視頻簡(jiǎn)介：
視頻標(biāo)簽：力的合成和分解
所屬欄目：高中物理優(yōu)質(zhì)課視頻
視頻課題：高中物理部編版新教材課堂教學(xué)優(yōu)質(zhì)課比賽必修一第三章《3.4力的合成和分解》張（安徽省六安）
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高中物理部編版新教材課堂教學(xué)優(yōu)質(zhì)課比賽必修一第三章《3.4 力的合成和分解》張（安徽省六安第一中學(xué)）
《力的合成和分解》教學(xué)設(shè)計(jì)
教材分析
《力的合成和分解》是新課標(biāo)、人教版高中物理必修一第三章第四節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)課學(xué)習(xí)的不僅是力的合成與分解的方法，也是矢量的合成與分解的方法，更重要的是，力的合成和分解是解決力學(xué)問題的基本方法，它強(qiáng)調(diào)了物理學(xué)科中的“等效替代”的思想，對(duì)今后牛頓運(yùn)動(dòng)定律、平衡問題、動(dòng)量與能量等問題的理解和應(yīng)用都會(huì)產(chǎn)生重要影響，因此，這節(jié)內(nèi)容在整個(gè)高中物理中占據(jù)著非常重要的地位。
學(xué)情分析
學(xué)生在初中已經(jīng)接觸過求一條直線上兩個(gè)力的合力的方法，在第一章也初步接觸過位移的矢量合成，本節(jié)將進(jìn)一步介紹矢量運(yùn)算的普遍法則---平行四邊形定則。本節(jié)課將從具體的生活實(shí)例出發(fā)，通過互動(dòng)小游戲和分組探究實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生帶著問題進(jìn)行思考，啟迪學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦的能力，讓他們掌握根據(jù)力的作用效果來分解力。
教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)
物理觀念和應(yīng)用：
從物理學(xué)視角認(rèn)識(shí)客觀事物內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系，理解矢量和標(biāo)量遵循各自不同的運(yùn)算法則，掌握如何按照力的作用效果來分解力，并了解這些物理規(guī)律是如何應(yīng)用于生活和生產(chǎn)中。
科學(xué)思維和創(chuàng)新：
（1）通過基于生活、基于情境、基于問題導(dǎo)向，讓學(xué)生產(chǎn)生對(duì)之前學(xué)習(xí)的代數(shù)運(yùn)算法則在求“合力”中體現(xiàn)“不合理性”提出質(zhì)疑，通過自制的實(shí)驗(yàn)器材，建構(gòu)物理模型，并進(jìn)行科學(xué)推理和科學(xué)論證；通過1個(gè)室外活動(dòng)，2個(gè)現(xiàn)場(chǎng)互動(dòng)和探究，3個(gè)自制實(shí)驗(yàn)器具的探究實(shí)驗(yàn)，通過引導(dǎo)學(xué)生思考位移的合成規(guī)律和力的合成規(guī)律的一致性，從而提出“矢量”和“標(biāo)量”的物理概念，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)已學(xué)物理量進(jìn)行“矢量”和“標(biāo)量”的歸類。
（2）在力的分解的教學(xué)中，通過“等效替代”的思想并利用“力的分解”是“力的合成”的逆過程，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)物理模型，并思考、觀察和交流，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力，建立正確的物理觀念。
科學(xué)探究和交流：
（1）在演示實(shí)驗(yàn)、探究性實(shí)驗(yàn)之前引導(dǎo)學(xué)生思考和討論：實(shí)驗(yàn)中如何保證力的作用效果相同？如何用力的圖示表示三個(gè)力？
（2）引導(dǎo)學(xué)生通過探究實(shí)驗(yàn)、交流互動(dòng)，形成猜想和假設(shè)，并引導(dǎo)他們動(dòng)手獲取和處理信息，通過手機(jī)app實(shí)時(shí)投屏，大屏幕現(xiàn)場(chǎng)展示學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，及時(shí)解答學(xué)生們提出的問題，引導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容并測(cè)得有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，基于證據(jù)得出結(jié)論并做出解釋，得出適合“力”運(yùn)算的平行四邊形定則，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦的習(xí)慣和科學(xué)探究、分析問題、解決問題的能力。
