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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》孫（安徽省淮南）
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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》孫（安徽省淮南第一中學）
人教版高中物理必修一第3章 相互作用
第4節 力的合成與分解教學設計
教材分析：
本節課在學生了解力的概念和幾種常見力的基礎上，依據等效替代思想得到合力與分力概念；通過實驗探究歸納出力的合成運算法則——平行四邊形定則，并運用力的平行四邊形定則分析合力的大小和方向及變化特點 。力的分解是力的合成的逆運算，遵循平行四邊形定則，就定則而言，一個力的分解有無數個解，教材通過實例來說明力的分解的依據及如何根據力的實際效果來確定兩個分力的方向，并用于解釋日常生活中的有關現象，滲透了物理中的等效替代思想和科學研究方法的教育。本節課把物理與生活實際聯系起來，通過學生合作實驗探究效果分解力的方法，引導學生觀察猜想—實驗驗證—分析歸納突破找效果，定分力方向這一難點，鞏固學生對效果分解法的掌握，培養學生用科學方法研究解決問題的科學素養。
求解幾個力的合力是對本章前幾節力的認識的深化，也是為以后的受力分析作準備，更是為進一步學習牛頓第二定律，物體的平衡、功能關系、動量定理和動量守恒定律打下基礎。矢量運算始終貫穿在高中物理知識內容的全過程中，對力的合成的研究使學生對矢量和標量認識得以完善，為以后學習速度、加速度、位移、動量、電場強度、磁感應強度等矢量運算奠定了基礎．因此，本節內容既具有承上啟下的作用，更是高中物理的重要基礎．
學情分析：
學生在初中學習過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，對位移，速度，加速度，力這些矢量有一點感性的概念認識，但對矢量相加的法則，只在學習位移概念時有點思考，并沒有更深入的認識。他們更習慣于沒有方向的物理量之間的代數運算。所以對矢量運算的前概念就是同一直線上二力的直接相加減。
平行四邊形定則是學生第一次接觸，對于剛升入高中的學生來說，在接受矢量運算的平行四邊形定則時會有一定的困難。因此在預習環節回顧同一直線上的二力合成方法和兩段位移之和的計算方法，并將之形成對比引發思考和沖突，在教學中注重對合力和分力的等效替代的體驗和理解，引導學生做好探究力的合成的實驗都顯得非常重要。
另外，為了有效的完成探究實驗，要做好學生自主探究實驗所需要的基本技能（彈簧秤的正確使用、力的圖示的作圖規范、平行四邊形的作圖方法）的復習，教學設計要創設豐富的教學情境，有效的激發學生的認知沖突，營造良好的課堂氛圍，做好鋪墊，層層遞進，為學生順利完成自主探究“力的合成”提供條件。
設計思路：
為了體現新課程所倡導的教學理念，在教學過程中重在培養學生的物理核心素養。
這節課從歷史故事引入，從生活情境入手，通過觀察、對比，從力的作用效果的角度進行分析、推理，并讓學生自己動手實驗初步探究，體會幾個力和一個力作用效果是否相同，形成合力與分力作用等效替代的物理觀念；在此基礎上探究合力、分力的大小關系，遵循從簡單到復雜的研究順序，先研究兩個分力的合成規律。
對初中學習的同一直線上二力的合成運算模型進行質疑、批判，提出互成角度的二力的合成的運算法則問題，并通過兩段位移相加類比遷移，結合實驗中觀察發現合力與分力的大小關系與方向有關結合分析、推理，提出三角形定則和平行四邊形定則的猜想和假設，再進一步設計實驗方案，通過討論交流確定方案，然后學生分組分工相互合作，體驗科學探究的過程，實驗過程中，記錄并分析實驗數據，得出結果并進行討交流、評估，最終形成結論并作出解釋，總結得到力的平行四邊形定則或三角形定則的合成法則。
在應用平行四邊形定則求解分析合力的環節中，以學生自主探究求解為主，教師進一步引導學生構建矢量合成的運算法則的具體求解作圖法和計算法的求解思路，并進一步分析合力分力的大小和方向變化特點。
