聯系本站客服加+微信號15139388181 或QQ：983228566 |
視頻標簽：力的合成
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：教科版高一物理必修一第三章力的合成-北京市優課
本視頻配套資料的教學設計、課件 /課堂實錄及教案下載可聯本站系客服
指導思想與理論依據
高中物理課程是普通高中自然科學領域的一門基礎課程，旨在落實立德樹人根本任務，進一步提高學生的物理學科核心素養，為學生的終身發展奠定基礎，促進人類科學事業的傳承與社會的發展。本節課將重點培養學生從實際問題經過理想化抽象出物理模型的建模過程，經歷科學探究過程并用獲得的知識解決實際問題。
教學背景分析
教學內容：
本節使用的教材是教科版普通高中課程標準實驗教科書《物理》（必修1）第2章第5節。本節內容是在學生學習了力的圖示、重力、彈力、摩擦力等相關力學知識的基礎上，進一步學習力的運算法則。本節課從一個震撼的放飛超大風箏視頻入手，先建構模型，借助這個模型介紹相關各概念，運用等效替代的觀點定性分析了合力與分力的關系，逐漸滲透運動與相互作用的觀念，然后在遞進問題啟發下，學生完成科學探究過程，探究合力與分力的關系，學生切身體會合力與分力之間的量值關系，不再是簡單的代數運算，而是遵從平行四邊形定則這一普遍的矢量運算法則。對培養核心素養中的科學探究起到積極的作用。“力的合成”這一節為后續的速度、電場強度等矢量運算奠定了基礎，對學生認識到平行四邊形定則是矢量運算的基本方法，起到了奠基的作用。
2
學生情況：
高一學生已經學習了力的三要素、力的圖示等物理知識和有關平行四邊形的幾何知識，但是他們剛剛接觸矢量，對矢量的運算沒有任何感性認識，沒有任何生活經驗可供借鑒，他們習慣于標量的代數運算，即使學習了位移、速度、加速度等矢量，也不涉及到矢量運算，而是通過規定正方向將矢量運算變成了簡單的加減問題，沒有觸及矢量運算。同時有些學生幾何知識遷移能力較差，對力的平行四邊形定則的應用往往不習慣,學生構建模型也是難點！
意識到學生在這些問題中的困難，本節課引課從放飛大風箏開始，引導學生從實際風箏中取出一對對稱的力來研究從而簡化問題，建立物理模型，學生經歷這個實物到模型的構建過程，初步了解簡化和理想化的模型建構過程，提高了科學思維。
提高學生的核心素養中的科學探究能力是本節課的一個核心內容，本課以拉伸橡皮筋實驗為研究載體，不給學生設計具體明確的目標和路線，而是以問題引導學生自己猜想、討論交流設計實驗方案、實施、展示實驗結論、同學質疑、改進實驗方案、實施、再質疑、再改進、最終形成完整有效的實驗方案完成探究，在這樣的探究過程中，學生經歷了真正的探究過程，提高了探究能力。
學生在核心內容中的實驗進階有以下三處進階難點：
（1）對“等效”（力的作用效果相同）的理解及“等效”在橡皮筋伸長中的具體體現 （2）從關注描述力的大小轉移到關注描述力的方向
（3）如何描述力的方向并用力的圖示把力的大小和方向都準確描述出來
針對階（1）教學策略是：觀察一端固定的橡皮筋被拉伸，學生小組討論，再親自動手操作驗證自己的想法后到黑板展示，其他同學點評、質疑、改進，最終提出簡單準確的保證等效的方法。如：有的同學想用尺子量兩次橡皮筋的長度相等來保證等效，同學質疑：測量存在誤差，很難保證兩次相等，還有向不同方向拉橡皮筋相同的長度是否“等效”？最終同學提出記錄橡皮筋固定端和末端位置（用筆點點）來保證等效，采用不同的拉伸方式，只要保證橡皮筋的固定端和末端位置不變，就保證了力的作用效果相同，也就是“等效”，實質是力的作用使橡皮筋發生了相同的形變，熏陶了運動與相互作用的觀念。這樣通過點點的方法既簡單又準確，保證了不同施力方式的“等效”。
