2019-2020年高一物理 第二章 B 力的合成教案 滬科版.doc

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2019-2020年高一物理 第二章 B 力的合成教案 滬科版 一、教學任務分析 力的合成是在學習了生活中常見的力之后，從等效的角度對兩個力作用效果所遵循規(guī)律的深入探究。力的合成是解決力學問題的一個重要方法，是以后學習牛頓運動定律的基礎之一，也是中學階段其他矢量運算的基礎。力的合成是本章教學的重點。 學習本節(jié)內(nèi)容需要的知識有：力的矢量性、力的三要素、力的圖示和等效的思想方法。 從教材“泗水拔鼎”故事情景入手，讓學生通過模擬“拔鼎”（即提杠鈴片）的游戲提出問題，感悟等效思想，建立“共點力”、“合力與分力”、“合成與分解”等概念。 在學生親身體驗的基礎上，教師用DIS實驗演示，為學生進一步的探究搭建一個臺階，再引導學生通過實驗探究，歸納出平行四邊形定則。 通過學生制作平行四邊形模型，探究合力與分力的大小關(guān)系，加深對平行四邊形定則的認識，完成對“泗水拔鼎”等實際問題的解釋。 本設計強調(diào)學生的參與和親身體驗，在學習過程中感受等效等思想方法，通過對簡單實際問題的研究，知道力的合成在實際中的應用，從而自覺聯(lián)系生活、生產(chǎn)和科技實際，激發(fā)求知欲望和研究周圍事物的興趣。 二、教學目標 1、知識和技能 （1）知道合力與分力。 （2）知道共點力，理解共點力的合成。 （3）會用平行四邊形定則求共點力的合力。 （4）會用計算法求相互垂直二力的合力。 2、過程和方法 （1）通過模擬“泗水拔鼎”情景，用一個力等效地替代兩個力，在建立合力與分力，力的合成與分解等概念的過程中，感受等效替代這一物理方法。 （2）通過DIS實驗演示，猜想互成角度二力合成的規(guī)律，再利用學生實驗探索研究，最終獲得力合成的平行四邊形定則的過程，認識探究物理規(guī)律的基本環(huán)節(jié)：猜想→實驗→結(jié)論。 （3）通過學生自制平行四邊形模型的過程，感受物理實驗在解決具體問題中的作用。 3、情感、態(tài)度和價值觀 （1）通過參與“泗水拔鼎”活動，提高興趣，感悟生活中處處有物理，激發(fā)探究的興趣和學習的熱情。 （2）通過小組協(xié)作完成實驗探究和實驗結(jié)果的分析與互評，激發(fā)團隊協(xié)作精神和實事求是的科學態(tài)度。 三、教學重點和難點 探究并理解力的平行四邊形定則。 四、學習資源 1、學生實驗器材 (每兩人一套，共26套):。 （1）畫圖板、橡皮筋、彈簧秤(2個)、三角尺、白紙、繩套、鉛筆。（裝置參考教材例圖） （2）拴兩根線的200g鉤碼。 （3）自制平行四邊形模型（如圖1）。5條塑料片、4對小螺絲、螺帽。（材料可有學生自備，參考教材例圖） 2、演示實驗器材 （1）30kg的杠鈴片和兩根長繩。 （2）DIS實驗裝置（如圖2）：數(shù)據(jù)采集器、兩個力傳感器固定在力合成演示儀上、鉤碼； 3、自制powerpoint幻燈片 五、教學設計思路 本設計包括共點力和力的合成兩部分內(nèi)容。 本設計的基本思路是：借境激疑→實驗探究→實際運用。即借“泗水拔鼎”故事之景，建立共點力的概念，引出等效概念和力的合成問題；通過DIS實驗演示和學生實驗探究，歸納得出平行四邊形定則；通過學生制作平行四邊形模型深化對力的合成的理解。 本設計要突出的重點和要突破難點是：探究并理解力的平行四邊形定則。方法是：借“泗水拔鼎”故事之景，讓學生通過模擬“拔鼎”（即提杠鈴片）的游戲，提出“共點力”、“合力和分力”、“力的合成與分解”的概念，感悟等效思想；通過用DIS實驗演示相互垂直的二力合成，并提供多組數(shù)據(jù)為學生的猜想提供幫助；進而引導學生通過實驗探究，歸納得出平行四邊形定則，從而突出重點，并突破難點。 本設計強調(diào)學生自主探究和親身感受，重視概念、規(guī)律的形成過程以及伴隨這一過程的科學方法的教育，重視學生合作意識、團隊協(xié)作精神和實事求是的科學態(tài)度的培養(yǎng)。 