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高中物理力的合成教案
教学目标
1、掌握力的平行四边形法则;
2、初步运用力的平行四边形法则求解共点力的合力;
3、会用作图法求解两个共点力的合力;并能判断其合力随夹角的变化情况,掌握合力的变化范围,物理教案-力的合成。
能力目标
1、能够通过实验演示归纳出互成角度的两个共点力的合成遵循平行四边形定则;
2、培养学生动手操作能力;
情感目标
培养学生的物理思维能力和科学研究的态度
教学建议
教学重点难点分析
1、本课的重点是通过实验归纳出力的平行四边形法则,这同时也是本章的重点.
2、对物体进行简单的受力分析、通过作图法确定合力是本章的难点;
教法建议
一、共点力概念讲解的教法建议
牐牴赜诠驳懔Φ母拍罱步馐毙枰强调不仅作用在物体的同一点的力是共点力,力的作用线相交于一点的也叫共点力.注意平行力于共点力的区分(关于平行力的合成请参考扩展资料中的“平行力的合成与分解”),教师讲解示例中要避开这例问题.
二、关于矢量合成讲解的教法建议
本课的重点是通过实验归纳出力的平行四边形法则,这同时也是本章的重点.由于学生刚开始接触矢量的运算方法,在讲解中需要从学生能够感知和理解的日常现象和规律出发,理解合力的概念,从实验现象总结出力的合成规律,由于矢量的运算法则是矢量概念的核心内容,又是学习物理学的基础,对于初上高中的学生来说,是一个大的飞跃,因此教学时,教师需要注意规范性,但是不必操之过急,通过一定数量的题目强化学生对平行四边形定则的认识.
牐犛捎诹Φ暮铣捎敕纸獾幕础首先是对物体进行受力分析,在前面力的知识学习中,学生已经对单个力的分析过程有了比较清晰的.认识,在知识的整合过程中,教师可以通过练习做好规范演示.
三、关于作图法求解几个共点力合力的教法建议
1、在讲解用作图法求解共点力合力时,可以在复习力的图示法基础上,让学生加深矢量概念的理解,同时掌握矢量的计算法则.
2、注意图示画法的规范性,在本节可以配合学生自主实验进行教学.
第四节 力的合成与分解
教学设计过程:
一、复习提问:
1、什么是力?
2、力产生的效果跟哪些因素有关?
教师总结,并引出新课内容.
二、新课引入:
1、通过对初中学过的单个力产生的效果,与两个力共同作用的效果相同,引出共点力、合力和分力的概念,同时出示教学图片,如:两个人抬水、拉纤或拔河的图片.(图片可以参见多媒体素材中的图形图像)
2、提问1:已知同一直线上的两个力F1、F2的大小分别为50N、80N,如果两个力的方向相同,其合力大小是多少?合力的方向怎样?(教师讲解时注意强调:‘描述力的时候,要同时说明大小和方向,体现力的矢量性’)
3、提问2、进一步在问题1的基础上提问,若F1、F2的两个力的方向相反,其合力大小是多少?合力的方向怎样?
教师引导学生得到正确答案后,总结出“同一直线上二力合成”的规律:
物体受几个力共同作用,我们可以用一个力代替这几个力共同作用,其效果完全相同,这个力叫那几个力的合力.已知几个力,求它们的合力叫力的合成.
指明:
(1)、同一直线上,方向相同的两个力的合力大小等于这两个力大小之和,方向跟这两个力的方向相同.
(2)、同一直线上,方向相反的两个力的合力大小等于这两个力大小之差,合力的方向跟较大的力方向相同.
4、提问3、若两个力不在同一直线上时,其合力大小又是多少?合力的方向怎样?
教师出示投影和图片:两个学生抬水对比一个同学抬水,让学生考虑:一个力的效果与两个力的效果相同,考虑一下是否“合力总比分力大”?
5、教师可以通过平行四边形定则演示器演示力的合成与分解实验(演示实验可以参考多媒体素材中的视频文件);
演示1:将橡皮筋固定在A点,演示用两个力F1、F2拉动橡皮筋到O点,再演示用F力将橡皮筋拉到O点,对比两次演示结果,运用力的图示法将力的大小方向表示出来,为了让学生更好的获得和理解力的平行四边性法则,在实验前,教师可以设计F1、F2的大小为3N和4N,两个力的夹角为90度,这样数学计算比较简单,学生很容易会发现F1、F2和F的关系满足勾股定理,进而得到力的平行四边性定则,教师总结:两个互成角度的力的合力,可以用表示这两个力的线段作邻边,作平行四边形,所夹的对角线就表示合力的大小和方向.
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6、学生可以通过分组实验来验证力的平行四边性定则(可以参考多媒体资料中的视频试验):
试验器具:一块方木板,八开白纸两张,大头钉若干,弹簧秤两个,橡皮筋一个,细线若干,直尺两个,
学生在教师的知道下,组装好试验设备,进行试验验证.
强调:需要记录的数据(弹簧秤的示数)和要作的标记(橡皮筋两次拉到的同一位置和两个分力的方向)
7、教师总结:经过人们多次的、精细的试验,最后确认,对角线的长度、方向,跟合力的大小、方向一致,即对角线与合力重合,力和合成满足平行四边形法则.
8、让学生根据书中的提示自己推倒出合力与分力之间的关系式.
三、课堂小结
探究活动
关于“滑轮”问题的研究
题目
关于“滑轮”问题的研究
内容
在初中学习的有关滑轮问题后,对“定”、“动”滑轮作用的理解,尤其是动滑轮的使用时,是否一定省力?研究一下初中的物理课本,在什么条件下,应用动滑轮省力最多?观察生活中应用滑轮的实例,说出自己的心得,或以书面形式写出相关内容以及研究结果.
物理教案-力的合成
一、教材分析
本节使用的教材是人教版普通高中课程标准实验教科书《物理》(必修1)第3章第4节。本节内容是在学生学习力的图示、重力、弹力、摩擦力等相关力学知识的基础上,进一步学习力的合成。教材首先借助生活中常见的两种提水桶方式,运用等效替代的观点定性分析了合力与分力的关系,然后启发学生结合实验来进一步探究合力与分力的定量关系——让学生切身体会合力与分力之间的量值关系,不再是简单的代数运算,而是遵从平行四边形定则——这一普遍的矢量运算法则。“力的合成”这一节,前接三种常见的力,后续力的分解和力学一些重要定律的应用,具有承上启下的作用。
本节课运用等效替代的思想来进行平行四边形定则的教学,因而培养学生建立等效替代的概念是很重要的。
【教学目标】?
(一)知识目标
1、知道什么是分力、合力、力的合成、共点力。
2、能通过实验探究求合力的方法—--的平行四边形定则。
3、初步体会等效替代的物理思想。
4、会用力的图示法求合力。
(二)过程与方法
1.通过合力与分力概念的建立过程,体会物理学中常用的研究方法─等效替代法。
2.通过探究求互成角度的两个力合力方法的过程,让学生体验科学探究的过程。
(三)情感态度与价值观
1.体会逻辑思维和实验相结合研究问题的方法,由此体验到科学研究的乐趣。
2.体会科学研究中合作、交流的重要性和必要性。
【教学重点】
让学生通过对实验探究的参与,认识互成角度的两个力合成的情况,从而培养学生对物理现象的观察、归纳、总结能力。
【教学难点】
1.让学生了解等效替代法,认识等效替代的重要作用;
2.要求学生能在观察自然、生活现象中发现问题,勇于探究自然现象和日常生活中蕴含的物理知识。
【实验器材】
多媒体教学设备、实物投影仪、泡沫板、弹簧秤2个、橡皮筋1条(带两个细线套)、白纸1张、图钉几个、三角板一对
【教学方法】
交流与合作、分组实验、
二、学情分析
高一学生已经学习了力的三要素、力的图示等物理知识和有关平行四边形和三角形的几何知识,但是他们刚刚接触矢量,对矢量的运算没有任何感性认识,没有任何生活经验可供借鉴,他们习惯于标量的代数运算,即使学习了位移、速度、加速度等矢量,也不涉及到矢量运算,而是通过规定正方向将矢量运算变成了简单的加减问题,没有触及矢量运算。同时有些学生几何知识迁移能力较差,对力的平行四边形定则的应用往往不习惯。意识到学生在这个问题上的困难,通过小组探究方式教学,让学生在探究活动过程中获得切身体验,加深对平行四边形定则的理解。一则,能提高学生科学素养,力的合成对学生来说全新的知识,学生在探究活动过程中的体验真实而深刻,其效果远非那种目标和路线都明摆着的形式化的探究活动可比。二则,学生对矢量运算是完全陌生的,放慢教学过程,让学生在探究过程中感受规律的形成过程,有利于学生更深刻的理解矢量的合成法则。
三、教学设计
【教学流程】
依据我校近两年来推广的自主学习这种教学模式,我设计了以上的教学流程。自主学习主要是三大步。一、课前预习,做导学题纲,二、教师批改导学提纲,发现问题,及时调整上课进度。三、课堂探究,将本节课的重点、难点问题,层次分明、由浅入深地展开。
?【教学过程设计】
教学事件 1 提前预习,交流合作(3分钟)
教学任务 教师的活动 学生的活动 了解本节课要学习的基本概念、规律。
①分力、合力、力的合成、共点力等基本概念。
②了解本节课要学习的基本规律---平行四边形定则。课本上是怎样通过实验得出结论的。平行四边形定则可以解决哪些问题,大致怎样解决。
1、设计导学题纲,导学题纲分为两部分自主学习和合作探究。自主学习部分包括三部分内容:知识回顾、课前预习、自我检测。
知识回顾部分是本节课涉及的之前学过的知识,比如力的图示、数学平面几何中作平行四边形等基础知识。
课前预习部分主要是本节课要学习的一些基本概和、规律,学生通过看课本能直接得到的一些粗浅的知识和技能。这一部分主要是引导学生课前预习,上课前做到心中有数,带着目的、疑问听课。
自我检测部分主要是检测学生的预习情况,出的题目一般较为简单,但针对性强易引发学生的思考和对本节课兴趣。
2、提前批改学生的导学题纲,看一下学生哪些不会,哪些需要重点讲解,课堂设计是否需要调整。
3、组织学生交流合作。 1、课前预习,做导学题纲。
2、上课交流合作,将简单的知识通过交流解决掉。 【教学设计说明】我们的观点是:学生会的不用讲,学生自己能学会的自己学,学生能相互交流学会的互相交流,我们只点拨重点、难点知识。
1、提前预习的目的是对本节课要学习的知识做到心中有数。
2、交流合作的目的是通过学生的交流把简单的知识解决掉,通过学生的思维碰撞将难点问题突出、激化,有利于激发学生的学习兴趣。
教学事件 2 小组展示、教师点拨(2分钟)
教学任务 教师的活动 学生的活动 1、通过自我检测的第三题引出本节课的重点内容---如何进行力的合成。
2、理解分力、合力、力的合成等概念。 1、回答学生自主学习部分的有关问题。
2、启发学生思考生活中力的等效替代现象。
①学生自由回答生活中力的等效替代现象。
②课件展示几组力的等效替代现象。
比如多条狗拉爬犁和一只马拉爬犁,两根绳吊灯和一根绳吊灯,两个女学生提一桶水和一个大人提同一桶水。
3、分析两个女学生提一桶水和一个大人提一桶水的受力情况,引出分力、合力、力的合成等概念,以及等效替代的思想。 学生自由回答生活中的力的等效替代现象。 【教学设计说明】依据新课标“物理知识来源于生活用于生活”的教学理念,我设计了讨论生活中的等效现象这样一个讨论题,目的就是加深学生对等效替代思想的理解,寻找物理知识在生活中的原始模板,引发学生对这一知识的兴趣。
教学事件 3 小组交流讨论,教师引导启发学生参与实验(5分钟)
教学任务 教师的活动 学生的活动 通过导学题纲启发学生思考如下问题:
1、怎样找合力、分力?