針對階（2）教學策略是：學生開始對合力與分力關系的猜想還是基于標量的概念，只猜想合力與分力大小之間的關系：合力是分力之和？合力與分力大小相等？等，順著學生的認知規律不過多干涉，學生設計實驗、小組討論、實驗驗證自己的猜想，發現找不到合力與分力的關系規律，這時提示同學，大家實驗中每組同學兩分力的夾角各不相同，每組同學得到的合力分力關系也各不相同，所以合力與分力的關系還可能跟什么因素有關呢？學生能想到跟力的方向有關，除了要記錄力的大小，還要記錄力的方向。如果還分析不出來要記錄力的方向，就提示同學力是矢量，我們剛才是不是忘記了什么重要因素沒有考慮？相信同學能成功突破難點，成功進階。
針對階（3）教學策略是：給同學充足的時間討論，發散思維，同學小組討論，想出很多辦法，一一展示，其他同學質疑改正，最終形成簡單準確的記錄方法。如：其中有一位同學的父親是木匠，他就想到把線涂上顏料，用彈線的方法記錄力的方向，此時同學質疑，拉起線的同時橡皮筋末端位置發生變化，不能保證等效了，再有，線彈到紙上的位置也不一定是剛才拉起線前線的位置，這樣記錄不準確。等等。經歷這樣的發散思維想辦法、質疑、改進、最終形成簡單準確的記錄力的大小和方向的方法，相信學生能成功進階。
3
教學目標
1.學生經歷合力、分力、共點力、力的合成等概念的構建過程，學生明確等效的概念并體會這是物理學中一種研究方法——等效代替法，逐步形成物理觀念
2.學生通過探究互成角度的兩個共點力的合成方法——平行四邊形定則的過程，體會科學探究的具體過程：提出問題猜想、設計實驗獲得證據、小組交流展示、同學質疑改進、交流分享，最終形成一致的結論等環節。
3.學生通過獲得實驗真實數據的過程逐漸形成實事求是的科學態度，通過力的合成運用到實際生活中的過程體會學會物理知識解決實際問題的社會責任。
教學重難點
（一） 教學重點
1. 學生了解力的合成中的等效替代法，認識等效代替法的實際應用。
2. 學生通過對實驗探究的參與，認識互成角度的兩個力合成規律，得出平行四邊形法則。經過對物理現象的觀察、歸納提高科學探究能力 （二）教學難點
力的平行四邊形定則的實驗探究過程中如何正確理解“等效”并準確畫出力的方向和圖示。
問題框架
教學環節
學生活動 問題鏈
環節一
構建物理模型提出引課問題 由實物抽象為模型
合力
兩分力F1=100N
F2=100NF=?
如何由實際問題抽象出物理模型？
環節二
實驗探究
1.猜想合力與分力間的關系
合力
兩分力F1=100NF2=100NF=?已知兩個分力，猜測一下合力應該是多少呢？
如何驗證我們的猜想是否正確呢？（實驗驗證）
教學環節
學生活動 問題鏈
如何保證一個力是兩個力的合力？（同學想用尺子測量橡皮筋的伸長長度）
這個方法確定力的作用效果相同大家同意嗎？（同學提出不同的想法）
那應該怎樣操作能更準確的確定兩次力的作用效果相同呢？ （確定橡皮筋末端位置：點點）
同學展示小組討論結果，確定力的大小，各組匯報測量結果，驗證猜想是否正確？
發現只看力的大小并沒有什么規律，那么是不是在剛才的測量過程中我們遺漏了哪些重要的信息呢？
提示：力是矢量。既有大小又有方向。
2.小組設計實驗方案驗證我們的猜想
（1）如何確定兩次拉伸橡皮筋力的作用效果相同
小組討論 小組展示
同學質疑 提出新方案，點點
（2）再次實驗確定需要測哪些量，如何記錄
小組測力的大小 黑板展示
各組匯報數據驗證之前的猜測結果
5
教學環節 學生活動
問題鏈
（3）如何確定力的方向
同學一：沿繩畫線確定力的方向
同學質疑：畫出的線不直，方向確定不準
同學二改進：用尺子沿繩畫線（嘗試幾次發現總是比不直，不容易操作）
同學三改進：把線涂抹上顏料，拉起往紙上彈，可以確定線的方向
同學質疑：一拉動線會使線的位置變化，記錄力的方向會不準