科學(xué)態(tài)度和責(zé)任：
在認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)，理解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境（STSE）的關(guān)系基礎(chǔ)上逐漸形成對(duì)科學(xué)和技術(shù)應(yīng)有的正確態(tài)度以及責(zé)任感。在介紹“滇緬24道彎”和“珠港澳大橋的引橋部分”的過程中，通過穿插歷史事件，激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)主義情懷和民族自豪感。
教學(xué)重、難點(diǎn)
重點(diǎn)：
（1）合力和分力
（2）平行四邊形定則
難點(diǎn)：
（1）平行四邊形定則
（2）按照力的作用效果分解
（3）矢量和標(biāo)量
教學(xué)方法
實(shí)驗(yàn)探究、啟發(fā)引導(dǎo)
教學(xué)準(zhǔn)備
多媒體課件、自制實(shí)驗(yàn)器具（包括斜面、支架等）、粗繩、大米、木板、彈簧測(cè)力計(jì)、斧頭、鉤碼等
教學(xué)設(shè)計(jì)
一、創(chuàng)設(shè)情境、引入課題
（問題引入）
一個(gè)靜止的物體在某平面內(nèi)受到5個(gè)力的作用，物體將向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)？
（多媒體展示）
討論：
五個(gè)學(xué)生分別往5個(gè)不同方向拉繩，繩子的結(jié)點(diǎn)會(huì)往哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)呢？（播放無人機(jī)航拍的俯視小視頻）
想一想：
在保證力的作用效果不變的前提下，是否可以用一個(gè)力來替代這5個(gè)力的作用呢？你覺得這一個(gè)力和之前那5個(gè)力的作用有什么樣的關(guān)系呢？
（引入課題）這就是我們本節(jié)課需要探討的問題。
共點(diǎn)力
幾個(gè)力如果都作用在物體的同一點(diǎn)，或者它們的作用線相交于一點(diǎn)，這幾個(gè)力叫作共點(diǎn)力。剛才那視頻中的五個(gè)力就是共點(diǎn)力。
（觀察3組圖片，回答問題）
思考：一個(gè)力的作用效果是否可以=兩個(gè)力“共同”的作用效果？
定義：
若一個(gè)力單獨(dú)（如：
F）作用的效果和某幾個(gè)力（如
：F1、F2 ...)共同作用的效果相同，則這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的
合力，這幾個(gè)力就叫做那個(gè)力的
分力。（舉例說明）
（二）力的合成和分解
提出問題：
（1）如果兩個(gè)力在同一條直線上，如何求它們的合力？
（提問，復(fù)習(xí)初中所學(xué)習(xí)的二力共線的兩個(gè)力的合成規(guī)律）
（2）如果兩個(gè)力的方向不在同一條直線上，如何求它們的合力？
互動(dòng)小游戲：
①請(qǐng)兩男生一組、兩女生一組拔河（男生勝）
②一個(gè)人提起重物（20斤大米）并保持靜止
③兩個(gè)女生盡最大力氣拉繩兩端，繩中間吊起重物并保持靜止，測(cè)量繩的兩端點(diǎn)之間的間距
L1
④讓兩男生重復(fù)上述兩女生動(dòng)作，測(cè)量繩的兩端點(diǎn)的間距
L2
結(jié)果：
L2>L1
提出問題：
（1）上述三種方式作用效果是否相同？是什么樣的效果？
（提問，學(xué)生回答）
引導(dǎo)學(xué)生得出：合力和分力的關(guān)系：等效替代
（2）如何定量測(cè)量力呢？
（用彈簧測(cè)力計(jì)記錄力的大小、方向）
老師演示：
先用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)把一個(gè)物體靜止懸掛在空中，設(shè)兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的力分別為
F1和
F2（學(xué)生讀數(shù)） ，再用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)單獨(dú)將物體靜止懸掛于空中，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的力為