2、怎样记录合力、分力?
3、怎样用图示做出合力、分?。
4、猜想合力与分力之间存在什么的关系? 1、给学生展示实验器材。
2、引导学生回答问题:问题见学案
1组展示,其他组同学补充。 【教学设计说明】
1、这一部分实际上是实验步骤,我将步骤设计成了问题形式,希望学生不仅知道怎么做,还知道为什么这么做。
2、学生对于怎样记录力会有不同的观点,这是很正常的。我的处理方法是让学生带着这些疑问去实际操作,在实践中找到最科学的方法。
3、学生对合力与分力的关系也会有不同的猜想,用实验去寻找答案。
教学事件4 学生实验, 展示实验结果,引出猜想(12分钟)
教学任务 教师的活动 学生的活动 在实验中探寻合力与分力之间的关系。 指导学生实验。对实验中存在的问题及时解决. 学生分组实验。组内要分工合作,团结协助,高效有序地完成实验 针对学生作出的分力、合力的图示,猜想合力与分力之间的关系。 1、实物投影仪展示学生的实验结果
2、提问学生:
①你的力的方向是怎样记录的?
其他人又是怎样记录的。
强调:两点确定一条直线的方法更科学。
②合力与分力什么关系?合力是否为分力之和?是否为分力之差?
3、针对实验结果启发学生:
①建议学生:将合力图示的箭头端分别与两个分力图示的箭头端相连。
②猜想:合力与分力可能成平行四边形关系。 学生思考、交流、讨论等,在教师的引导下猜想合力和分力的关系。
1教材分析
本节课是探究矢量运算的普遍法则——平行四边形定则。这个定则是矢量运算的工具,掌握好这个定则是学好高中物理的基础.本章是高中力学的基础知识,如何从代数运算过渡到矢量运算是本节的难点。同时,平行四边形定则的探究过程,对培养学生科学的探究精神也有很重要的作用。
教科书用简单的语言和一幅卡通图引入了合力和分力的概念及等效代替的物理思想。通过生活中的实例“提水”说明合力与分力是等效代替的关系。比较直观,学生也容易接受。将求合力的方法——平行四边形定则,由旧教材的验证实验改成新教材的探究实验,说明新教材更注重知识的形成过程。教材中对于“平行四边形定则”的得出是希望学生自己动手设计出实验方案,以探究的方式去寻找分力与其合力的关系,最终发现结论。让学生在探究过程中掌握知识,培养能力,领悟科学研究的魅力,并学会互相交流合作。在探究实验之前,教科书上设置了“思考与讨论”栏目,让学生思考猜想,也体现了科学猜想在科研中的重要性。为了降低探究的难度,书中写出了探究时要注意的4个问题,以及“建议用虚线把合力的箭头端分别与两分力的箭头端连接”等提示性的话语帮学生突破思维的障碍。在得出矢量的合成法则——平行四边形定则后,教科书又设计了简单的例题让学生练习尝试使用“平行四边形定则”去求合力。随后又点明了多力合成的办法和思路,可以进一步加深学生对“等效替代”的理解。紧接着又通过“思考与讨论”栏目让学生知道合力与原来两分力夹角的关系,还将初中的“同一直线上二力的合成”情景也包含了进去,让学生认识到“同一直线上二力的合成”只是“平行四边形定则”的特殊情形。最后教材通过生活中的插图说明了共点力的概念及平行四边形定则的适用条件。
2学情分析
学生在初中只接受过求同一直线上二力的合力问题,升入高中后,开始接触矢量的概念,对位移,速度,加速度,力这些矢量有一点感性的概念认识,但对矢量运算的理性认识几乎没有,只有位移那儿好像有点儿模糊的印象。他们更习惯于没有方向的物理量之间的代数运算。平行四边形定则是学生第一次接触,对于刚升入高中的学生来说,在接受矢量运算时有一定的困难,而一旦过了这一关,则是学生认识上的一次质的飞跃。因此放慢教学过程,营造良好的课堂氛围为学生提供自主探究“力的合成法则”提供保障。让学生在探究过程中获得切身的体验,更有利于学生深刻理解矢量的合成法则,也才真正符合新课程理念物理教学的要求。
3教学设计思想
为了体现新课程所倡导的教学理念,在教法上,采取以学生为主体,以问题为中心,以教师为引导,以小组的合作为主要方式,让学生进行简单的实验设计,亲身体验科学实验探究的过程。为了让学生更好地体验科学研究的方法和过程,发展自主学习能力,培养良好的思维品质,强化小组交流与合作意识,淡化机械式训练,摒弃灌输式教学;教师一定要把握好自己的角色,是适时适度地“引导”和“参与”,决不能搞型式化的探究。在以往的教学中,课堂教学实施往往过于注重知识传授倾向,学生被动地接受,很难从多方面培养学生的综合素质。
4教学目标
4.1知识与技能
(1)能够从力的“效果”角度理解合力与分力的概念。
(2)掌握力的平行四边形定则,知道它是合成力的基本定则,学会初步运用平行四边形定则求合力;
(3)会用作图法求解两个共点力的合力;并能意识到其合力随夹角是变化的。
4.2过程与方法
(1)能够通过实验探究归纳出互成角度的两个共点力的合成遵循平行四边形定则;
(2)体会等效代替的思想方法,参与实验探究过程,培养学生动手操作能力和协作能力。
(3)培养学生设计实验、观察实验现象、探索规律以及归纳总结问题的能力。
4.3情感、态度与价值观
(1)培养学生的物理思维能力和科学研究的态度。
(2)培养学生热爱生活、事实求是的科学态度,激发学生探索与创新的意识。
(3)培养学生合作、交流、互助的精神。
(4)让学生树立科学探究中大胆猜测,严谨求证的科学思想。
5教学重点及难点
重点:渗透“等效替代”的物理思想,促使力的平行四边形定则的发现与深刻的理解。
难点:①实验的设计;②平行四边形关系的发现;③从“代数和”思维到“矢量和”思维的跨越.
6教学方法
创设情景,引导启发,实验探索,归纳总结,
7教学器材
演示用器材:半桶水,钩码1只(系上细绳套两根),演示弹簧秤2只,弹性较好的橡皮条1根,尺子2把
学生用器材:按小组:①木板1块;②白纸1张;③图钉5枚;④橡皮条1根;⑤细绳2根(两端做好套);⑥弹簧秤2个;⑦铅笔1只;⑧量角器1只;三角尺1-2只,圆规1只。
8教学过程的设计
8.1新课的引入:
[教师活动] 多媒体展示和现场演示:生活中常见的几种现象:提水、运送贷物、拉伸弹簧,讲“曹冲秤象”的故事。
[学生活动] 让学生举生活中类似的例子。
[教师活动] 引导学生理解合力与分力等效代替的关系,得出合力和分力的概念。并复习提问初中学过的同一直线上求两个力的合力的问题:(两种情形,分力同向和反向时)并引导学生用“等效替代”的思想去理解这两种情形,然后再抛出“两个互成角度的分力与其合力有什么样的关系呢?”“合力是否等于两分力大小之和或之差呢?”也可以让学猜测“合力的大小在什么范围内?”。引导学生设计实验用“等效替代”的思想靠测量的方法先去找到两分力与合力,并将它们表示出来,然后再探究它们之间的关系。
8.2指导学生实验设计中应注意的一些问题:
(1)问题的提出:两个互成角度的共点力与其合力有什么样的关系?
(2)设计实验时应注意的问题:
①用什么方法找分力与合力,实验中应怎样实现分力与其合力产生的作用效果相同?
教学目标:
知识与技能: 1.理解合力、分力、力的合成、共点力的概念.
2.理解力的合成本质上是从作用效果相等的角度进行力的相互替代.
3.会用力的合成的平行四边形定则进行力的合成.
过程与方法:利用实验,得出互成角度的两个力的合成遵循平行四边形定则
情感态度与价值观:培养学生分析解决问题的能力、动手操作能力、物理思维能力和科学探究中严谨、务实的精神和态度
教学重难点:
重点:1.运用平行四边形定则求合力.
2.合力与分力的关系.
难点:运用等效替代思想理解合力概念。
实验教具及媒体:
重物包一个、细线若干、弹簧秤(2只)、橡皮筋(2条)、方木板(1块)、三角板(2个)、白纸、图钉若干、笔、砝码。
教学过程::
导入:问大家一个脑经急转弯,1+1在什么情况下不等于2?
学生回答:算错的情况
今天,我们却要证明,有时候在算对的情况下,1+1也不等于2
新课教学:请两个女同学把一个包提起,然后再让一个男同学自己把包提起.
对两次情况进行受力分析
(第一个图由老师作图,第二个请同学作图)
不管是只有一个力F作用,还是有两个力F1、F2共同作用,两次对于水桶来说,效果都是一样的。也就是说,F与“F1和F2”是等效的,我们可以用F替代F1和F2作用,也可以用F1和F2来替代F作用,效果一样,此时,我们就可以称F为F1和F2的合力,而F1、F2就成为F的分力
一、合力和分力
请同学们自己讨论合力和分力的定义(同学自愿回答)
当一个物体受到几个力共同作用时,我们常常可以求出这样一个力,这个力的作用效果跟原来几个力的作用效果相同,这个力就叫做那几个力的合力,而那几个力叫做这个力的分力。(板书一)
问:合力与分力之间是什么样的关系?(等效替代)
例:大家请看到教材61页,一个成年人用力提起一桶水和两个小孩子用力一起提起一桶水,这个成年人的力和这两个小孩子的力之间是不是合力与分力的关系?(强调“等效”)
通过此例题,加深学生对“等效”的理解
问:合力与分力的大小有什么关系?是不是简单的代数和的关系?
演示1:两个弹簧秤互成角度地悬挂一个钩码,拉力分别为F1和F2;再用一个弹簧秤悬挂同一个钩码,拉力为F,证明:F≠F1+F2
合力与分力之间到底有什么关系?这里就要牵扯到一个问题:力的合成
二、力的合成
那力的合成是怎么定义的呢?力的合成就是求几个力的合力的过程叫做力的合成。
例如刚刚我们用两个弹簧秤悬挂一个砝码,已知拉力分别为F1和F2,那现在我们想知道如果只用一个弹簧秤悬挂同一个砝码,那弹簧的弹力是多少呢?刚刚我们在试验中知道并不是两个拉力简单的代数和,那力的合成到底遵循什么样的规律,我们可以通过实验来研究这个问题。首先,应该确定两个分力的大小、方向;再确定合力的大小、方向;然后才能研究合力与两个分力的大小、方向的关系。那么怎样确定力的大小、方向呢?