完成本設計的內(nèi)容約需2課時。 六、教學流程 1、教學流程圖 活動Ⅳ 自制 模型 活動III 分析 解釋 平行四邊形定則 合力范圍 求 合力 情景I DIS演示 實驗 活動I 模擬 “拔鼎” 合力 分力 活動II 學生 實驗 等效 替代 合成分解 問題I 設問 共點力 2、教學流程說明 活動Ⅰ 模擬“拔鼎” 模擬“泗水拔鼎”的讓多組學生參與提杠鈴片，引起對“泗水拔鼎”失敗原因的思考，不同的人提起杠鈴片的效果是相同的，提出“共點力”、“合力和分力”、“力的合成與分解”的概念。 問題Ⅰ 設問 在肯定提起杠鈴片的效果相同的同時，觀察不同組別在提杠鈴片時的差異，設問：合力與互成角度的兩個分力間有什么關(guān)系？ 情景Ⅰ DIS演示實驗 在學生親身體驗的基礎上，直接猜想兩共點分力與合力的關(guān)系，對學生來說難度很大。為此教師用DIS實驗，演示相互垂直的二力合成，提供多組數(shù)據(jù)為學生的猜想提供幫助，為進一步的探究鋪設臺階。 活動Ⅱ 學生實驗 在猜想的基礎上，通過學生實驗進一步探究，加以驗證，最后歸納得出平行四邊形定則。 活動Ⅲ 分析、解釋 完成對本節(jié)課開始的疑問“泗水拔鼎”等實際問題的解釋，并通過練習初步會用圖示法和計算法求合力。 活動Ⅳ 自制模型 通過學生自制平行四邊形模型，探究合力與分力的大小關(guān)系，加深對平行四邊形定則的認識，此部分可根據(jù)實際情況，加以調(diào)控。若時間緊張可作為作業(yè)，在課后進行。 3、教學主要環(huán)節(jié) 本設計可分為三個主要的教學環(huán)節(jié)： 第一環(huán)節(jié)，情景導入，借境激疑。從教材“泗水拔鼎”故事情景入手，讓學生在模擬“拔鼎”（即提杠鈴片）的游戲提出問題，感悟等效思想，弄清“合力和分力”、“合成與分解”概念。 第二環(huán)節(jié)，實驗探究，尋求規(guī)律。在學生親身體驗的基礎上，用實驗的方法探究兩個共點的分力與合力的關(guān)系。教師通過DIS實驗演示，為學生進一步的探究搭建一個臺階，再引導學生通過實驗探究尋求結(jié)論。 第三環(huán)節(jié)，自主活動，運用規(guī)律。讓學生制作平行四邊形模型，進而探究合力與分力的大小關(guān)系，加深對平行四邊形定則的認識，完成對“泗水拔鼎”等實際問題的解釋。 七、教案示例 （一）情景導入，借境激疑 情景 用powerpoint幻燈片顯示漢代石刻畫像“泗水拔鼎”情景，配《水經(jīng)注?泗水》文字記載。疑問：拔鼎真的如此困難嗎？ 耳聽為虛，眼見為實，請同學們自己來試一試！模擬“泗水拔鼎”情景：在中間走廊里放一只大水桶，桶中放著一個30千克的杠鈴片，將其系在一根長長的繩子中間，地上事先畫出兩條紅線代表河岸。 學生活動 (1)請兩個子較大的男生自告奮勇，站在紅線外費很大勁沒有拉起杠鈴片(力圖示見圖一)，成功模擬了“泗水拔鼎”情景，“為什么拔不起來呢？”的疑問會在同學們心中產(chǎn)生。真的沒有辦法提起來嗎？ （2）再請兩位女同學也來試試。鼓勵女同學勇敢上來接受挑戰(zhàn)，提醒并允許她們站到河中試試，她們縮短繩子提起杠鈴片(力圖示見圖二)，同學們都為她倆叫好。 （3）要想一個人提起杠鈴片行嗎?再請第一次上來過的一個男同學將杠鈴片豎直向上提起(力圖示見圖三)。 F1 F2 圖一 F 圖三 F1 F2 圖二 （powerpoint幻燈片顯示三次“拔鼎”的力的圖示） 觀察了三組同學“拔鼎”過程，每位同學也可模擬上述三圖情景拉桌上鉤碼進一步加以體驗，每位同學不斷變換兩拉力的夾角，用手指感覺力的大小。 經(jīng)過這一系列活動后，提示同學注意：上述“拔鼎”的兩個力雖然沒有作用于杠鈴片上的同一點，但它們的作用線卻相交于同一點。物理學中稱 板書 作用于物體上的同一點，或者力的作用線可以交于一點的力稱為共點力 教師接著問同學還有什么想法和問題？ 同學們相互交流感受與想法：一個力可以產(chǎn)生與兩個力共同作用時一樣的效果。 引入課題：其實很多情況下，存在幾個力同時作用在一個物體上的情況，我們很想了解怎樣用一個力等效地替代這些力共同作用的效果，物理上稱這一過程為“力的合成”。 