F（學(xué)生讀數(shù)）。
由定義可知力
F1和
F2共同的作用效果和力
F 作用的效果相同，所以
F稱為
F1和
F2的合力，
F1和
F2稱為
F的分力。
提出問題：
F是否等于
F1和
F2的代數(shù)和？代數(shù)運(yùn)算法則是否適用？（引發(fā)學(xué)生思考）
思考：
分力
F1、F2和合力
F遵循什么樣的規(guī)律 ? （為下一部分的探究性實(shí)驗(yàn)做鋪墊）
（探究實(shí)驗(yàn)一）探究?jī)蓚�(gè)互成角度的力的合成規(guī)律
（1）介紹實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)原理
實(shí)驗(yàn)器材：
木板、白紙、彈簧測(cè)力計(jì)額2個(gè)、橡皮條、細(xì)繩套2個(gè)、圖釘若干、直尺、三角板、鉛筆 （利用實(shí)物展示和手機(jī)投屏）
實(shí)驗(yàn)原理：
用兩個(gè)互成角度的力
F1、F2拉橡皮條和用一個(gè)力
F拉橡皮條，讓兩次力的作用效果相同，則
F就是合力
，F(xiàn)1、F2就是分力，作出它們?nèi)齻�(gè)力的力的圖示，探究它們之間的關(guān)系。
提問：
實(shí)驗(yàn)中如何保證兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)同時(shí)拉的效果和一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)單獨(dú)拉的效果相同？
（2）介紹實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)
①橡皮繩的結(jié)點(diǎn)受互成角度的兩個(gè)力的作用（設(shè)為：
F1、F2），使其拉伸至
O 點(diǎn)
②撤去
F1、F2，改用一個(gè)力（設(shè)為：
F）的作用，仍使剛才的橡皮繩的結(jié)點(diǎn)拉伸至
O點(diǎn)，則
F為
F1、F2的合力，
F1、F2為
F的分力；
③記錄
F1、F2 和
F的大小和方向，在同一點(diǎn)
O作出
F1、F2 和
F的力的圖示。
④請(qǐng)將
F1、F2和
F三個(gè)力的箭頭用虛線連接起來，觀察這個(gè)四邊形的形狀，你發(fā)現(xiàn)了什么？
老師指導(dǎo)學(xué)生們分組探究實(shí)驗(yàn)，并指導(dǎo)他們?cè)诎准埳袭嫵?em>F
1、F
2和
F力的圖示后，教師建議學(xué)生用虛線把三個(gè)力
F1、F2和
F的箭頭端連接起來，讓學(xué)生觀察它們所圍成的四邊形的形狀，老師選擇其中幾組做的圖形用
“手機(jī)實(shí)時(shí)投屏”，投影到屏幕上
，提問他們發(fā)現(xiàn)了什么？仔細(xì)觀察分力和合力的關(guān)系？
提出猜想：
F1、F2 和
F 三者的關(guān)系？
提出問題：
如何驗(yàn)證猜想？
教師對(duì)學(xué)生的回答進(jìn)行總結(jié)和整理，肯定他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
F1、F2和
F構(gòu)成了一個(gè)平行四邊形，其中兩個(gè)分力
F1、F2為鄰邊，合力
F為
F1、F2兩邊所夾的對(duì)角線，即
互成角度的兩個(gè)力的合成遵循平行四邊形定則。
注意：同一直線上力的合成是平行四邊形定則應(yīng)用的特例。
想一想：
-
如果物體同時(shí)受多個(gè)力的作用，如何求合力？（提問）
（逐次合成法）
-
讓學(xué)生觀看Flash中分力大小不變，合力隨分力夾角變化而變化的“動(dòng)態(tài)圖”，引導(dǎo)他們思考并回答問題：在兩個(gè)分力F1、F2大小不變的情況下，合力F隨它們之間的夾角變化，會(huì)如何變化呢？
（兩個(gè)分力的夾角越小，合力越大；反之夾角越大，合力越小。）
力的分解——力的合成的逆過程，力的分解同樣遵循平行四邊形定則。
提出問題：
（1）若對(duì)兩個(gè)分力
F1和
F2沒有限制條件，能作多少個(gè)平行四邊形？
通過畫圖觀察得出：
F1和
F2、F1/和
F2/...的合力都是
F（唯一確定的），也就是說同一個(gè)合力
F 可以有無數(shù)組不同的分力，即
解有無數(shù)種可能。
（如圖1）
提出問題：
（2）若兩個(gè)分力
F1和
F2的方向確定了，平行四邊形是否唯一確定？（唯一確定，如圖2）
（圖1） （圖2）
力的分解依據(jù)--按照實(shí)際作用效果
（探究實(shí)驗(yàn)）通過自制實(shí)驗(yàn)器材：斜面、支架等