启发学生回答:用弹簧秤测量分力的大小,力的方向沿细绳方向,
请同学们看看老师这里的器材,器材有白纸、图钉、弹簧称、橡皮筋、笔、方木板,我们来设计一个实验,来探究求合力的方法。(老师引导,图钉,白纸,木板的用处,让学生讨论。力的作用效果分为两种,其中运动状态我们不好控制,所以一般情况下我们选择通过形变来研究力)
学生操作,教师加以指导。
注:在使用弹簧秤测量力的大小时,首先,要观察弹簧秤的零刻度及最小刻度,同时要注意弹簧秤的正确使用及正确的读数方法。拉动橡皮筋时,要使两只弹簧秤与木板平面平行。
提示:(1)两次橡皮筋的伸长方向和长度要相同。
(2)怎样确定力的大小、方向呢?
引导学生回答:弹簧秤的读数就是力的大小,细绳的方向就是力的方向。
(3)如何在纸上完整的描述一个力?
用力的图示法将力的大小、方向表示出来。
引导学生对实验数据进行处理:
1)用力的图示法分别表示分力及合力:如图所示,有向线段OA、OB、OC分别表示两个分力及合力。
现在,请同学们用力的图示法将自己测量的分力和合力分别表示出来。
提问:分力的大小分别等于多少?合力的大小等于多少?
进一步提问:由此看来,互成角度的两个力的合成,不能简单地利用代数方法相加减。那么合力与分力的大小、方向究竟有什么关系呢?
同学们仔细看看,O、A、C、B的位置关系有什么特点?
(停顿20秒,引导同学猜出)
O、A、C、B好像是一个平行四边形的四个顶点。OC好像是这个平行四边形的对角线。
教师解说:OC好像是这个平行四边形的对角线,这毕竟是一种猜测,究竟OC是不是这个平行四边形的对角线呢?我们可以以OA、OB为邻边作平行四边形OACB,看平行四边形的对角线与OC是否重合。
2)用两个三角板,以表示两个分力的有向线段OA、OB为邻边,用虚线作平行四边形OACB。
(示范。强调邻近,利用两个三角板作平行四边形。)
现在请以OA、OB为邻边,作平行四边形,并连接OA、OB之间的对角线。
【课题】力的等效替代
【教学对象】高一学生
【授课时间】45分钟
【教材】广东教育出版社《物理》必修I
【教学内容分析】
1、本节课的地位与作用:力的等效和替代是粤版物理必修I第三章第三节的内容。在学习本节课之前学生已经学习了弹力、摩擦力等力的概念,对力有了一定的感性和理性的认识,同时在第一章中已经学习了位移矢量,对矢量的知识有了一定的储备,获得感性认识。
这节课的内容,为下面的力的合成与分解有着密不可分的联系,为后续力的合成与分解打下知识层面的基础。本节课所初步总结出来的平行四边形定则也是处理矢量的一个通则,因此本节课为以后动量、冲量、动能定理等内容打下了坚实的基础,具有承上启下的作用,这节课的学习效果将直接影响后续课程的学习。
2、课程标准对本节内容的要求:通过实验,理解力的合成与分解。对等效替代的思想在科学研究中的应用有质的认识。学习关于实验探究的一般程序和方法,养成良好的思维习惯,能运用等效思想和所学的探究方法分析、解决日常生活中的一些问题。
3、教材的内容安排:粤教版教材第三章第3节力的等效和替代这一节的内容,首先是教师讲解一些相关的概念:力的图示、力的等效、合力、分力、力的合成与分解等概念,教师引导学生探究:寻找等效力,引导学生进行试验设计,最后引导学生得出具有普适性的方法:平行四边形定则的初步得出。
4、对教材的思考:这章的教材编写整体上看,比较适合学生的认识特点,但是,我觉得第三节《力的等效与替代》力的等效这部分,我们一直在强调力的等效,直至后面寻找等效力,从本质上来说,就是求几个分力的合力,故而在这里,应该把寻找等效力与力的合成在观念上应该先对等起来,教师应该注重提出猜想前的引导工作,引导学生从几何层面上来考虑他们之间的关系,不置使得学生无从下手。
【学生学情分析】
学生兴趣:实验操作的兴趣,对未知世界的强烈好奇心。
学生的知识基础:在本节课之前学生已经学习了位移以及力的概念,初步接触了矢量的概念。
学生的认知特点:对矢量方向性的理解还仅停留在表面上。本节课应着重让学生通过实验探究来体验矢量运算并非简单相加减,而是遵循平行四边形定则。授课对象为高一学生,对于第一次接触平行四边形定则的学生来说,是一个大的挑战,也是一个大的飞跃,对于习惯于代数运算的学生来说,矢量运算是相对较困难的,也比较难以接受,如何让学生在以前学习基础之上接受本节课内容是一个难点。
【教学目标】
(一)知识与技能
1、理解力的图示法,区别力的图示和力的示意图.
2、理解力的合成与分解本质上是从作用效果相等的角度进行力的相互替代.
(二)过程与方法
1、理解力的等效替代的科学方法,并掌握。
2、采用实验探究的学习方式,通过独立思考与分组讨论等过程,培养学生设计实验、动手操作及观察实验现象的能力,以及分析、综合、归纳的能力。
3、通过课堂实验的设计及操作过程,培养学生利用现有器材设计实验的能力及临时反应能力(器材的灵活运用等)
(三)情感、态度与价值观
1、通过实验探究过程,激发学生的学习兴趣,发挥学生的积极性、主动性和创造性。
2、通过力的合成的研究与规律的发现,培养学生严谨的科学态度,逐步养成用科学方法与科学知识理解和解决实际问题的习惯,提高科学素养。
3、通过分组实验,培养学生合作、交流的能力与团结协作的精神。
【教学重点】
探究合力与分力的关系、等效替代思想
【教学难点】
实验的设计、平行四边形定则的总结与归纳、从“代数和”思维到“矢量和”思维的跨越。
【教学策略设计】
新课程提倡以自主、合作、探究的教学组织方式来进行课堂教学,本节课通过问题的提出,创设问题情境,继而教师引导学生进行探究实验,在物理知识的学习中,坚持以“教师为主导,学生为主体”的教学原则。充分发挥学生的主体性作用。
本节课的教学选用探究与验证相结合的模式。老师应从学生已有的认知水平出发,注意把握教学的难度与深度。
教学方法:
实验法(学生分组实验)
这是本节课的重中之重,通过学生分组实验的实施,充分体现、发挥课堂中学生的主体地位,真正做到以学生为主导,教师以引导的功能。同时,学生通过分组实验,真正体会到学习的乐趣,体会到交流合作的重要性,在实验中,使得操作能力,实验设计能力得到了应有的锻炼。
谈话法
在探究实验的整个过程,为了使老师起到更好的引导作用,避免学生走一些没有必要的弯路,故而采用谈话法,提出一系列有严格逻辑顺序的问题,引导学生思考、回答,老师做适当的补充、小结。确保实验有效进行。
讲授法
由于要完成课堂教学任务,全部知识由学生自己来探究获得是不切实际的,故而应该辅之以讲授法,来帮助学生获得一些立即认识,从而使得课堂教学更加有序的进行。
学法指导:
教学中,通过一些引导性的问题,创设一些问题情境,引起学生的思考、引出探究的问题。然后,学生将以小组合作实验的形式进行学习、与探究的过程。注意引导学生进行猜想、实验设计、实际操作、分析数据、归纳结论,既让学生体验探究的各个环节,又让学生学得物理知识。同时,注意知识的运用,学生要学会理性分析、思考。总之,学生学习的主体地位不能变,教师教学的主导地位要坚持,教师的引导作用要时时刻刻体现。
教学媒体设计:
充分运用多媒体,发挥多媒体的作用,通过一些图片、Flash来使学生获得学习物理知识的感性材料,感性的认识。使得课堂显得非常的有吸引力,提高教学效率,提高学生的学习兴趣。
【教学用具】
多媒体课件、砝码,细线,弹簧秤,木板,橡皮筋,绳套两段,图钉,白纸
【教学流程图】
【教学过程设计】
教学环节与教学内容
教师活动
学生活动
设计意图 [创设教学情境,引入课题]
通常物体都会受到多个力的作用,许多情况下这些力的作用可以与某个力作用产生同样的效果。
图 车陷泥潭
讲解图片内容:一辆车陷进了泥坑,用一辆汽车用绳子牵一下,就可以把它从泥坑中拉出来(如上图所示)。
教师适时提出问题 播放多媒体课件
提出问题:
如果十几个人连推带拉把它从泥坑中拉出来,这时一辆汽车的牵引力的作用效果和十几个人的作用力作用效果有什么关系?
观察、思考
回答问题
用贴近学生实际的生活中的例子来引出课题,较快集中学生的注意力,使得新课的引入较为顺利
[概念引出]
1、力的图示:让学生用2分钟时间自学,
回答问题检验自学情况,以与学生讨论的方式点出力的图示与力的示意图的区别,并试着画出简单的力的图示与示意图
图:力的图示
教师布置任务,回顾力的三要素的内容,进而提出问题:
力的图示与力的示意图有什么区别?
思考、回答问题,跟着老师步伐,画出简单的力的图示,力的示意图 内容较简单,没有必要全部讲解,采取让学生自学的方式进行,训练学生的自学能力。但是,鉴于学生自觉获取信息的能力不够,还是要点出二者的区别。
[演示实验] (2分钟)
通过图片展示、演示实验引出力的等效、分力与合力的概念
演示实验内容:准备好一重物(一桶水),
A:两个学生共同提起
B:一个学生单独提起
师生共同讨论分析,引出力的等效
再经过物理图景的分析,点出“等效代替”的思想,为后续的实验设计思想买下伏笔。
教师播放多媒体课件
图片展示
进行演示实验并帮助学生分析
引出分力、合力、力的合成与力的分解这几个概念
观察
思考
帮助老师进行演示实验
用贴近学生实际的生活中的例子来引出课题,学生通过实际参与演示实验(学生可自行进行演示)并通过分析,较快集中学生的注意力,使得概念的引出较为顺利
[创设教学情境]
教师提出问题:两个力在同一直线上的合成;
SHAPE MERGEFORMAT
图 课件截图
进一步提出互成角度的两个力的合成,进而引入探究实验教学环节
提出问题:
1、方向相同的共点力的合成?
2、方向相反的共点力的合成?
3、互成一定角度的两个力的合成?
F与F1、F2之间的关系 ?
4、两个互成角度分力的合力的大小是否等于两个分力
之和、之差呢?