力的分解在力學部分中占據非常重要的地位，對高一學生而言是物理學習的一大難點。為了有效突破難點，使學生掌握好這一重要章節，采用了實驗探究式教學模式。通過設置趣味實驗，激發學生學習興趣，在教學展開過程中設置四個演示實驗，層層推進，對學生的要求逐漸提高，從而起到鍛煉學生觀察分析實驗和解決問題的能力。最后還設計了課后探索實驗，其設置的目的是讓學生的思維從單純的模仿轉向創新方向，讓物理學習從課堂延伸到課后。
教學過程中教師一定要把握好自己的角色，是適時適度地“引導”學生自主分析推理，設計并完成實驗，運用科學思維方法，體驗科學探究的過程，在學生探究過程中，教師主動以平等身份“參與”，和學生一起交流討論評價反思并作出解釋，引導學生自主形成相互作用的物理觀念，構建矢量運算模型，形成大膽質疑，敢于創新，嚴謹求證，實事求是的科學態度和責任。
教學目標：
| 教學過程 | ||||
| 教學環節和教學內容 | 教師活動 | 學生活動 | 設計意圖 | |
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導入新課 |
1、曹沖稱象的故事引入等效概念。ppt展示圖片回憶故事情節，思考曹沖稱象的原理。 2、實驗演示和ppt展示生活中合力與分力作用效果相同的實例情境圖片，思考并加深力的作用效果等效替代的理解。 3、引導學生自主實驗并展示實驗過程，體會等效替代的思想 4、總結形成合力和分力的等效替代的物理觀念 |
1、《曹沖稱象》是人人皆知的歷史故事，請同學們結合下面的圖片回憶故事情節，想一想曹沖是利用什么原理和方法“稱出”大象的重量的呢？ 引導學生回答，大象和石頭的重力的作用效果相同，等效替代 2、觀察一人提水和兩人抬水，對比思考，這些例子中有沒有力的“等效替代”原理呢？是什么效果相同呢？ 對學生回答評價引導總結一個力和幾個力對同一物體作用效果等效替代 3、分力與合力并不是同時作用，是效果相同相互替代的關系 重點強調等效替代 |
1、學生思考回答：大象的重力和石頭的重力作用效果相同可以替代。 2、一個學生提一桶水，兩個學生抬一桶水 3、學生利用身邊的素材完成實驗，更進一步切身體驗等效替代的思想。 4、學生形成合力和分力的物理觀念 |
利用學生熟知的故事引入等效原理。激發學生興趣 生活實例引入一個力與幾個力的效果相同。豐富學生的直觀體會，類比遷移等效替代的思想。 自主實驗交流展示激發學生學習探究的熱情，更深刻的切身體驗等效替代的思想。 形成合力分力的物理觀念 |
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新新課教學 |
一.合力與分力概念學習 1、對上述情景進行總結分析，得出合力與分力的概念。 2、講述力的合成的概念。力的合成：求幾個已知力的合力叫做力的合成。 3.提出問題：如何求合力？ |
1、總結并板書 一 合力和分力 當一個力產生的效果和幾個力的共同效果相同，這個力叫做那幾個力的合力。原來的幾個力叫做分力。 2、提出問題并板書 二力的合成 當一個物體受到幾個力共同作用時，我們常常可以用他們的合力來替代，這樣可以將復雜的問題簡化，但是，如何得到幾個力的的合力呢  |
1、學生根據講解，對上述概念進行記憶，并做好筆記。 2、學生思考：如何求已知的幾個力的合力，回憶初中學過的同一直線上的二力的合成 |
歸納總結形成合力分力物理觀念，在此基礎上提出問題，進一步探求如何合成培養不斷深入探究自然規律的科學態度和責任 |
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新課教學 新課教學 |
二.探究力的合成方法 1、回顧：同一直線上的二力合成 2.探究：兩個不在同一直線上的力的合成 在教師的引導下提出問題，學生自主實驗，實際觀察體驗合力與分力的大小及變化關系。 （1）結合實驗類比位移相加的原理對互成角度的二力合成猜想和假設，三角形---平行四邊形定則 （2）設計實驗方案探求合成法則， （3）按方案完成實驗，采集實驗數據 （4）對實驗數據進行分析論證，相互交流評估，并作出解釋