同學四改進：在線上點兩個相距較遠的點，兩點確定一條直線。（很多同學驚呼“哦”，恍然大悟的感覺）
終于制定出比較完整的實驗方案，根據提示步驟完成探究實驗
通過一連串的提出辦法，質疑，改進，再質疑，在改進，終于大家想到了既方便有準確的確定力的方向的方法，同學們繼續思考，如何準確的圖示分力和合力，從而觀察他們之間的關系？
如何來記錄力的方向呢？
整合上述探究過程，完善實驗設計方案，按照提示小組完成探究實驗，繼續猜想合力與分力之間的關系？
教學環節 學生活動
問題鏈
（4）按照實驗方案利用力的圖示畫出合力與分
力，猜想合力與分力滿足的規律 小組展示 教師連輔助線引導學生猜想（學生看見輔助線后，馬上恍然大悟，猜想構成了平行四邊形！） 同學們經過認真的思考不能得
出合力與分力間的關系，教師
鏈接輔助線引導學生猜想合力
分力間有什么有趣的聯系？—
—出現了平行四邊形 3.經過改變二力的夾角等更多次的實驗得出結論：不論合力和分力如何變化，它們的圖示總是構成平行四邊形——兩個分力是鄰邊，合力是對角線。 這就是合力與分力所遵循的平行四邊形定則 同學們又一次猜想，怎么驗證
我們的猜想是否正確呢？
環節三 回扣解決 引課問題
在筆記本上利用平行四邊形定則求已知兩分力的合力
如果兩分力的夾角是600、300，
那么合力又是多少呢？
環節四 課堂小結
學生總結本節課學到的知識、科學思維的方法、科學探究的過程。
思考分力一定時，合力隨分力夾角變化的變化？制作一個動態變化的模型展示猜想結果？
一對對稱力的合成會求了，那么遷移類比求出風箏上所有提線的合力是多少？
7
教學流程示意
從學生身邊熟悉的實例入手引導多角度觀察事物
培養學生從實際問題中構建出物理模型
引導學生觀察事例理解分力、合力、共點力的概 念及等效代替的方法
實驗探究：合力與分力的關系。
猜想——實驗驗證——設計實驗方案——（小組討論）改進——確定步驟——實操——得出結論
感受科學探究過程，總結本節課的知識和方法
教學過程
教學過程
教學內容及教師活動
學生活動
設置意圖 時間安排
創設問題情境引入
1.欣賞秋天校園里美麗的紅楓葉樹
2.值日生怕秋天的風，但是風箏愛好者喜歡著呢
同一事物從不同角度觀察就有不同的結論，下面我們就從物理角度觀察一下這個風箏。
如果沒有這么多人還想放這個大風箏，可以用什么代替一群人來放風箏呢？
有的同學欣賞美
早值日同學內心獨白“這么多葉子一刮風掉地上我得啥時候能掃完呀！”
欣賞各式各樣的風箏 觀看多人放風箏視頻 情景一
情景二
感受同一事物不同角度認識，結果相差很多
學會多角度認識事物、多角度考慮問題
經歷概念的建構過程逐漸形成物理觀念
2分
8
教學過程
教學內容及教師活動
學生活動
設置意圖
時間安排 新課講授
汽車提供的一個力的作用效果與一群人各力的共同作用效果相同，這一個力叫做合力，這幾個力叫做分力 一．合力與分力
作用效果
合力 幾個分力 等效代替
二．共點力
觀察風箏上的提線的力： 右端：各力的作用點交于一
點
左端：力的作用線交于一點
回顧情景二，汽車的拉力相當于合力，風箏的提線拉風箏的蒙面的力相當于分力
如果汽車給的拉力過大，會把風箏的提線拉斷
提出問題：若每根提線所能承受的最大拉力為100N時，汽車最大可以提供多大的拉力？
三．力的合成
已知分力求合力的過程
四．建模
實際問題比較復雜，需要理想化簡化成物理模型進行研究
體會作用效果相同
明確等效代替
情景二
簡化成從研究一對對稱的力的合成入手
則所有提線對風箏的力相當于很多對這樣的力的合成問題，就能解決了。
粗略說相同的作用效果是：把風箏鼓起相同的程度，速度相同。 培養學生逐步形成物理觀念
經歷概念的建構過程逐漸形成物理觀念
體驗從實際情景逐步理想化簡化成物理模型的過程，培養學生建立物理模型的科學思維。