思考问题
回答问题
通过问题的一步步深入,由浅入深,逐步引出探究实验的内容
符合学生的认知习惯,易与为学生所接受
[提出猜想:]
教师与学生进行讨论,通过提问,引导学生进行猜想。围绕实验方案的设计进行:如何设计方案,探讨合力的求法
提出问题:
1、我们能否从几何关系上来寻找关系?
同时,教师展示多媒体,分力合成的过程
2、从几何上来寻找关系,即是将合力与分力的末端连接起 来,是一个四边形,是一个什么样的四边形?
引导学生得出是一个平行四边形
进而引导学生正式提出猜想:两个力的分力与合力末端的连接成一个平行四边形
一、[教材分析]
“力的合成”是粤教版的物理必修I 第三章 第四节的内容主要包括:分力合力及力的合成的概念;平行四边形定则及其适用条件。
本章的前三课学习了重力、弹力、摩擦力,这节力的合成与下节力的分解,起着纽带的作用,只有学好了力的合成与分解,很好的进行受力分析,才能更好的学习后面的牛顿定律,甚至进而影响到高中物理整个的学习过程,可以说力的合成与分解是高中物理知识学习的基本功,学生只有架构好了这错桥梁,才能顺利的学好高中物理
二、[学生分析]
学者是高中一年级的学生,在前面刚刚学习了重力、弹力、摩擦力,对事物的受力有了一定得认识,比较初中所学知识有更深刻的理解和认识,这节课对他们来说是进一步研究所必须的。学者运用实验的手段自己进行实验探究,激发起他们对力学的热情
三、[教学目标]
一、知识目标
1、能从力的作用的等效性来理解合理和分力的概念,体会等效替代思想。
2、能通过实验探究求合力的方法——力的平行四边形定则,并知道其试用条件。
二、能力目标:培养学生动手能力、物理等效思维能力
三、德育目标:
(1)在教学过程中让学生学会自己分析和解决问题,尊重实验事实,培养学生实事求是的精神。
(2)在自由开放平等的气氛中探究交流,互相配合,互相鼓励,友好评价,和谐相处。
[教学重点]
(1)理解等效的思想,从而得到合力与分力的关系。
(2)运用实验探究的方式分析归纳出力的平行四边形定则。
(3)共点力的理解判断。
[教学难点]
实验探究得到合力的方法
寻找平行四边形定则方法
[教学方法]
科学探究法
[教学用具]
(1) 钩码、细线、三角板
(2)学生每两人一组:方木板、白纸、弹簧秤(两个)、橡皮条、细绳两条、三角板、刻度尺、图钉(几个)
[课时安排]
1课时
[教学过程]
一.新课引入
教师活动 学生活动 教学策略 教学目标 问题1:实验室里连接电路需要一个5欧姆的电阻,但现在手头上只有一些10欧姆的电阻,哪位同学能给实验室的老师想个办法? 学生思考并回答,将两个十欧姆的电阻并联,相当于一个五欧姆的电阻。 用提问的方式,使学生参与到课堂中,回忆初中所学的知识,用复习知识大家回答,调节气氛,消除紧张感。 使学生回忆初中知识,强调等效替代的根本思想——等效。 问题2:我们在上一章节运动学里面学的位移里,这两种情况是不是也是等效的呢?(黑板上给出草图) 学生思考回答,这两种情况最终都是从A走到C,是等效的。 从初中知识引入到高中刚学习的知识,通过两个问题,使学生们找到两个问题的共同点,都是在说等效替代 再次提问,使学生思考老师所提问题的共同点,教师在此基础上总结。 总结1:前面我们看到的这两个例子,都运用到了我们物理学里面一个重要的思想|——等效替代。 学生看着例子总结思考 通过提问来实际运用等效替换的思想,在此基础上总结,达到事半功倍的效果 得到等效替代,抓住这根主线,为后面的课做铺垫 问题3:指出等效替代的思想不只是在我们电学、运动学里面有着重要的运用,在我们的日常生活中也有着广泛的应用。举例:一个斜面上两个小孩使一辆摩托车静止在斜坡上,而只要一个大人就能使车静止在斜坡上,这是为什么? 学生思考并回答:等效替代。 让学生脱口而出等效思想,接下来进一部提问,便于下面对等效本质的提问 从生活中的事例引出力的等效,进而引出合理和分力的概念。 问题4:等效?是什么等效呢?是两个小孩的重量等于这个大人的重量还是别的什么原因? 学生思考并回答;是两个小孩的力和大人的力等效 进一步提问,使学生透过现象看到上面问题等效的本质是力的等效 引出力的等效 总结2:两个小孩的两个力和一个大人的一个力等效,我们用发散的思维想一想,大量的实际问题中,物体是不是通常同时受到几个力的作用?为了研究问题的方便,我们把这种关系称之为合力与分力。 学生理解合力与分力的概念 几个问题一步步诱思,用实际生活中的需求,自然的导出合力与分力的概念 对前面的问题总结,结合实际生活,引出合力与分力的概念
二.新课教学
力的合成
教学过程 教师活动 学生活动 教学策略 教学目标 合力与分力概念的引出 (在引入新课时已经完成) 引出力的合成概念 为了研究问题的方便,我们常把几个力的作用效果用一个力来代替,把复杂的问题简单化,求这几个力合力的过程,就是力的合成 学生思考联系合力分立,理解力的合成的概念 对进行力的合成意义思考,联系生活实际加深对概念的理解,知道力的合成概念是实际需要而提出的 力的合成概念的提出 同一直线上二力合成 初中也接触到了力,知道了力的三要素,也接触了力的合成,我们先来看这种最简单的情况。那么谁能给我说说同一直线上二力的合成,合力的大小和方向同分力有什么关系。 学生回到:当两个力在同一条直线上时,若同向则合力大小等于二力大小之和,方向与二力相同;若反向,则合力的大小等于二力大小之差的绝对值,方向与二力中较大的力相同。 复习回顾,从简单的同一直线上的二力合成入手,逐步进入互成角度的力的合成 同一条直线上二力的合成。 引入互成角度的二力合成
我们知道了同一条直线上的二力合成,那么是不是世界上所有物体受到的力都是在同一条直线上呢?用一根绳吊起勾码进行演示。这种不再同一条直线上的力,我们也可以说是互成角度的力,它们两个的合力怎么求呢? 衔接上一层次,由同一直线上力的合成,联系实际提出问题,进行设疑 探讨互成角度的二力合成
力的合成(互成角度的力如何合成?)
科学探究过程 教师活动 学生活动 教学策略 教学目标 第一阶段:
发现问题 我们知道了同一条直线上的二力合成,那么是不是世界上所有物体受到的力都是在同一条直线上呢?用一根绳吊起勾码进行演示。这种不再同一条直线上的力,我们也可以说是互成角度的力,它们两个的合力怎么求呢?
学生思考 衔接上一层次,由同一直线上力的合成,联系实际提出问题,进行设疑 让学生体会可以从解决实际问题进行深入思考,发现问题;
第二阶段:
设计
实验
进行
探究 我们现在用我们桌子上的试验仪器,看看自己能不找出求互成角度力的合力与分力的关系。
问题1:要进行试验,我们先来看看我们都有什么试验仪器,各有什么作用?
问题2:如何保证合力与分力是等效的关系呢?
问题3:弄明白了试验仪器的作用,哪位同学有什么想法,来设计一个试验,看互成角度的力的合力与分力的关系?
问题5:建议大家用虚线把合力的箭头端分别与两个分力的箭头端链接,看看这时候你发现了什么?
学生通过对实验仪器的分析,以等效作为桥梁,进行试验的设计。上台用投影仪展示讲解自己的试验结果,并回答老师的问题
用提问的方式进行诱思,从而达到放的开并且收的回来的效果。若是不讲仪器的作用进行诱思,学生有可能无所适从,达不到本来的目的 让学生知道解决物理问题时要以实验事实为依据。
一、教材内容与地位:
教材分析:本节为《普通高中物理课程标准》必修模块“物理Ⅰ”中第二个二级主题“相互作用与运动规律”中所涉及的内容。此节是在掌握前边三种力的基础上,来研究如何求几个力的合力的方法,只有学好了力的合成及下一节力的分解才能学习物体的受力分析,乃至对学习后面的牛顿运动定律都是有很大的决定意义。
学情分析:学生对前边的三大力已经初步掌握,对力是矢量与标量的区别也初步掌握,但是学生一直以来都习惯于代数计算,因此在教学中要注意纠正学生的一贯错误。实验是学生接受物理知识最符合认知规律的方法。本节课的教学设计正是基于实验,让学生亲自实践,实验探究,培养学生的实验探究、团结合作、归纳总结等能力。但由于学生的层次不齐,对宏志班的学生采取学生自己探究求合力的方法,普通班的学生则在老师的提示下进行探究,甚至要有针对性的提示。
二、教学目标
(一)知识与技能
1.能够从力的作用效果理解合力、分力、力的合成、共点力的概念。
2.通过实验理解力的合成方法,进一步理解平行四边形运算法则和特点,掌握平行四边形法则,知道它是矢量合成的普遍规律,知道矢量与标量运算法则是不同的。
3.学会用作图法求合力。注意矢量的运算结果要明确矢量的方向。
4.知道分力的夹角对合力大小的影响。学会进行动态研究,并在变化中寻找规律。
5.用力的合成分析日常生活中的问题。
(二)过程与方法
1.通过演示实验引出合力和分力的概念,了解物理学常用的方法——等效替代法。在以后的学习中,如运动的合成与分解、等效电路等都要用到等效替换的方法。
2.能够将力的合成拓展应用于实际生产生活,开拓解决问题的思路,突出培养学生的学习能力和学科应用能力。
(三)情感态度与价值观
1.通过实验培养良好的观察习惯和严谨求实的科学精神。
2.逐步感悟物理学不仅仅包含可供广泛应用的物理原理,还包含在问题的研究过程中培养科学的思维方式、研究方法。
三、教学重点、教学难点
重点:1.合力与分力的关系。
2.平行四边形定则及应用。
难点:实验探究方案的设计与实施。及在实验中学生的严谨程度。
四、教具准备
多媒体课件,学生分组实验器材:木板、白纸、图钉(若干)、橡皮筋、细绳套(两根)、弹簧秤(两只)、三角板、铅笔。
五、课时安排
1课时
六、教学过程
1.播放歌曲《众人划桨开大船》片段)刚才这首歌大家可能都听过,叫做《众人划桨开大船》,从物理学的角度说,一个人划桨产生的力太小不能开大船,众人划桨产生的力合起来才能开动大船。如果知道每个人划桨的力,怎样求合起来的力呢?学习了这一节课后我们就可以解决这个问题了
2.【演示实验】(目的是引出合力、分力、力的合成的概念)(尽量使水桶大些和水多些,一个女生搬不动)
让学生把一桶水或一个重物从地面上想办法放在桌面上。
师:(对一个大个同学提问)这位同学你的做法是什么?请具体操作一下。
生:我用一只手就可以把它提到桌面上。(同时演示)
师:(对瘦弱的女生提问)你们的做法是什么?