學(xué)生先通過探究實(shí)驗(yàn)找到：已知力在以下不同情境中的作用效果，老師再通過演示實(shí)驗(yàn)放大實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，整理并總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，再將生活或生產(chǎn)中有關(guān)該規(guī)律的應(yīng)用以圖片或者視頻等多媒體的形式展示給大家。
（探究實(shí)驗(yàn)二）探究放在斜面上的物體的重力的分力
“斜坡實(shí)驗(yàn)”直觀的展示了重力的兩個(gè)作用效果，讓學(xué)生參與其中了解和認(rèn)識(shí)“按照實(shí)際作用效果”的概念，并能將抽象的概念轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)用
提出問題：
當(dāng)斜面的傾角α變大或者變小，兩個(gè)分力如何變化？
應(yīng)用：
多媒體展示“滇緬公路24道彎”和“港珠澳大橋的引橋部分”，通過減小斜面的傾角，來減小重力沿斜面向下的分力，從而減輕汽車爬坡“負(fù)擔(dān)”，這里還可以通過介紹歷史，激發(fā)學(xué)生們的愛國(guó)主義情懷和學(xué)生的民族自豪感。
（滇緬公路24道彎） （港珠澳大橋的引橋部分）
（探究實(shí)驗(yàn)三）探究繩子對(duì)支點(diǎn)O的拉力T的分力
通過該實(shí)驗(yàn)，有效直觀的讓學(xué)生們看清拉力T的作用效果，并在生活中列舉實(shí)際運(yùn)用，讓學(xué)生們更加透徹的了解合力和分力的關(guān)系，感受學(xué)習(xí)物理的魅力。
應(yīng)用：
空調(diào)支架、晾衣架
（探究實(shí)驗(yàn)四）探究斧頭對(duì)木樁作用力的效果
用一把斧頭用力向下劈，能夠把木樁劈開，斧頭對(duì)木樁的力有什么樣的作用效果？為何斧頭越尖，越容易劈開（斧頭光滑）？
想一想：
-
之前“互動(dòng)小游戲”中，之前“互動(dòng)小游戲”中，兩個(gè)男生的合力和兩個(gè)女生的合力一樣大，為何男生提供的拉力大，男生拉的兩繩的間距就大呢？ （L2>L1)
（2）“引體向上”運(yùn)動(dòng)，雙臂平行和雙臂張開較大夾角哪個(gè)省力？為什么呢？
力的合成，可以認(rèn)為是力的相加，二力相加時(shí)，遵循的是平行四邊形定則，而非簡(jiǎn)單的代數(shù)相加減。在第一章，我們?cè)鴮W(xué)過位移，一個(gè)人從A走到B，發(fā)生的位移是AB，又從B走到C，發(fā)生的位移是BC。在整個(gè)過程中的總位移是AC，AC就是合位移。位移的合成也遵從平行四邊形定則。
矢量：
既有大小又有方向，相加遵從平行四邊形的物理量。
標(biāo)量：
只有大小沒有方向，相加遵從算術(shù)法則的物理量。
問題：
我們目前所學(xué)的物理量中，你能區(qū)分哪些是矢量，哪些是標(biāo)量么？請(qǐng)舉例說明。
三、課堂小結(jié)
本節(jié)課目的是通過教師演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生對(duì)合力、分力的“等效替代”思想的理解，并通過平行四邊形定則解決力的分解問題，讓學(xué)生掌握如何按照力的實(shí)際作用效果進(jìn)行分解，培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科的核心素養(yǎng)。
四、作業(yè)設(shè)計(jì)
（1）思考：在力的分解中，若已知一個(gè)力的大小和方向，平行四邊形是否能唯一確定呢？請(qǐng)你想一想、畫一畫。
（2）課本P71:第1、5、6題
五、板書設(shè)計(jì)
力的合成和分解
-
合力和分力
-
力的合成和分解
-
矢量和標(biāo)量
教學(xué)反思：
對(duì)于分力和合力的“等效替代”關(guān)系以及矢量的平行四邊形定則規(guī)律的得出，一定要基于生活、基于情境、基于問題導(dǎo)向，通過科學(xué)探究和交流，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦能力，通過展示物理規(guī)律在生活中的體現(xiàn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，讓學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、健康生活。
視頻來源：優(yōu)質(zhì)課網(wǎng) www.jixiangsibao.com
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