視頻標簽：力的合成和分解

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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》（安徽省來安中學）

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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》

3.4  力的合成和分解
【教材分析】
本節內容是在學生學習重力、彈力、摩擦力等相關力學知識的基礎上，進一步探究力的運算法則：首先教材從生活出發，比較兩個小孩與大人分別提一桶水的異同，運用等效替代的觀點定性分析了合力與分力的關系，然后啟發學生利用實驗來進一步探合力與分力的矢量運算法則。“力的合成”這一節，前接三種常見的力后續力的分解和力學一些重要定律的應用，具有承上啟下的作用。本節課運用等效替代的思想來進行平行四邊形定則的教學，因而培養學生建立等效替代的概念是很重要的。
【教學標與核心素養】
【物理觀念】能進行力的合成，能利用平行四邊形定則解決矢量運算問題；會用作圖法求共點力的合成。
【科學思維】通過合力與分力概念的建立過程，體會力的等效替代方法。
【科學探究】能完成“探究兩個互成角度的力的合成規律”實驗，能觀察實驗現象，發現并提出物理問題；能通過圖形分析，尋找規律。                       
【科學態度與責任】通過對力的合成規律的探究，能體會物理學研究中科學假設的重要性。
【教學重點】
能從力作用的等效性來理解合力、分力的概念；通過實驗探究合力與分力的大小和方向所遵循的規律。
【教學難點】
實驗方案的設計與實施；會用作圖法和計算法求合力。
【實驗器材】
多媒體教學設備、木板一塊、彈簧秤2個、橡皮筋1條（帶兩個細線套）、白紙1張、圖釘幾個、三角板
【教學方法】
交流與合作、分組實驗
【學情分析】
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和三角形的幾何知識，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：意識到學生在這個問題上的困難，通過小組探究方式教學讓學生在探究活動過程中獲得切身體驗加深對平行四邊形定則的理解。一則，能提高學生科學素養，力的合成對學生來說全新的知識，學生在探究活動過程中的體驗真實而深刻，效果遠非那種目標和路線都明擺著的形式化的探究活動可比二則學生對矢量運算是完全陌生的，放慢教學過程，讓學生在探究過程中感受規律的形成過程，有利于學生更深刻的理解矢量的合成法則。
【教學流程】
小任務大挑戰、情境與思考、實驗與探究、規律應用、小結大挑戰。
【新課引入】
任務大挑戰：兩人能提起一個箱子嗎？兩位同學各拉一段繩子的一端，發現怎么也提不起重物，是重物很重嗎？結果發現其中一個學生一只手就很輕松地將重物提起來：這是什么原因呢？
觀看自制小視頻：一個同學在單杠上做引體向上動作，分別雙臂豎舉；雙臂張開一定角度和雙臂張開最大角度來完成引體向上動作。結果雙臂張開最大角度時無法完成動作，這又是什么原因呢？
教師：今天我們一起探究這其中的奧秘！帶著這樣的問題，我們學習新的一節內容《力的合成和分解》。
【新課教學】
1.情境與思考：（1）曹沖稱象情境；（2）兩種提水方式情境；（3）形變相同的彈簧。
情境1：小時候，我們聽過曹沖稱象的故事，他是怎樣稱出大象的重量的呢？
情境2：同一桶水，可以由兩位同學一起提起，也可以由一位同學一個人提起；兩位同學的兩個拉力和一位同學的拉力有什么關系呢？
情境3：大挑戰：拉彈簧找合力，相同的彈簧，用一個彈簧秤拉伸一定的長度，也可以由兩個彈簧秤來實現。一個拉力和這兩個拉力又是什么關系呢？
設計意圖：通過三個問題情境的討論引導，為學生提供了學習合力與分力提供感性認識，幫助學生順利建立合力與分力的概念；情境2中兩個分力的關系也為共點力的學習下伏筆。最后情境3的創設為學生猜想合力與分力的關系降低了難度，突破這一教學難點。
2.實驗與探究
探究：互成角度的兩個力的合成猜想：在情境3的啟發下，學生容易猜想出合力與分力之間幾何關系：四邊形驗證。學生借助手邊的實驗儀器驗證自己的猜想。教師指出實驗過程中的注意事項。
交流：合作繪制出合力與分力的幾何關系，得出合力與分力所構成的平行四邊形。得出實驗結論之后，小組間相互交流實驗結果。
結論：互成角度的兩個共點力的合成時，以表示這兩個力的線段為鄰邊做平行四邊形，這兩個鄰邊之間的對角線就代表合力的大小和方向。
設計意圖：教師的教學要基于學生的已有認知。啟發學生得出結論，激發學生的認知沖突，調動學生學習的積極性。借助情境3的啟示引導學生設計實驗方案，探究合成規律。
3.問題與思考
問題1：若兩個分力一定，這兩個力的合力隨夾角如何變化結論：兩個分力一定時，合力隨分力夾角（0°—180°）增加而減小。
問題2：若合力一定，兩個分力的夾角變大時，分力的大小如何變化結論：合力一定時，兩個分力隨分力夾角（0°—180°）增加而增加而增大。
思考：多個共點力如何進行合成：先合成其中的兩個力，再用這個合力與第三個力合成，依次進行合成。
設計意圖：得出平行四邊形法則之后，引導學生思考一下兩個問題，得出相應結論一方面為學生處理類似問題提供必要的抓手，另一方面幫助學生熟練應用平行四邊形法則。
4.挑戰任務失敗大揭秘
課堂教學的最后，回歸本節課開始的挑戰任務，請學生分析失敗原因。
設計意圖：這個環節的設計進一步加深學生對平行四邊形定則的認識：揭示其中原因，釋疑學生的困惑同時還引發讓學生體會物理在生活中的應用。
5.板書設計

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