生:我们可以两个人(或三个人)把它抬上来。(同时演示)(灵活掌握)
师:同学们仔细观察会发现,一位力气大的同学只用一只手一个力就可以把水桶从地面提到桌面上,两个女同学用两只手给水桶两个力,同样也把水桶从地面移动到桌面上,不同的同学用不同的方法达到了一个共同的目的。在提水桶这个事件上,这一个力产生的作用效果和两个力的作用效果是相同的。生活中还有哪些例子可以说明同样的问题?
生:(举身边的例子)几个学生一起抬桌子、等相比较等等。
师:给出课件中图片---斜拉桥,在这些例子中,一个力与几个力产生了同样的效果,可以用这一个力代替那几个力,这一个力与那几个力是什么关系?(当然是在学生提前预习的基础上)
生:这一个力是那几个力的合力,那几个力是这一个力的分力。
师:请同学们用自己的话总结什么叫合力。
生:当一个物体受到几个力共同作用时,我们常常可以求出这样一个力,这个力的作用效果跟原来几个力的作用效果相同,这个力就叫做那几个力的合力。(注意效果相同)
师:原来的那几个力叫做分力,你能用自己的话总结一下什么是力的合成吗?
生:求几个力合力的过程叫做力的合成。
师:那么几个力的合力怎样来求呢?下面我们设计一个实验来探究一下求合力的方法。
4.实验探究求合力的方法
师:怎样求合力呢?我们先来看一个演示实验。(用两只弹簧秤提起一个重物,两只弹簧秤拉力的方向都向上,分别读一下两只弹簧秤的读数。然后用一只弹簧秤提起这个物体,看这时弹簧秤的读数;找出两只的读数与一只的读数之间的关系;逐渐让两只弹簧秤分开成一定角度,再读一下两只弹簧秤的读数与一只弹簧秤的读数的关系与上一次相同吗?)(目的是为后面的两个分力夹角的变化做铺垫)
注意:学生需要仔细观察读数
生:(观察实验现象,读取实验数据并进行简单处理)第一次一只弹簧秤的读数等于两只弹簧秤的读数之和;第二次一只弹簧秤的读数不等于两只弹簧秤的读数之和,而是比两只弹簧秤读数之和稍微小一些。
师:(微笑鼓励)这位同学观察得很仔细,按照算术法则,两只弹簧秤的读数之和应该等于一只弹簧秤的读数,可见力的合成并不是简单地相加减。那么它们之间的关系到底是怎样的呢?(提出疑问引出新课)
师:下面来探究求力合成的方法。
根据我们提供的器材,同学们分小组讨论,抓住合力和分力效果相同这一关键,设计实验方案,选择适当的仪器,把不需要的仪器放在一边。(这里仪器的提供可以有一些干扰项,比如说放置小车和打点计时器,锻炼学生选择仪器的能力)
注意:启发学生设计的关键是:两个力共同作用的效果和一个力单独作用效果相同,怎样设计才能够更容易控制两种情况下力的作用效果相同。
师:在做实验之前,让一个小组的同学介绍他们的实验器材的选择和实验方案的设计过程。
生:力的作用效果有两种,一种是改变物体的运动状态,一种是使物体发生形变。要探究一个力的作用效果和两个力的作用效果相同,从这两个方面入手都可以,只是用力改变物体的运动状态不如使物体发生形变容易控制,所以我们选择的是用力改变物体的形变这种方法来探究合力和分力的关系;对于物体的选择,我们选择了容易发生形变的橡皮筋来进行。在一个力和两个力共同作用下让橡皮筋的形变量相同。我们组选择的仪器是:方木板、白纸、弹簧秤(两个)、橡皮筋(两条)、细绳(两条)、刻度尺(或三角板)、图钉(若干,用来固定白纸)
(注:要多了解各个组的实验器材的选择情况,指出他们的优点和不足,帮助他们改进自己的设计,这里仅举一例作为代表)
师:教师对说得好的组给予表扬并根据同学们自己选择的器材来设计实验方案。首先考虑实验步骤怎样进行。
师:(提示)在这个实验中一个力与两个力等效的标志是什么?
生1.橡皮筋伸长量相同。
生2.除了伸长量相同之外还应该伸长到同一个位置,因为力是矢量,既有大小又有方向。
师:刚才第二个同学补充得非常好,一定要考虑到力的矢量性。两次实验中橡皮筋应该伸长到同一个位置才能保证作用效果完全相同。
多媒体展示设计较好的组学生的实验步骤设计参考案例(补充:对于较差的班级,学生实验步骤的设计可能欠缺一些,老师可以多提示,再演示一次之后再让学生分组去做,总之必须由学生自己找出规律)。
实验步骤:(在教师的引导下或小组学生充分讨论过程中,由小组同学协商提出,也可以每个小组采取完全相同的实验步骤)
(1)在桌上平放一个方木板,在方木板上铺上一张白纸,用图钉把白纸固定好。
(2)用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的A点(A点的位置应该靠近顶端中点),在橡皮筋的另外一端拴上两条细绳,细绳的另外一端是绳套。
(3)用弹簧秤分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮筋,使橡皮筋伸长,结点达到某一位置O。
(4)用铅笔记下O的位置和两条细绳的方向,分别读出两只弹簧秤的示数(在同一条件下)。
(5)用铅笔和三角板在白纸上从O点沿着两绳的方向画直线,按照一定的标度作出两个力F1和F2的图示。
(6)只用一只弹簧秤,通过细绳把橡皮筋的结点拉到相同的位置O点,读出弹簧秤的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力F的图示。
(7)探究这三个力的大小及方向的关系。
注意事项:①同一实验中的两只弹簧秤的选取方法是:将两只弹簧秤钩好后对拉,若两只弹簧秤在拉的过程中,读数相同,则可选,若不同,应另换,直至相同为止,使用时弹簧秤与板面平行。
②在满足合力不超过弹簧秤量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下,应使拉力尽量大一些,以减小误差。
③画力的图示时,应选定恰当的标度,尽量使图画得大一些,但也不要太大而画出纸外。要严格按力的图示要求和几何作图法作出合力。
④在同一次实验中,橡皮条拉长的结点O位置一定要相同。
⑤由作图法得到的F和实际测量得到的F′,不可能完全符合,但在误差允许范围内可认为F和F′符合。
学生实验时,教师巡回指导当看到学生基本都做好之后(太慢的也不要总等,教师再加以引导,还要注意课时。)
(此后,可以由小组进行数据处理和讨论,教师在巡查的过程中,发现做的好和不够好的,选择具有代表性的小组,全班展示实验结论,期间其他组可以随时质疑和补充)
师:请同学们取下白纸,把实验器材整理好,然后仔细分析三个力的图示。大小有没有关系,是不是合力大小等于两个分力大小之和?
生:大小没有绝对的关系,合力的大小并不等于两个分力大小之和。
师:建议同学们把合力和分力的末端用虚线连接起来。
生1.虚线和原来的两个分力构成了一个四边形。
生2.好像是矩形(两个力成90°角的同学)
生3.好像是菱形。
生4.(兴奋地喊了起来)总结几组同学的实验结果,这个四边形应该是平行四边形。
师:(微笑)对,最为一般的结论是这两条虚线和两个分力组成的图形是平行四边形。
师:(继续分析)合力与两个分力处于平行四边形的什么位置?
生:合力在平行四边形的对角线上,两个分力为平行四边形的两条邻边。
师:平行四边形的对角线有两条,合力在哪一条上?
生:两个分力为邻边的之间的对角线上。
师:你能用自己的语言准确地描述合力与分力之间的关系吗?
生:两个力合成时,以表示这两个力的线段为邻边,这两个邻边之间的对角线就代表了合力的大小和方向。
师:(总结)这就是今天我们用自己设计的实验探究出的结论,这个结论叫做平行四边形定则。下面我们通过一个例题进一步加深对平行四边形定则的理解。
多媒体出示例题,学生默默读题并尝试解决例题
例题:力F1=45 N,方向水平向右,力F2=60 N,方向竖直向上。求这两个力合力的大小和方向。
师:请同学说一下自己的思路。
生:我是分这样几步进行的:
教学目标
一、知识与技能
1.理解力的合成和合力的概念。
2.掌握力的平行四边形定则,会用作图法求共点力的合力。
3.要求知道合力的大小与分力间夹角的关系。
二、过程与方法
1.学会设计实验、观察实验现象、探索规律、归纳总结的研究问题的方法。
2.培养学生的动手能力、观察能力、分析能力、协作能力、创新思维能力。
三、情感态度价值观
学会应用等效代替和控制变量的思维方法。
教学重难点
重点:
1.通过实例理解分力、合力、力的合成的概念。
2.通过实验探索“力的合成”所遵循的法则。
难点:“平行四边形定则”的理解。
教学过程
一、导入新课
如图甲,一个人用力F可以把一桶水慢慢地提起,图乙是两个人分别用F1、F2两个力把同样的一桶水慢慢地提起。那么力F的作用效果与F1、F2的共同作用的效果如何?