5分 6分
9
教學過程 教學內容及教師活動
學生活動 設置意圖
時間安排 實驗 驗證
五．互成角度的兩個共點力的合成
1.同學們猜一猜，合力與分力是什么關系呢？
2.請全班同學舉手表決贊同哪個觀點
3.提問：如何驗證猜想？
4.小組討論：設計實驗方案
5.友情提示： （1）器材
（2）如何找到一個合力與兩個分力（怎么保證一個力是兩個力的合力）
（3）如何記錄各力
6.小組展示
7.教師點評，肯定優點，改正缺點，補充不足。同學比較哪組同學設計的好，選出大家都認可的一組實驗進行操作
8. 同學記錄實驗數據，驗證猜想
9. 小組展示、教師補充點評
10.學生操作實驗驗證
可能的情況：
1.合力是分力之和為200N。（合力是分力之和？） 2.合力與分力相等為100N。（合力與分力相等？）
等等
通過實驗驗證猜想
同學帶著提示問題小組討論，設計實驗方案，確定采用彈簧秤拉橡皮筋的實驗，來探究合力與分力的關系。 小組派一名代表展示設計方案 小組派一名代表展示設計方案 開始實驗
記錄合力與分力的大小，比較分力的代數和是否等于合力。
研究簡化了的物理模型，體驗科學探究的過程
經歷： 1.猜想
2.實驗原理 3.選取實驗器材 4.制定步驟 5.完成操作 6.獲得證據 7.解釋交流 8.得出結論 科學探究過程，體會科學態度與責任 在教師的引導下，學生真正的完成科學探究的過程：提出問題 到設計實驗獲取證據到解釋交流再到獲得結論，在探究的過程中逐漸形成物理學科素養
10分
10分
10
教學過程 教學內容及教師活動
學生活動
設置意圖
時間安排
解決 引課 問題
小結 作業
11. 找同學交流實驗驗證猜想的結果
科學家當年也經歷了這個過程
12.提問：
（1）那合力與分力到底是什么關系呢？
（2）已知分力求合力滿足怎樣的運算法則呢？
（引導學生記錄方向 ）
13.驗證以分力為鄰邊作平行四邊形畫對角線，觀察對角線與合力
14.得出結論：
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的大小和方向可以用兩個分力所夾的對角線表示。
六．利用平行四邊形定則求合力，解決剛才的問題
總結本節課的收獲
1.收看學科群微課視頻復習 2．課本P62頁3、4題
3．做一做：用木片（或塑料片、硬紙板）制作平行四邊形模型，兩條鄰邊表示兩共點力，夾角可隨意改變，對角線表示合力。模型做好后，觀察當兩分力間夾角
從 0o 增大到180o
變化過程中，合力的大小和方向如何變化。
1.用力的圖示表示拉力，發現兩個分力相加不等于合力
2.合力不一定等于分力
只觀察大小好像沒有什么規律，說明我們剛才忽略了哪個重要因素？
記錄力的方向
小組討論：如何方便準確的記錄力的方向
小組討論：
根據畫出的合力與分力的力的圖示，繼續觀察、大膽猜想。
可能有同學會知道： 分力構成平行四邊形的對角線可以表示合力
由利用平行四邊形定則求一對對稱力的合力，類比遷移到求出風箏上所有提線的合力
學生畫力的圖示，利用平行四邊形定則求合力
總結合力隨分力夾角變化規律
1. 從知識上 2. 從方法上
真正從學生的認知出發，同學經歷猜想、實驗、得出結論、再猜想、在驗證的過程、真正體驗百折不撓的科學態度與責任 學以致用，通過解決實際問題檢驗學生的實際獲得 從知識、方法兩方面總結本節課的收獲，總結科學探究的過程、步驟
充分利用課余時間，落實所學知識，加深理解。
7分 3分 2分
12
課堂調查：書面寫出你在學習本節課時所遇到的困難，向教師提出較合理的教學建議。 我這樣評價我自己：
10 8 6 4 伙伴眼里的我：
10
8
6
4
老師的話：
注：1.得分為自評、互評、教師評總分之均值;
2. “我這樣評價我自己”、“伙伴眼里的我”以及“老師的話”都是針對課堂學習情況的概括性評判和描述。