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1、投影：同一直線上的二力合成 請學生回顧“同一直線上二力合成”的方法。PPT圖片展示同一直線上二力合成的兩種情況 2、提出問題： 兩個分力的方向不在同一直線上呢?教師引導學生通過實驗思考： （1）兩個力學傳感器拉力的夾角變化時，拉力的大小變了嗎？ （2）這說明兩個力的合力除了與分力的大小有關系之外還與什么有關呢？（DIS實驗演示合力除了與分力的大小有關還與分力間的尖角即方向有關）   （4）可能是什么關系呢？（提示聯想位移矢量相加的方法） 3、猜想和假設： 引導學生進行猜想和假設可能分力與合力構成三角形,平行四邊形的關系  4、設計實驗方案：能否利用桌上的實驗器材設計一個方案驗證我們的猜想呢？請同學們思考討論交流提出你們的實驗方案？ 教師引導學生對探究實驗方案進行質疑分析評價修正注重以下幾點 (1)實驗中力的作用效果是什么？ (2)如何保證一個力作用和兩個力作用效果相同 (3)如何記錄力的大小和方向 (4)如何分析實驗數據（作力的圖示） (5)如何對可能的實驗結果進行評價  5、完成實驗，采集實驗數據 指導學生按照下面的實驗步驟，尋找合力與分力之間的關系。實驗步驟:  根據學生實驗，尋找規律后得出實驗結論：用表示兩個力的有向線段為鄰邊作平行四邊形，這兩鄰邊之間的對角線就表示合力的大小和方向。這就叫平行四邊形定則． |
1、思考、復習初中所學的“同一直線上二力合成”的方法。并交流，發言。 2、觀察思考： 學生根據實驗觀察總結 （1）兩個力學傳感器拉力的大小隨方向變化而變化 （2）發現規律：兩個力的合力與分力的大小和方向都有關 3、猜想和假設：類比位移相加分析， 可能分力與合力構成三角形,平行四邊形的關系 4、設計實驗方案：獨立思考，相互討論交流合作設計實驗方案。 學生代表提出展示說明實驗方案 在老師的引導下對實驗方案進行討論，進一步完善方案，熟悉實驗步驟 5、完成實驗，采集實驗數據實驗過程中在同學的幫助下和老師的建議下要注意：①選取彈簧秤調整零刻度，使用時彈簧秤與板面平行. ②在同一次實驗中，橡皮條拉長的結點O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，應使拉力盡量大一些，以減小誤差. ④畫力的圖示時，應選定恰當的標度，盡量使圖畫得大一些，但也不要太大而畫出紙外.要嚴格按力的圖示要求和幾何作圖法作出合力. ⑤由作圖法得到的F和實際測量得到的F′，不可能完全符合，但在誤差允許范圍內可認為F和F′符合. |
回顧舊有的知識和觀念，對比新的問題，進行大膽的質疑，猜想，論證，推理，培養科學思維素養 提出問題，并基于初步的經驗事實進行推理提出科學的猜想與假設。 自主設計，討論交流，制定實驗方案， 互助合作完成實驗，采集數據，分析推理，解釋評估得出結論。 培養科學思維和科學探究素養，形成大膽質疑，敢于創新，嚴謹求證，實事求是的科學態度和責任。 |
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新課教學 新課教學 |
問題1:一個物體受F1、F2兩個力的作用，F1=45N,水平向左，F2=60N，豎直向下，F1與F2的夾角α=90°，求F1、F2的合力F的大小和方向。 問題2：在兩個分力大小不變的情況下，改變兩個分力的夾角，合力怎樣變化? 問題3：合力與分力的大小關系有何特點 問題4：如何求解多個力的合力? |
1、指導學生利用作圖法和計算法求兩個分力的合力。PPT展示求解過程 2、分組利用作圖法求解合力，并實驗探究合力大小隨夾角變化的可能規律  3、在學生回答的基礎上，總結得到：分力之間的夾角越大，合力越小； 4、總結合力分力大小關系： （1）合力的大小范圍： ｜F1－F2｜≤ F合≤F1＋F2 （2）分力之間的夾角越大，合力越小；合力可能大于、等于或小于分力。 |