学生:效果是一样的。
老师:一个力产生的效果跟几个力共同产生的效果相同,在实际问题中就可以用这个力来代替那几个力,这就是力的等效代替。这个力就叫做那几个力的合力。求几个已知力的合力的过程叫做力的合成。几个力如果都作用在物体的同一点,或者它们的作用线相交于一点,这几个力叫做共点力。我们这节课就来学习两个共点力的合成。
二、新课教学
(一)探讨实验方案
先用两个力作用在物体的同一点上,使它们产生一定的作用效果,如把橡皮筋一端固定,拉加一端到某一点O,再用一个力作用于同一物体的同一点上,让它产生与第一次的两个力的作用效果相同,即也把橡皮筋拉到点O,记下各个力的大小、方向、画出力的图示,就能研究力之间的关系了。等效代替是物理中常用的一种方法。
(二)演示实验:互成角度的二力的合成(请两位同学上讲台帮忙)。
(1)把放木板固定在黑板上,用图钉把白纸固定在木块上。
(2)用图钉把橡皮条一端固定在A点,结点自然状态在O点,结点上系着细绳,细绳的另一端系着绳套。
(3)用两弹簧秤分别勾住绳索,互成角度地拉橡皮条,使结点到达O′点。让学生记下O′的位置,用铅笔和刻度尺在白纸上从O′点沿两条细纸的方向画线,并分别记下两只弹簧的读数F1和F2。
(4)放开弹簧秤,使结点重新回到O点,再用一只弹簧秤,通过细绳把橡皮条的结点拉到O′,读出弹簧秤的示数F,记下细绳的方向,按同一标度作出F1、F2和F的力的图示。
(5)用三角板以F1、F2为邻边利用刻度尺和三角尺作平行四边形,过O点画平行四边形的对角线,做出合力F的图示。
(6)改变F1和F2的夹角和大小,再做两次。
从实验中得出什么结论:合力F不能简单地用F1和F2的代数合表示。
证明:利用三角板以力F1和F2为邻边做平行四边形,作出其对角线F’,看力F和F’是否重合。
仔细观察发现,F和F’基本重合,在误差范围内,F几乎是F1、F2为邻边的平行四边形的对角线。
经过前人很多次的、精细的实验,最后确认,对角线的长度、方向、跟合力的大小、方向一致,即对角线与合力重合,也就是说,对角线就表示F1、F2的合力。
老师归纳:求两个共点力的合力时,不是简单的将两个力相加减,而是用表示两个力的有向线段F1和F2为邻边作平行四边形,这两邻边之间的对角线就表示合力F的大小和方向,这就是力的平行四边形定则。
(三)指导学生进行分组实验
观察学生实验情况,数据处理,要求操作的规范,遵从实验结果,尽量把误差减小到最小。
要求同学用平行四边形法则作出F1与F2的合力,与实际合力对照,相距多远,差距大不大。
如果在实验中,对角线与合力相距比较远,那就找一找原因,是否有错误操作,即使操作完全正确,也会有实验误差,也不会完全重合。
这种情况很正常,一个规律的得出要很多人在很长时间里,进行许多此实验才总结出来,并不是一次实验就能得到。
减小误差的方法:①弹簧秤使用前要检查指针是否指在零点;②弹簧秤要与木板表面平行。
总结:可见互成角度的两个力的合成,不是简单的两个力相加减,而是用表示两个力的有向线段为邻边作平行四边形,这两邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向。这就要平行四边形定则。以后我们还要利用这个定则进行速度、加速度等的合成,只要是矢量的合成、就遵从平行四边形定则。
(四)实验归纳总结:
1.力的合成要遵循平行四边形定则。两个共点力的合力随夹角的变化而变化。
夹角为00(作用在同一直线上且方向相同)时:F=F1+F2,F的方向与F1、F2的方向相同。夹角为1800(作用在同一直线上且方向相反)时:F=|F1-F2|,F的方向与两个力中较大的那个力方向相同。两个共点力的合力的大小范围:大于等于二力之差,小于等于二力之和,即|F1-F2|≤F≤F1+F2。
2.两个大小一定的力F1、F2,当它们间的夹角由00增大到1800的过程中,夹角越大,合力就越小;合力可能大于某一分力,也可能小于某一分力。
3.矢量和标量:
即有大小又有方向的物理量叫矢量,矢量运算遵循平行四边形定则。只有大小没有方向的物理量叫标量,标量运算遵循代数运算法则。力既有大小,又有方向,故力是矢量。
4.实验归纳法是科学研究的重要方法,要通过提出假设,设计实验,实验研究,数据分析,归纳总结,形成结论。
【例题1】大小不变的F1、F2两个共点力的合力为F,则有:
A.合力F一定大于任一个分力B.合力的大小既可等于F1,也可等于F2
C.合力有可能小于任一个分力D.合力F的大小随F1、F2间夹角增大而减小。
解析:正确答案是BCD
我们可以取一些特殊的数值来分析F1、F2的合力变化范围是|F1-F2|≤F≤F1+F2若取F1=2N,F2=3N则1N≤F≤5N。
当F1与F2夹角为180°时,合力小于分力。应排除A同时知C正确。
B对,由合力的变化范围可知正确。
D对,当F1和F2夹角为0°时,合力,当F1,F2夹角为180°时,合力最小,随着F1、F2夹角增大合力F反而减小。
说明:对于一些定性分析的选择题,有时可采用取一些特殊数值的方法来分析,这样可使分析简单、方便。
【例题2】运用平行四边形定则求互成角度的两个力的合力。
力F1=45N,方向水平向右。力F2=60N,方向竖直向上,用作图法求解合力F的大小和方向。
解:选择某一标度,利用0.5cm的长度表示15N的力,作出力的平行四边形,用刻度尺量出对角线的长度L,利用F=15N×即可求出。
〖巩固训练〗
(1)两个力互成30°角,大小分别为90N和120N,用作图法求出合力的大小和方向。
(2)两个共点力的大小都是60N,两力间的夹角为1200,求这两个力的合力?
解法一、图示法。
解法二、利用平行四边形法作出力的图示,然后利用几何知识求解。
学生讨论会得到:先求出任意两个力的合力,再求出这个合力跟第三个力的合力,直到把所有的力都合成进去,就得到其合力。因为每一次合成都遵从每两力与其合力产生共同效果的思想,所以可以这样合成。
(3)两个共点力,当它们同方向时其合力大小为7N,当它们反方向时其合力的大小为1N,问当它们互相垂直时其合力的大小是多少牛?
提示:假设F1大于F2,由题意可知:F1+F2=7,F1-F2=1解得:F1=4N,F2=3N
然后:方法一、图示法。
方法二、先利用平行四边形法则作出力的图示,再利用直角三角形知识求得合力F=5N
(4)请同学完成P13的思考与讨论。
〖提问〗:如果两个分力F1、F2,他们的夹角不定,求其合力的范围。(用作图法)
同学们用作图法得到:
Fmax=F1+F2(两力夹角为0°)
Fmin=F1-F2(两力夹角为180°,F合于大的方向一致)
夹角在0°——180°之间,后介于Fmin与Fmax之间。
课后小结
这节课主要学习了力的平行四边形定则,要求会用作图法求两共点力的合力。
这节课主要掌握利用平行四边形定则,用作图法求两共点力的合力,并且用作图法得出两力夹角不定的情况下,F合取值范围,我们下课后要多动手练习,掌握这种方法。
教学目标
知识与技能
1.知道合力与分力、合成等概念,体会等效思想,建立替代意识;
2.掌握力的平行四边形定则及探究的方法,了解矢量合成的普遍意义;
3.能利用力的平行四边形定则解决有关问题,分析日常问题;
方法与过程
1.参与实验探究力的合成法则的过程,体会实验归纳的方法;
2.参与实践,培养动手能力.
情感态度与价值观
1.发展学生对科学的好奇心和求知,培养学生科学探究的精神和参与科技活动的热情;
2.培养认真、仔细、实事求是的科学态度.
教学重难点
教学重点:
探究求解合力的方法;
教学难点:
从实验中归纳总结出平行四边形定则。
教学过程
新课引入:
以“一指断钢丝”实验引入课题
(学生参与)
基本概念:引导学生看书
明确:什么是合力?什么是分力?
引导学生回答合力和分力。(展示PPT、板书:合力和分力)
关键词是什么?
启发学生用生活的实例说明。
学生举生活中的实例说明等效可替代。(展示PPT、板书:等效替代)教师根据学生所举实例,点明等效、合力与分力。展示提水的例子。
教师可再举正反两例进一步强化并总结力的合成概念。
如果一个物体受到多个力作用,比如刚才的水桶,我总能找到一个力能够等效替代它们,这个力就是合力。这个寻找合力的过程我们称为力的合成。
(展示PPT、板书:力的合成)
寻求求合力的方法:
通过实验验证不共线的两力合成不符合代数运算关系(板书:二、寻求求合力的方法)
教师演示实验。
利用我们桌子的器材来设计方案寻找力的合成关系:
问题:1、选择谁为研究对象?
2、怎样保证两次作用的效果相同?
3、怎样记录和描述每个力?
学生讨论。教师提问。
教师总结:总的说来:先表示出三个力,再来找它们关系。关于表示力,把大家刚才说的,梳理一下形成步骤:
教师边讲解边动画演示:
1、固定橡皮筋一端,两次作用需将结点拉到同一位置以确保两次拉橡皮筋效果相同。2、一位同学两力互成角度拉橡皮筋,另一位同学记录结点位置、力的大小和方向。大小由弹簧秤读出,方向通过在线的下方取较远的两点,由两点画线来确定力的方向。3、用一个力拉达同一点,记录力的大小和方向。4、用同一标度,作三力的图示。
教师引导学生搞好协作,分组实验:下面请同座位为一组,搞好协作,一位同学操作弹簧秤,另一位同学记录数据、作图,先表示出力来,再一同来找其关系。看哪组协作得,做得最快、做得!做好得请举手!
教师巡视指导。
问题:两分力大小、方向和合力大小、方向之间存在什么样的关系?1、启发学生先从数据分析,
结论不易找出其定量关系
2、启发学生再从图形上分析
既然有向线段表示力,那我们能否从图形上找其关系?
教师做好预设。
教师再启发:现在我们的问题转移到求解这三个表示力的线段的方位和大小关系上来了。这是几何问题,我们在初中研究线段间关系的时候,常用什么方法?
引导作辅助线,连接分力和合力的箭头
教师利用展台展示1组,结论:像
教师再利用展台展示2组。
归纳:一组像可能是偶然,我们每一组都像就可能不是偶然的了。
教师引导学生再验证。
总结:这个实验不仅我们做,很多人都做了,经过无数次的努力探究、实验,现代,科学家利用精密仪器证实两力合成遵循平行四边形关系。我们称之为平行四边形定则。(板书:平行四边形定则)
平行四边形定则:
引导学生根据实验叙述平行四边形定则内容,教师补充。
以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。
补充、升华:分力为邻边,合力为夹在指间的对角线。平行四边形定则的发现是伟大的发现,既体现了大小的关系,又体现了方向的关系。同时,一切矢量的运算都遵循平行四边形定则,只有符合平行四边形运算定则的量称为矢量。对于力而言,只要给我这样两个力,我都能利用平行四边形定则求其合力。怎么准确画呢?(教师动画展示,板书:应用)
问题:若物体受到三个力作用,怎么求其合力?(多力合成方法)
安排学生练习。
交代计算法:聪明的同学已经发现还可用计算的方法求解合力,关于计算法,我们下节课再研究!
问题:F1、F2大小一定,夹角增大,合力如何变化?
合力什么时候,什么时候最小?合力的范围如何?
(教师展示自制教具)边表示分力,对角线表示合力,请大家自己操作,找出规律。
学生回答。
总结:同一直线上两力合成实际是其特殊情况。
问题:合力一定比分力大吗?
思考:若夹角不变,改变其中一个力大小,合力怎么变化?我们可以通过器材来说明,请大家课后思考。
练习:PPT展示:已知F1=2N,F2=10N
(1)它们的合力有可能等于5N、10N、15N吗?
(2)合力的值是多少?最小值是多少?合力的大小范围是多少?
照应课前实验,解决实际问题
师:通过本节课的学习,大家能解释拉断钢丝的原因吗?展示PPT。
学生回答:合力很小,分力夹角很大时,分力却很大。
生活实例分析,如架设高压线时,不能张得太紧,否则一小鸟都可能将其压断。再比如斜索拉桥,课后思考,试着解释为什么这立柱做得很高。知识改变了生活!
