追問1：如何定量描述合力和分力關系？
追問2：使用什么器材測量力的大小？
追問3：如何確定力的方向？
教師引導，組間集思廣益共同解決設計方案過程中遇到的共性問題。
活動三：選擇實驗器材，展示實驗草案
教師提供開放的實驗器材（如下圖），小組討論自主選擇器材，畫出實驗方案草圖拍照上傳，各小組長匯報選擇的實驗器材及實驗方案。


活動四：組間互評，改進實驗方案
組間互評實驗方案，相互改進，探討減小誤差的方法，教師總結評判，形成最終方案。
智慧課堂平臺的提問功能：將各組討論后的實驗設計方案進行收集（學生平板拍照、上傳）、小組長講解，組見對比、交流、教師反饋。通過對比展示，發現問題，改進實驗方案，最終確定實驗方案。
（三）科學探究，提煉規律
任務二：分組實驗，收集證據
為了避免實驗結論的偶然性，教師建議四個小組取不同的夾角（兩組銳角，兩組鈍角）分組進行實驗，觀察記錄分力和合力的圖示。
教師巡回指導，及時幫助學生糾正錯誤，適時的引導點撥，引導學生做好數據記錄，提示學生思考分力和合力的圖示之間有什么關系？
任務三：分析論證，得出結論
教師引導分析論證：合力在哪里？靠近哪一個分力？它們之間有沒有定量的關系？提示學生問題已轉化成數學上線段方位和大小之間的關系問題，方法是可以沿端點連線做輔助線，學生操作連起來像平行四邊形。如果一個組得出像平行變形可能是偶然，但四個組分別實驗得出同一個結果則說明力的合成與平行四邊形有著某種必然聯系。它真的是平行四邊形嗎？如何驗證？
學生跟隨教師的思路共同分析，以兩個分力的有向線段為鄰邊畫出平行四邊形與連接端點的四邊形進行對比，并把實驗結果拍照上傳。
師生共同分析，得出結論：在兩個力合成時，以表示這兩個力的有向線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個鄰邊之間的對角線就代表合力的大小和方向。這個規律叫作平行四邊形定則。
教師提醒：上述實驗中如果先用F拉到O點與兩個力F₁、F₂產生效果相同，則F₁和F₂可以看成的兩個分力，這就變成了探究“力的分解規律”實驗，力的分解也遵從平行四邊形定則。
智慧課堂平臺的拍照答題功能：將各組的實驗結果進行收集（學生平板拍照、上傳）、教師進行對比講解，反饋、交流共同得出結論。
拓展活動：科學思維，提升拓展
問題1：F₁、F₂大小一定,夾角增大,合力如何變化? 合力什么時候最大,什么時候最小?合力的范圍如何?

問題2：多個力作用在一個物體上時如何求合力？
逐次合成法：先求出兩個力的合力，再求出這個合力跟第三個力的合力，直到把所有的力都合成進去，最后得到的結果就是這些力的合力。
基于核心素養的設計意圖：教師引導學生經歷科學探究的重要環節，體會科學探究的樂趣。教師提供開放型實驗器材，學生自由選擇，小組展示，組間對比、互評，借助智慧云平臺，師生互動全面、高效、及時，學生深度參與課堂，學生經歷了“設計——改進——實驗——分析”的過程，增強了實踐意識，感受到合作探究的樂趣，提升了探究能力,鍛煉了科學思維，學習主動性得到提升，對平行四邊形定則認識更加深刻。
（四）學以致用，回歸生活
課堂練習
射箭時，若剛釋放的瞬間弓弦的拉力為100 N，對箭產生的作用力為120 N，其弓弦的拉力如圖乙中F₁和F₂所示，對箭產生的作用力如圖乙中F所示．弓弦的夾角應為(　C　)
                                              A．53°　　     B．90°　    
　                  C．106°　      D．120°
 

智慧課堂平臺的提問功能：學生獨立選擇并提交答案，教師端數據統計學生答題情況，針對出現的問題及時反饋，提高了教學活動的針對性。

智慧課堂平臺的錄制功能：教師針對錯誤選項講評題目的分析過程，并錄制微課，即時推送，將斯蒂文鏈圈等物理學史拓展資源推送給學生，可供學生課下反復觀看學習，實現個性化教學。
基于核心素養的設計意圖：本環節體現了“由生活走向物理，由物理走向社會”的理念，讓學生體會到課堂上的物理知識與我們的生活緊密相連。通過實際問題的解決，體會到了運用所學知識解決實際問題的樂趣，同時增強了實踐意識，深化了物理觀念，發展了科學思維。
借助智慧云平臺，師生互動全面、高效、及時，學生深度參與課堂，及時發現學生問題，教師有針對性講解批注，并把講解過程錄成微課，將拓展性資料推送給學生，可供學生課下反復觀看學習，實現個性化教學。
（五）課堂小結
引導學生談談本節課的收獲
（六）課后拓展
1、觀看老師推送微課，查閱平行四邊形定則發現歷程的相關資料；
2、預習力的分解
 
【板書設計】
§3.4力的合成和分解
一、共點力
二、合力和分力
1.定義：
2.關系：等效替代
三、探究互成角度力的合成規律
結論：平行四邊形定則
 
【教學反思】
 

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