F2 F1 F 等效替代 圖四 板書 力的合成 兩個力拉杠鈴片可用一個力拉來 替代，因為它們作用效果相同。 powerpoint幻燈片顯示（如圖四所示）。 板書 1．合力與分力 powerpoint幻燈片顯示小結(jié)：幾個力的作用效果與一個力的作用效果相同，這一個力就等效為那幾個力的合力，那幾個力就可看作這一個力的分力。 提問：若用兩個彈簧秤拉畫圖板上橡皮筋，如何用一個彈簧秤完成等效替代?請同學們邊做邊尋找答案。 學生活動：兩個學生做一套實驗，有許多組配合好，一同學拉兩彈簧秤，另一同學就記下橡皮筋結(jié)點所到位置，而后用一彈簧秤將橡皮筋拉到該位置來等效替代。也有許多組不知如何等效替代，在教師輔導下完成。 強調(diào)合力與分力作用的等效性，若作用效果不一樣不能盲目替代。 板書 2．力的合成與分解 powerpoint幻燈片我們把求幾個力的合力的方法叫做力的合成，而把一個力分解成幾個分力的方法叫做力的分解。 （二）實驗探究，尋求規(guī)律 兩個共點的分力與合力之間有什么樣的關(guān)系呢?（可結(jié)合“泗水拔鼎”的模擬過程和前面學生的提出的問題，提出此問題） 板書 3．研究共點的兩力與合力的關(guān)系 請同學們在畫圖板上用彈簧秤拉橡皮筋，觀察合力與分力的關(guān)系，提出你們的猜想和實驗驗證的方法。兩人一組，相互配合用彈簧秤拉橡皮筋，大多學生都記下合力大小及不同組分力的大小在比較研究，大多猜想集中在分力之和大于合力等力的數(shù)值關(guān)系；也有提出分力夾角越大，合力越小的定性結(jié)論。 請大家看DIS實驗演示，從數(shù)據(jù)中是否有所啟發(fā)? DIS實驗演示：掛同一重物，改變兩個分力的方向，但保持兩分力夾角為90度，記錄幾組兩分力大小的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)兩分力的平方和不變，引導學生猜想分力與合力的關(guān)系。 學生猜想：從數(shù)據(jù)看好像滿足勾股定理。 教師提示：請大家注意力是矢量，不僅有大小還有方向性，我們可以用力的圖示來表示力的大小和方向，下面畫出合力與分力的圖圖示，感覺一下看看有沒有新的發(fā)現(xiàn)。 教師板書演作圖過程，學生一起動手作力的圖示，尋找力的合成的規(guī)律。 部分學生提出：合力好像是以兩個分力作平行四邊形后的對角線。（有此猜想的學生只是一部分。） 下面我們就用桌上器材再做實驗，畫出兩個分力與合力的圖示，找找看是否真有這樣的關(guān)系。 學生實驗：學生利用實驗桌上的器材進行實驗(約10分鐘)。 powerpoint幻燈片顯示實驗步驟，并強調(diào)分力與合力間的等效性。在班中巡視，進行個別輔導和答疑，選擇具有代表性的投影出來全班交流評價： (1)對角線與合力相差不大的，受到大家認同。 (2)對角線與合力偏離較大，大家一起找原因。 (3)對角線與合力完全重合的，大家提出質(zhì)疑，當場發(fā)現(xiàn)有問題，嚴謹?shù)目茖W態(tài)度受到認同； 學生找到規(guī)律，總結(jié)出力的平行四邊形定則 板書 4.平行四邊形定則 powerpoint幻燈片平行四邊形定則：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F1，F(xiàn)2所夾的對角線來表示。 （三）自主活動，運用規(guī)律 （1）對“泗水拔鼎”問題進行解釋。 (2) 共同完成P52訓練與應用中的第（2）、（4），初步會用圖示法和計算法求合力。 自主活動：兩人一組合作，用桌上的膠木片、螺絲、螺帽制作一個平行四邊形模型，并運用平行四邊形模型感悟：分力間夾角從0度——180度變化時，合力的方向和大小的改變。 學生在制作和研究平行四邊形模型過程中結(jié)束本課學習。繼續(xù)制作平行四邊形演示儀，標上刻度，體會分力與合力均關(guān)系。 （四）作業(yè)布置，鞏固提高 （1）請大家分組討論當分力大小一定時，隨分力間夾角變化合力大小的變化關(guān)系，并找出合力的范圍。 （2）完成適量訓練與應用題，并思考求解合力各種方法的優(yōu)劣？