共点力:
几个力同时作用在物体的同一点,或它们的作用线相交于同一点,这几个力叫做共点力。PPT展示(板书:三、共点力。1、定义)
师:力的平行四边形定则只适用于共点力。(2、平行四边形定则适用条件)
一、教学分析
1.教材分析
(1)教材的地位和作用
力学是初中物理的重点内容,二力平衡又是力学中的重点之一。力的概念和同一直线上的二力合成,为学生学习二力平衡做了充分的知识准备,而二力平衡的学习是学生探究摩擦力、力和运动的关系以及浮力、压强知识的重要基础,更为高中学习多力平衡以及力矩的平衡做铺垫,所以,本节知识是联系新旧知识的纽带,在力学中起着承上启下的作用,是解决力学问题的理论基础。
(2)对教材的处理
北师大版的实验教材,将二力平衡这一节内容安排在第三章《运动和力》的第五节,它的前面是力、力的测量、重力和同一直线的二力合成,后面是摩擦力、力和运动的关系。
◇ 关于平衡状态的概念,本教材是直接给出。但是生活经验和直觉告诉学生:静止的物体是平衡,而对于做匀速直线运动的物体也是平衡状态却没有这种认知。为此,在教学过程中,先由学生根据已有经验得出静平衡,通过老师的演示实验,发现受平衡力的物体也可以做匀速直线运动,来完善平衡的概念。
◇ 探究二力平衡条件的实验,我根据初二学生的好奇心,将书上的实验装置进行改进,在硬纸板的不同位置打了八个孔,学生用两端带有挂钩的细线,根据自己的意愿任意选择两个受力点,实验操作简单方便,既发展了学生的个性,又增强了实验的全面性。
◇ 课本中对于做匀速直线运动的物体这种平衡状态的受力情况没有探究,为了帮助学生能直观理解,我增加了演示实验,学生通过观察匀速提升钩码的实验,会对平衡的概念形成完整的认识。
通过探究和演示实验,学生的观察、分析、归纳和演绎能力得到进一步加强,为今后研究问题奠定了能力基础。
2.学情分析
初二的学生,对新生事物有强烈的好奇心和求知欲,善于观察,热衷于动手实验。前面学生已经学习了力的相关概念和同一直线上二力合成,为本节课的学习做了知识铺垫;他们也经历了一些简单的探究活动,具备一定的实验操作能力和合作的意识。
3.教学目标
依据教材的内容和学生的特点,我制定了以下三维的教学目标:
【知识与技能】
①能说出什么是平衡状态;
②对处于平衡状态的物体能进行受力分析,认识平衡力的概念;
③会用二力平衡的知识分析、解决水平和竖直方向上的简单平衡问题。
【过程与方法】
①经历探究二力平衡条件的过程,培养分析、归纳的能力;
②通过分析与讨论生活中的平衡问题,培养学生的逻辑思维能力。
【情感态度和价值观】
①在探究“二力平衡条件”中领略物理的简捷之美,获得成功的喜悦;
②通过分析生活中平衡的物体受力情况,培养关注科技的意识;
4.重点难点
二力平衡条件是本节的重点,是通过实验探究得出的,具有应用的广泛性和后继学习的基础性;而学生刚刚接触到力,对实际物体的运动状态和受力分析,学生感到比较生疏,因此应用二力平衡的条件解决实际问题就成为学生学习的难点。
5.教法分析
为突破本节课的重点和难点,我在教学中采用情境引入、引导探究、指导讨论、演示突破的方法为学生搭建支架,学生主要以观察现象、亲历实验探究、组间协作、讨论归纳等方式来获取新知识。
6.教学资源
教师:多媒体课件、示教板、弹簧测力计
学生:两端带有定滑轮的木板、带孔的硬纸板、细线、钩码、刻度尺
五、教学过程分析
依据教学目标,我把本节课设计为以下六个环节:
环节一: 视频引入
从学生感兴趣的真实情景出发,激疑生趣,引发学生思考,很直接的引出平衡的概念。
环节二:观现象、究本质→认识平衡与平衡力
学生凭借已有的经验结合对周围物体的观察,列举出他们认为平衡的物体,例如:桌面上的物理书,悬挂的灯管等,进而得出静止的物体是平衡状态。这是学生看到的表面现象,究其本质是什么呢?老师立刻提出问题,要求学生对他们所列举的几个物体进行受力分析,对平衡物体的受力有个全面地认识,进一步指出一个物体如果只受两个力的作用而平衡叫二力平衡,既澄清了概念,又明确了本节课的主要任务。
环节三:师生合作、解读探究
在这一环节里我设计了以下三个活动:
活动一:学生探究二力平衡条件
[猜一猜] 引导学生从力的三要素方面考虑,猜想二力平衡的条件。
[议一议] 在猜想的基础上,以小组讨论的方式,结合老师提供的实验器材进行设计实验,并说明合理的实验步骤;
[做一做]在老师的指导下,参照老师提供的实验探究卡,分组合作实验,探究二力平衡的条件。
具体做法:将两端带有挂钩的细线按照自己的想法,将一端钩在带孔的硬纸板上,另一端跨过定滑轮用钩码来拉,进行实验,探究出两个力的大小和方向关系以及合力。
[画一画]平衡状态时,学生用刻度尺将两个力的作用点连接划线,观察两根细线和所画的线的位置关系,清晰同一直线的特点;
活动二:对比演示、观察归纳
◇ 与学生实验对比,老师对硬纸板施加大小相等、方向相反、不在同一直线上的两个力,学生观察硬纸板的运动状态,进一步体会同一直线的深刻含义。
◇ 硬纸板处于平衡状态,用剪刀将硬纸板一剪两半,钩码和半张硬纸板会向两侧掉下,说明两个力必须作用在同一物体上。
学生通过讨论、补充的方式完整得出二力平衡条件:一个物体、同一方向、大小相等、方向相反。
活动三:深入探究、完善概念
◇ 静止的物体受平衡力,受平衡力的物体一定静止吗?老师演示钩玛在拉力和重力作用下,做匀速直线运动,学生通过观察,深信不疑的得出:受平衡力作用的物体也可以保持匀速直线运动状态;学生熟悉的厢式电梯中间的运行过程就是匀速直线运动,实验结合生活,学生清楚了平衡状态,不仅局限于静止,也有匀速直线运动状态,不但完善了平衡状态的概念,更清晰了平衡状态与平衡力的关系,为学习力和运动的关系作了很好的铺垫。
环节四:应用迁移→巩固提高
为使学生学到的知识具有稳定性,实现正迁移,我设计了三个梯度的讨论问题,检测不同层次学生达标情况,面向全体,激励内化。
【议一议1】:为什么将物体挂在弹簧测力计下静止时,弹簧测力计的示数就表示物体所受重力?
既学习了竖直方向的受力分析,又实现了测量物体重力方法上的逆向迁移;
【议一议2】播放视频
起重机竖直匀速吊起重2×104N的货物,在空中水平匀速移动3m,又竖直匀在这三个阶段,起重机的拉力大小关系:
注重方法教学,指导思维过程,发展学生思维能力。
【议一议3】利用二力平衡知识,请你设计一个实验方案,测一下物理课本沿水平桌面移动时滑动摩擦力的大小;目的:应用知识、迁移能力
环节五:总结反思,拓展升华
以解决杂技椅子顶为话题,总结出平衡状态的物体→受到平衡力→二力平衡条件,又结合图片,利用平衡知识解释生活中其他的平衡问题,拓展学生的思维,提高应用意识。
环节六:巧布作业,动手动脑
作业的布置从学生实际出发,分层布置,学生既动手,又动脑,不但巩固新知,而且体现可持续发展的价值。
总之,这节课学生从已有认知出发,以观察平衡现象为切入,经历探究、分析、归纳等一系列思维活动和动手活动,不但学到了知识,发展了能力,而且提升了情感。
以上是对这节课教学设计的阐述,谢谢各位!
高中物理必修一力的合成教案
知识目标
1、掌握力的平行四边形法则;
2、初步运用力的平行四边形法则求解共点力的合力;
3、会用作图法求解两个共点力的合力;并能判断其合力随夹角的变化情况,掌握合力的变化范围。
能力目标
1、能够通过实验演示归纳出互成角度的两个共点遵循平行四边形定则;
2、培养学生动手操作能力;
情感目标
培养学生的物理思维能力和科学研究的态度
教学建议
教学重点难点分析
1、本课的重点是通过实验归纳出力的平行四边形法则,这同时也是本章的重点.
2、对物体进行简单的受力分析、通过作图法确定合力是本章的难点;
教法建议
一、共点力概念讲解的教法建议
关于共点力的概念讲解时需要强调不仅作用在物体的同一点的力是共点力,力的作用线相交于一点的也叫共点力.注意平行力于共点力的区分(关于平行请参考扩展资料中的“平行与分解”),教师讲解示例中要避开这例问题.
二、关于矢量合成讲解的教法建议
本课的重点是通过实验归纳出力的平行四边形法则,这同时也是本章的重点.由于学生刚开始接触矢量的运算方法,在讲解中需要从学生能够感知和理解的日常现象和规律出发,理解合力的概念,从实验现象总结出规律,由于矢量的运算法则是矢量概念的核心内容,又是学习物理学的基础,对于初上高中的学生来说,是一个大的飞跃,因此教学时,教师需要注意规范性,但是不必操之过急,通过一定数量的题目强化学生对平行四边形定则的认识.
由于与分解的基础首先是对物体进行受力分析,在前面力的知识学习中,学生已经对单个力的分析过程有了比较清晰的认识,在知识的整合过程中,教师可以通过练习做好规范演示.
三、关于作图法求解几个共点力合力的教法建议
1、在讲解用作图法求解共点力合力时,可以在复习力的图示法基础上,让学生加深矢量概念的理解,同时掌握矢量的计算法则.
2、注意图示画法的规范性,在本节可以配合学生自主实验进行教学.
第四节 与分解
教学设计过程:
一、复习提问:
1、什么是力?
2、力产生的效果跟哪些因素有关?
教师总结,并引出新课内容.
二、新课引入:
1、通过对初中学过的单个力产生的效果,与两个力共同作用的效果相同,引出共点力、合力和分力的概念,同时出示教学图片,如:两个人抬水、拉纤或拔河的图片.(图片可以参见多媒体素材中的图形图像)
2、提问1:已知同一直线上的两个力F1、F2的大小分别为50N、80N,如果两个力的方向相同,其合力大小是多少?合力的方向怎样?(教师讲解时注意强调:‘描述力的时候,要同时说明大小和方向,体现力的矢量性’)
3、提问2、进一步在问题1的基础上提问,若F1、F2的两个力的方向相反,其合力大小是多少?合力的方向怎样?
教师引导学生得到正确答案后,总结出“同一直线上二力合成”的规律:
物体受几个力共同作用,我们可以用一个力代替这几个力共同作用,其效果完全相同,这个力叫那几个力的合力.已知几个力,求它们的合力叫.
指明:
(1)、同一直线上,方向相同的两个力的合力大小等于这两个力大小之和,方向跟这两个力的方向相同.
(2)、同一直线上,方向相反的两个力的合力大小等于这两个力大小之差,合力的方向跟较大的力方向相同.
4、提问3、若两个力不在同一直线上时,其合力大小又是多少?合力的方向怎样?
教师出示投影和图片:两个学生抬水对比一个同学抬水,让学生考虑:一个力的效果与两个力的效果相同,考虑一下是否“合力总比分力大”?
5、教师可以通过平行四边形定则演示器演示与分解实验(演示实验可以参考多媒体素材中的视频文件);
演示1:将橡皮筋固定在A点,演示用两个力F1、F2拉动橡皮筋到O点,再演示用F力将橡皮筋拉到O点,对比两次演示结果,运用力的图示法将力的大小方向表示出来,为了让学生更好的获得和理解力的平行四边性法则,在实验前,教师可以设计F1、F2的大小为3N和4N,两个力的夹角为90度,这样数学计算比较简单,学生很容易会发现F1、F2和F的关系满足勾股定理,进而得到力的平行四边性定则,教师总结:两个互成角度的力的合力,可以用表示这两个力的线段作邻边,作平行四边形,所夹的对角线就表示合力的大小和方向.
