視頻簡介：
視頻標簽：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
教材分析
《力的合成和分解》是新課標、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，它強調(diào)了物理學(xué)科中的“等效替代”的思想，對今后牛頓運動定律、平衡問題、動量與能量等問題的理解和應(yīng)用都會產(chǎn)生重要影響，因此，這節(jié)內(nèi)容在整個高中物理中占據(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)將進一步介紹矢量運算的普遍法則---平行四邊形定則。本節(jié)課將從具體的生活實例出發(fā)，通過互動小游戲和分組探究實驗，引導(dǎo)學(xué)生帶著問題進行思考，啟迪學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生動手、動腦的能力，讓他們掌握根據(jù)力的作用效果來分解力。
教學(xué)目標與核心素養(yǎng)
物理觀念和應(yīng)用：
從物理學(xué)視角認識客觀事物內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系，理解矢量和標量遵循各自不同的運算法則，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)生對之前學(xué)習(xí)的代數(shù)運算法則在求“合力”中體現(xiàn)“不合理性”提出質(zhì)疑，通過自制的實驗器材，建構(gòu)物理模型，并進行科學(xué)推理和科學(xué)論證；通過1個室外活動，2個現(xiàn)場互動和探究，3個自制實驗器具的探究實驗，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“標量”的物理概念，引導(dǎo)學(xué)生對已學(xué)物理量進行“矢量”和“標量”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）在演示實驗、探究性實驗之前引導(dǎo)學(xué)生思考和討論：實驗中如何保證力的作用效果相同？如何用力的圖示表示三個力？
（2）引導(dǎo)學(xué)生通過探究實驗、交流互動，形成猜想和假設(shè)，并引導(dǎo)他們動手獲取和處理信息，通過手機app實時投屏，大屏幕現(xiàn)場展示學(xué)生的實驗結(jié)果，及時解答學(xué)生們提出的問題，引導(dǎo)學(xué)生完成實驗的內(nèi)容并測得有效的實驗數(shù)據(jù)，基于證據(jù)得出結(jié)論并做出解釋，得出適合“力”運算的平行四邊形定則，培養(yǎng)學(xué)生動手、動腦的習(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：
在認識科學(xué)本質(zhì)，理解科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境（STSE）的關(guān)系基礎(chǔ)上逐漸形成對科學(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)生的愛國主義情懷和民族自豪感。
教學(xué)重、難點
重點：
（1）合力和分力
（2）平行四邊形定則
難點：
（1）平行四邊形定則
（2）按照力的作用效果分解
（3）矢量和標量
教學(xué)方法
實驗探究、啟發(fā)引導(dǎo)
教學(xué)準備
多媒體課件、自制實驗器具（包括斜面、支架等）、粗繩、大米、木板、彈簧測力計、斧頭、鉤碼等
教學(xué)設(shè)計
一、創(chuàng)設(shè)情境、引入課題
（問題引入）
一個靜止的物體在某平面內(nèi)受到5個力的作用，物體將向哪個方向運動？
（多媒體展示）
討論：
五個學(xué)生分別往5個不同方向拉繩，繩子的結(jié)點會往哪個方向運動呢？（播放無人機航拍的俯視小視頻）
想一想：
在保證力的作用效果不變的前提下，是否可以用一個力來替代這5個力的作用呢？你覺得這一個力和之前那5個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。
共點力
幾個力如果都作用在物體的同一點，或者它們的作用線相交于一點，這幾個力叫作共點力。剛才那視頻中的五個力就是共點力。
（觀察3組圖片，回答問題）
思考：一個力的作用效果是否可以=兩個力“共同”的作用效果？
定義：
若一個力單獨（如：
F）作用的效果和某幾個力（如
：F1、F2 ...)共同作用的效果相同，則這個力就叫做那幾個力的
合力，這幾個力就叫做那個力的
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)的二力共線的兩個力的合成規(guī)律）
（2）如果兩個力的方向不在同一條直線上，如何求它們的合力？
互動小游戲：
①請兩男生一組、兩女生一組拔河（男生勝）
②一個人提起重物（20斤大米）并保持靜止
③兩個女生盡最大力氣拉繩兩端，繩中間吊起重物并保持靜止，測量繩的兩端點之間的間距
L1
④讓兩男生重復(fù)上述兩女生動作，測量繩的兩端點的間距
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）如何定量測量力呢？
（用彈簧測力計記錄力的大小、方向）
老師演示：
先用兩個彈簧測力計把一個物體靜止懸掛在空中，設(shè)兩個彈簧測力計的力分別為
F1和
F2（學(xué)生讀數(shù)） ，再用一個彈簧測力計單獨將物體靜止懸掛于空中，此時彈簧測力計的力為
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驗做鋪墊）