本教學設計與以往或其他教學設計相比的特點
本節課是本著培養學生的物理科學素養進行的教學設計，主要通過幾個環節的設計培養學生的物理學科素養，真正做到了物理學科素養“落地”課堂，具體有以下特點。
1.重視物理建模。多年的教學經驗中我發現學生一直存在一個問題，特別是新課改之后，這個問題更是尤為突出：我們高中階段研究的物理問題許多是由實際問題經過簡化、理想化抽象出來的物理模型，學生恰恰不會由實際問題簡化、理想化抽象出物理模型，缺乏建模技能，導致思維僵化，問題情境一變就不會分析。所以本節課我設計了一個有一定難度的放大風箏的實際情境引課，適度增加這節課的難度。學生在經歷了把研究提線對風箏的多對對稱的力的合成問題簡化為研究一對對稱的力的合成問題的過程，體會了如何簡化；經歷忽略提線的質量、形變等因素影響，體會了如何理想化，經歷綜上所述兩個過程體驗了把實際復雜問題簡化、理想化抽象出物理模型的建模過程，有助于學生形成科學思維。
實際風箏及受力 拉風箏的提線給風箏很多對對稱的力 簡化出一對對稱的力求合力，其他
對稱的力可以類比這對力求合力
2.抓住“等效”的理解和具體操作。這也是以往教學中學生出現的問題，學生實驗操作時拉橡皮筋末端位置總是變化的，這節課我注意到了這點，讓學生充分發散思維，有同學提出可以通過測量兩次橡皮筋的長度相同保證等效，有同學質疑：測量存在誤差無法保證兩次真正等效，再說，即使兩次橡皮筋長度相同，但是方向如果不同也不能保證等效。同學提出改進意見：可以通過記錄橡皮筋末端位置來保證等效，通過在橡皮筋末端點點的方法既簡單有準確的保證了等效。同學在這樣的思維碰撞中共同進步，提升了科
13
學探究能力。
3.從關注力的數值轉移到關注力的方向。學生頭腦中對標量有著根深蒂固的認識，雖然前面學習了速度、位移、加速度這些矢量，但是對矢量的方向的理解還是不到位，所以探究合力與分力間關系的時候，學生會關注力的數值間的關系，往往忽略了關注力的方向。本節課也關注了這個問題，學生開始對合力與分力關系的猜想還是基于標量的認知，這里教師順著學生的認知規律不過多干涉和急于糾正，學生經歷設計實驗、小組討論、實驗驗證自己的猜想后，發現找不到合力與分力的關系規律，這時再給學生相應的提示，學生會有恍然大悟的感覺，很順利的完成從標量到矢量的過渡，這種體驗學生印象深刻，才會對矢量有更深的理解。之后自然會利用力的圖示表示出合力與分力，尋找出平行四邊形定則這個矢量運算規律，為后面所有矢量的運算奠定了基礎。
4.設法突破記錄力的方向難點。本節課給學生充足的時間，學生發散思維，想出了很多辦法，給同學機會到前面展示：
展示一：同學說直接沿著拉橡皮筋的細繩畫在黑板上就行，讓同學真的到黑板上來畫一下，畫的時候發現線怎么畫都畫不直，不用其他同學質疑，自己就否定了這個做法。
展示二：接著有同學說可以用尺子比量著沿細繩畫線，不就直了嗎，馬上讓該同學到黑板展示操作，結果發現由于彈簧秤礙事但又不能移動，尺子怎么都無法跟線很好的對齊在黑板上畫出力的方向，所以這個辦法也否定了。
展示三：這時有個同學說受身為木匠的父親啟發想到一個辦法，可以把線涂上顏料，在黑板上彈出線的方向。這個想法大家覺得很新鮮，很好。但是有同學質疑說拉起細線后橡皮筋末端的位置會發生變化，不能保證等效了，這個方法還是不嚴謹，被否定了。
展示四：有同學說我想到一個方法，二話不說走上講臺，拿起筆直接沿繩壓著繩在黑板上點了一個點，這時，在座的同學們驚呼一聲“哦~~”，都恍然大悟，覺得這個辦法好，既簡單，又準確。
給學生充足的時間，經過一系列的展示、質疑、改進等過程，學生的思維得到了鍛煉，在交流中共同進步，提升了科學探究能力。
視頻來源：優質課網 www.jixiangsibao.com
