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1、2022年高一物理 第二章 B 力的合成教案 滬科版
一、教學(xué)任務(wù)分析
力的合成是在學(xué)習(xí)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(xué)問題的一個重要方法,是以后學(xué)習(xí)牛頓運動定律的基礎(chǔ)之一,也是中學(xué)階段其他矢量運算的基礎(chǔ)。力的合成是本章教學(xué)的重點。
學(xué)習(xí)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(xué)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(xué)生親身體驗的基礎(chǔ)上,教師用DIS實驗演示,為學(xué)生進一步的探
2、究搭建一個臺階,再引導(dǎo)學(xué)生通過實驗探究,歸納出平行四邊形定則。
通過學(xué)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(shè)計強調(diào)學(xué)生的參與和親身體驗,在學(xué)習(xí)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(yīng)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(xué)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
3、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(xué)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(xué)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(xué)習(xí)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(xué)態(tài)度。
三、教學(xué)重點和難點
4、
探究并理解力的平行四邊形定則。
四、學(xué)習(xí)資源
1、學(xué)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(xué)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(xué)設(shè)計思路
本設(shè)計包括共點力和力的合成兩部分內(nèi)容。
本設(shè)計的基本思路是:借境
5、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(xué)生實驗探究,歸納得出平行四邊形定則;通過學(xué)生制作平行四邊形模型深化對力的合成的理解。
本設(shè)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(xué)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(xué)生的猜想提供幫助;進而引導(dǎo)學(xué)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(shè)計強調(diào)學(xué)生自主探究和
6、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(xué)方法的教育,重視學(xué)生合作意識、團隊協(xié)作精神和實事求是的科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)。
完成本設(shè)計的內(nèi)容約需2課時。
六、教學(xué)流程
1、教學(xué)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(xué)生
實驗
等效
替代
合成分解
問題I
設(shè)問
共點力
2、教學(xué)流程說明
活動Ⅰ 模擬“拔鼎”
模擬“泗水拔鼎”的讓多組學(xué)生參與提杠鈴片
7、,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(shè)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(shè)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(xué)生親身體驗的基礎(chǔ)上,直接猜想兩共點分力與合力的關(guān)系,對學(xué)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(xué)生的猜想提供幫助,為進一步的探究鋪設(shè)臺階。
活動Ⅱ 學(xué)生實驗
在猜想的基礎(chǔ)上,通過學(xué)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
8、
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(xí)初步會用圖示法和計算法求合力。
活動Ⅳ 自制模型
通過學(xué)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(xué)主要環(huán)節(jié) 本設(shè)計可分為三個主要的教學(xué)環(huán)節(jié):
第一環(huán)節(jié),情景導(dǎo)入,借境激疑。從教材“泗水拔鼎”故事情景入手,讓學(xué)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(xué)生親身體驗的基礎(chǔ)上,用實驗的方法探究兩個共點的分力與合力的關(guān)系。教
9、師通過DIS實驗演示,為學(xué)生進一步的探究搭建一個臺階,再引導(dǎo)學(xué)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(xué)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(dǎo)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(xué)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(xué)
10、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(xué)們心中產(chǎn)生。真的沒有辦法提起來嗎?
(2)再請兩位女同學(xué)也來試試。鼓勵女同學(xué)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(xué)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(xué)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)
11、觀察了三組同學(xué)“拔鼎”過程,每位同學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)還有什么想法和問題?
同學(xué)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
12、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(xué)們邊做邊尋找答案。
學(xué)生活動:兩個學(xué)生做一套實驗,有許多組配合好,一同學(xué)拉兩彈簧秤,另一同學(xué)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
13、多組不知如何等效替代,在教師輔導(dǎo)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(xué)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(xué)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(xué)生都記下合力大小及不同組分力的大小在
14、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(dǎo)學(xué)生猜想分力與合力的關(guān)系。
學(xué)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(xué)生一起動手作力的圖示,尋找力的合成的規(guī)律。
部分學(xué)生提出:合力好像是以兩個
15、分力作平行四邊形后的對角線。(有此猜想的學(xué)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(xué)生實驗:學(xué)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(dǎo)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(xué)態(tài)度受到認同;
學(xué)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
16、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(xùn)練與應(yīng)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(xué)生在制作和研究平行四邊形模型過程中結(jié)束本課學(xué)習(xí)。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(xùn)練與應(yīng)用題,并思考求解合力各種方法的優(yōu)劣?