（探究實驗一）探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律
（1）介紹實驗器材和實驗原理
實驗器材：
木板、白紙、彈簧測力計額2個、橡皮條、細繩套2個、圖釘若干、直尺、三角板、鉛筆 （利用實物展示和手機投屏）
實驗原理：
用兩個互成角度的力
F1、F2拉橡皮條和用一個力
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�力的力的圖示，探究它們之間的關(guān)系。
提問：
實驗中如何保證兩個彈簧測力計同時拉的效果和一個彈簧測力計單獨拉的效果相同？
（2）介紹實驗步驟和注意事項
①橡皮繩的結(jié)點受互成角度的兩個力的作用（設(shè)為：
F1、F2），使其拉伸至
O 點
②撤去
F1、F2，改用一個力（設(shè)為：
F）的作用，仍使剛才的橡皮繩的結(jié)點拉伸至
O點，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
O作出
F1、F2 和
F的力的圖示。
④請將
F1、F2和
F三個力的箭頭用虛線連接起來，觀察這個四邊形的形狀，你發(fā)現(xiàn)了什么？
老師指導(dǎo)學(xué)生們分組探究實驗，并指導(dǎo)他們在白紙上畫出
F1、F2和
F力的圖示后，教師建議學(xué)生用虛線把三個力
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
“手機實時投屏”，投影到屏幕上
，提問他們發(fā)現(xiàn)了什么？仔細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：
如何驗證猜想？
教師對學(xué)生的回答進行總結(jié)和整理，肯定他們的實驗結(jié)論：
F1、F2和
F構(gòu)成了一個平行四邊形，其中兩個分力
F1、F2為鄰邊，合力
F為
F1、F2兩邊所夾的對角線，即
互成角度的兩個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：
-
如果物體同時受多個力的作用，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“動態(tài)圖”，引導(dǎo)他們思考并回答問題：在兩個分力F1、F2大小不變的情況下，合力F隨它們之間的夾角變化，會如何變化呢？
（兩個分力的夾角越小，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）若對兩個分力
F1和
F2沒有限制條件，能作多少個平行四邊形？
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)--按照實際作用效果
（探究實驗）通過自制實驗器材：斜面、支架等
學(xué)生先通過探究實驗找到：已知力在以下不同情境中的作用效果，老師再通過演示實驗放大實驗現(xiàn)象，整理并總結(jié)實驗結(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。
（探究實驗二）探究放在斜面上的物體的重力的分力
“斜坡實驗”直觀的展示了重力的兩個作用效果，讓學(xué)生參與其中了解和認識“按照實際作用效果”的概念，并能將抽象的概念轉(zhuǎn)換成實際應(yīng)用
提出問題：
當(dāng)斜面的傾角α變大或者變小，兩個分力如何變化？
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“負擔(dān)”，這里還可以通過介紹歷史，激發(fā)學(xué)生們的愛國主義情懷和學(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）
（探究實驗三）探究繩子對支點O的拉力T的分力
通過該實驗，有效直觀的讓學(xué)生們看清拉力T的作用效果，并在生活中列舉實際運用，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
（探究實驗四）探究斧頭對木樁作用力的效果
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“互動小游戲”中，之前“互動小游戲”中，兩個男生的合力和兩個女生的合力一樣大，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”運動，雙臂平行和雙臂張開較大夾角哪個省力？為什么呢？
力的合成，可以認為是力的相加，二力相加時，遵循的是平行四邊形定則，而非簡單的代數(shù)相加減。在第一章，我們曾學(xué)過位移，一個人從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，哪些是標量么？請舉例說明。
三、課堂小結(jié)
本節(jié)課目的是通過教師演示實驗、學(xué)生分組實驗，加深學(xué)生對合力、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際作用效果進行分解，培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科的核心素養(yǎng)。
四、作業(yè)設(shè)計
（1）思考：在力的分解中，若已知一個力的大小和方向，平行四邊形是否能唯一確定呢？請你想一想、畫一畫。
（2）課本P71:第1、5、6題
五、板書設(shè)計
力的合成和分解
教學(xué)反思：
對于分力和合力的“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)生動手、動腦能力，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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