1、利用作圖法和計算法，求出題目中兩分力的合力，進一步體會平行四邊形定則的矢量運算方法。 2、進一步熟練利用作圖法求解合力，并發現合力大小隨夾角變化的可能規律 3、拓展外推，深入認識合力分力的大小關系 |
應用規律，加深對規律的理解和應用，進一步鞏固合力分力觀念，構建適量運算的平行四邊形定則模型。 拓展分析，進一步培養不斷深入探求的科學態度和責任 體驗分步實施解決復雜問題的基本原則 |
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四、力的分解 1.提出問題：在現實中我們有時需要將幾個力合成為一個力，有時需要將一個力分解為幾個力，那么該怎樣分解呢？ |
1投影引導學生思考，按照平行四邊形定則怎樣分解一個力？（會有無數個解） 生活情景演示，引導學生總結按照力實際產生的作用效果進行分解。  生活舉例：斧頭、泥潭拔車
 生活實例：大橋為什么要建很長的引橋 |
學生參與拔河比賽，感受力產生的實際效果 對斜面上物體重力進行分解，并利用三角函數求分力的大小  |
培養學生應用物理知識解決實際問題的能力 |
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| 課堂小結 |
五、小結本節課所學內容。 |
引導學生回憶今天的學習內容，體驗探究平行四邊形定則的過程，領會科學的探索精神和方法，并感受物理從生活中來又回歸應用到生活中去的學科特點和魅力。 | 回憶本節所學內容，回答教師問題，完成課堂小結 | 學生在教師的引導下回憶舊知識，理解教學重難點。 |
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作業布置 |
布置作業題和思考題 |
《能力培養與測試》第4節習題 |
進一步提出問題探究思考如何解決復雜共點力平衡問題，從而將矢量運算轉換成代數運算 |
培養從物理視角分析問題的習慣，激發進一步探究的興趣；課后鞏固所學知識，達到溫故知新。 |
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教 風板書設計 教學反思 |
第四節 力的合成與分解 一、合力與分力 1．概念：當一個力產生的效果和幾個力的共同效果相同，這個力叫做那幾個力的合力。原來的幾個力叫做分力。 2．合力與分力的關系：等效替代 二、力的合成 1．概念：求幾個力合力的過程叫力的合成 2．方法規律：平行四邊形定則 三、力的分解 1. 概念：求一個力分力的過程叫力的分解 2. 方法：按照力實際產生的作用效果進行分解 《力的合成和分解》選自物理必修一第三章第4節。教學設計側重于學生的過程體驗，課堂充分體現教師主導和學生主體的教學思路，充分體現新課改教學大綱的培養學生物理學科核心素養的思想。下面就本節課的前后作一個反思總結， 簡單介紹一下我的教學再設計： 1、在形成合力分力概念過程中，讓學生充分體驗，體會等效替代的思想，理解到底是什么效果相同，替代是什么意思； 2、為了讓學生能夠高效的完成探究，要做好以下兩點：一是做好實驗技能的復習比如彈簧測力計的讀數，如何做力的圖示，如何做平行四邊形，二是實驗設計的幾個關鍵步驟的理解，如何讓兩個力和一個力的效果相同、如何記錄力的方向，實驗驗證猜想的數據分析是用平行四邊形做圖求出的合力與實際等效的合力大小和方向進行對比； 3、實驗步驟的演示用模擬動畫替代幻燈片分步介紹，學生觀察動畫演示，使實驗操作的指向性更強；有助于學生更快更好地完成實驗，進一步提高實驗技能，同時讓沒有完成的實驗的同學也有實驗的探究體驗過程。 4、學生體驗以后進行體驗總結和發言，在交流過程中進一步體會實驗過程，加深學生對實驗探究的認識，形成科學探究嚴謹求實，大膽創新的科學態度，更具有成就感，增加對物理學科的興趣。 總體來說，本節課目標基本實現，重點和難點突破上也得到很好的完成，教學過程充分體現了教師主導和學生主體的教學思路。當然在教學過程中還有一些瑕疵，經過改進，本節課可以更加高效，值得本人在以后的教學過程中進行反思、總結和提高。 |
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