.
6、学生可以通过分组实验来验证力的平行四边性定则(可以参考多媒体资料中的视频试验):
试验器具:一块方木板,八开白纸两张,大头钉若干,弹簧秤两个,橡皮筋一个,细线若干,直尺两个,
学生在教师的知道下,组装好试验设备,进行试验验证.
强调:需要记录的数据(弹簧秤的示数)和要作的标记(橡皮筋两次拉到的同一位置和两个分力的方向)
7、教师总结:经过人们多次的、精细的试验,最后确认,对角线的长度、方向,跟合力的大小、方向一致,即对角线与合力重合,力和合成满足平行四边形法则.
8、让学生根据书中的提示自己推倒出合力与分力之间的关系式.
三、课堂小结
探究活动
关于“滑轮”问题的研究
题目
关于“滑轮”问题的研究
内容
在初中学习的有关滑轮问题后,对“定”、“动”滑轮作用的理解,尤其是动滑轮的使用时,是否一定省力?研究一下初中的物理课本,在什么条件下,应用动滑轮省力最多?观察生活中应用滑轮的实例,说出自己的心得,或以书面形式写出相关内容以及研究结果.
一、知识与技能
1.理解合力、分力、力的合成、共点力的概念。
2.理解合力与分力的关系是作用效果上的等效替代。
3.掌握平行四边形定则的含义和使用方法,会用它求两个分力的合力。
4.通过平行四边形定则进一步理解合力与分力的大小关系。
二、过程与方法
1.通过合力与分力概念的建立过程,体会物理学中常用的研究方法──等效替代法。
2.通过探究求互成角度的两个力合力方法的过程,向学生渗透科学研究的基本过程。
三、情感态度与价值观
1.体会逻辑思维和实验相结合研究问题的巨大作用,并由此体会到科学研究的乐趣。
2.体会科学研究中合作、交流的重要性和必要性。
1.合力与分力的关系。
2.得出平行四边形定则的探究过程。
3.平行四边形定则的应用
一、合力与分力概念的教学
演示实验一:两个女同学互成角度地施加拉力共同提一桶水,使水桶悬空静止;一位男同学单独提这桶水,也可以使水桶悬空静止。
教师用投影给出这两次实验中水桶受力的示意图。
教师指出:F1。F2共同作用时产生的效果与F单独作用时产生的效果相同。
演示实验二:一根软弹簧的上端固定在黑板的上边缘上,下端系上两根细绳套,两个女同学分别抓住一根细绳套互成角度地拉弹簧,使弹簧与细绳套的结点到达位置O(在黑板上用粉笔记录下此位置);一个男同学单独抓住一根细绳套拉动弹簧,也可以使弹簧与细绳套的结点到达刚才标记的位置O。
教师用投影给出这两次实验中弹簧受力的示意图。
教师指出:F1。F2共同作用时产生的效果与F单独作用时产生的效果相同。
师:从刚才的两个实验中我们得知,几个力共同作用的效果可以同一个力单独作用产生的效果相同,我们把这共同作用的几个力叫做分力,产生相同效果的单独作用的力叫那几个分力的合力。
板书:一、合力与分力
板书:1.合力与分力的概念
几个力共同作用的效果同某一个力单独作用的效果相同,共同作用的这几个力叫做分力,单独作用的这个力叫那几个分力的合力。
教师指明:前面两个实验中,F是F1。F2的合力,F1。F2是F的分力。
师:实验一中为了使水桶处于平衡状态,我们用两个力F1。F2同时作用于它;如果去掉F1。F2而换上它们的合力F单独作用于它,该水桶仍平衡,这说明了F的作用与F1。F2的共同作用可以互相替代。实验二中为了使弹簧保持向下伸长x的状态,我们用两个力F1。F2同时作用于它;如果去掉F1。F2而换上它们的合力F单独作用于它,弹簧仍可以保持向下伸长x的状态,这也说明了F的作用与F1。F2的共同作用可以互相替代。如果在实验二中保持住两个分力F1。F2同时作用于弹簧,且F1。F2的大小与方向均不变,再加上F1。F2的合力F同时作用在弹簧上,那么弹簧向下的伸长量肯定会大于x,即合力与分力同时存在产生的效果肯定不同于只有分力F1。F2或只有合力F作用时产生的效果。
板书:2.几个分力与它们的合力在作用效果上是等效替代,不是并列、并存。
二、力的合成规律的教学
师:求几个分力的合力叫力的合成。本节课我们就来研究力的合成应该满足什么规律。
板书:二、力的合成
板书:1.求几个分力的合力叫力的合成
师:我们从最简单的情况入手,请同学们回忆初中所学知识,说出求同一直线上两个力的合力的方法。
学生进行回忆、讨论、回答,教师进行点拨、举例画图等。
板书:2.同一直线上的两个力的合成
同方向:合力的大小等于两分力大小之和,合力的方向与任意一个分力方向相同
反方向:合力的大小等于两分力大小之差,合力的方向与较大的分力方向相同
师:求互成角度的两个分力的合力是否也是两个分力大小的加或者减呢?请同学们利用桌面上的实验器材,仿照演示实验二的做法进行实验探究。为了能够获知分力与合力的大小,F1。F2与F都通过弹簧秤钩住细绳套施加。
学生开始熟悉实验器材,教师说明木板水平放置,白纸、图钉等的作用等;并强调一些注意事项,例如弹簧秤要靠近木板并与木板表面平行,所施加力的方向必须沿弹簧秤的金属杆方向,必须记录橡皮筋与细绳套的结点到达的位置O以使F1。F2同时作用与F单独作用达到相同的效果等。
学生开始实验,教师巡视指导。
几分钟后学生回答自己得出的结论:互成角度的两个分力的合力不满足两个分力大小的加或者减。
师:看来互成角度的两个分力的合力不是仅与两个分力的大小有关,还应当与别的因素相关?猜一猜是什么因素?
学生很容易猜出还与两个分力的方向有关。
师:看来我们既要知道两个分力的大小,还要知道两个分力的方向,还要把这两个要素同时表达出来,那么我们以前学过的什么知识能把力的大小与方向这两个要素同时表达出来呢?
学生很容易想到是力的图示。
师:请同学们再次用桌面上的实验器材进行探究。
教师说明如何记录F1。F2以及F的方向,并强调作力的图示必须选用同一个标度,标度要恰当以使有向线段长短合适,F1。F2的夹角不能太大也不能太小等注意事项。
学生开始实验,教师巡视指导。
几分钟后学生作图完毕。
教师将所有学生的实验白纸收上来,挨个用实物投影展示,提醒学生观察F1。F2以及F的力的图示之间有什么共同的规律可循。
学生思考、交流、讨论等,老师引导、点拨等,最后得出结论:将表示F1。F2的有向线段的箭头分别与表示F的有向线段的箭头连接起来,这两个连线与表示F1。F2的有向线段构成的封闭图形是平行四边形。
板书:3.互成角度的两个力的合成满足平行四边形定则,即以表示这两个力的有向线段为邻边作出平行四边形,这两个邻边之间所夹的对角线就代表合力的大小和方向。
教师提醒学生注意:谁是邻边?哪个对角线代表合力?哪是实线,哪是虚线?
板书:(1)同一直线上的力的合成规律是平行四边形定则的特例。
教师用几何画板课件或平行四边形定则教具演示说明。
板书:(2)求三个或三个以上力的合力可以多次用平行四边形定则。
教师画板图说明。
教材分析
力的合成是高中物理中又一次矢量的合成,是为以后综合的受力分析作准备的一节课,理解力的合成需要掌握一种方法,那就是等效的方法.这节课从实验入手,通过学生自己动手找出合力与分力之间的关系,这样容易使学生接受.应通过实验和多个实例说明一个事实:由于两个力作用在一个物体上,物体所表现出来的形变量或者运动状态的改变跟一个力作用在这个物体上时,物体所表现出来的形变量或者运动状态的变化相同.
对于平行四边形定则的教学,可以在初步的矢量合成的基础上进一步加深,可以先进行在一条直线上力的合成,然后再进行互成角度力的合成.平行四边形定则不要直接告诉学生,最好是让学生在实验过程中得出,让学生自己发现规律,有利于锻炼学生的能力.
对于共点力的教学,重点在于利用演示实验和生活实例,形象地对比共点力和非共点力,在此基础上建立共点力的图景.
学情分析
学生在初中只接受过求同一直线上二力的合力问题,升入高中后,开始接触矢量的概念,对位移,速度,加速度,力这些矢量有一点感性的概念认识,但对矢量运算的理性认识几乎没有,只有位移那儿好像有点儿模糊的印象。他们更习惯于没有方向的物理量之间的代数运算。平行四边形定则是学生第一次接触,对于刚升入高中的学生来说,在接受矢量运算时有一定的困难,而一旦过了这一关,则是学生认识上的一次质的飞跃。因此放慢教学过程,营造良好的课堂氛围为学生提供自主探究“力的合成法则”提供保障。让学生在探究过程中获得切身的体验,更有利于学生深刻理解矢量的合成法则,也才真正符合新课程理念物理教学的要求
教学设计思想
为了体现新课程所倡导的教学理念,在教法上,采取以学生为主体,以问题为中心,以教师为引导,以小组的合作为主要方式,让学生进行简单的实验设计,亲身体验科学实验探究的过程。为了让学生更好地体验科学研究的方法和过程,发展自主学习能力,培养良好的思维品质,强化小组交流与合作意识,淡化机械式训练,摒弃灌输式教学;教师一定要把握好自己的角色,是适时适度地“引导”和“参与”,决不能搞型式化的探究。在以往的教学中,课堂教学实施往往过于注重知识传授倾向,学生被动地接受,很难从多方面培养学生的综合素质。
三维目标
知识与技能
1.理解合力、分力、力的合成、共点力的概念.
2.掌握平行四边形定则,会用平行四边形定则求合力.
3.理解力的合成本质上是从作用效果相等的角度进行力的相互替代.
过程与方法
1.通过学习合力和分力的概念,了解物理学常用的方法——等效替代法.
2.通过实验探究方案的设计与实施,初步认识科学探究的意义和基本过程,并进行初步的探究.
3.学生在自主找规律的过程中体会到学习的乐趣.实验结果在误差范围内是准确的.
情感态度与价值观
1.培养学生善于交流的合作精神,在交流合作中发展能力,并形成良好的学习习惯和学习方法.
2.通过力的等效替代,使学生领略跨学科知识结合的奇妙,同时领会科学探究中严谨、务实的精神和态度.
教学重点
1.合力与分力的关系.
2.平行四边形定则及应用.
教学难点
实验探究方案的设计与实施.
教具准备
多媒体课件,学生分组实验器材:木板、白纸、图钉(若干)、橡皮筋、细绳套(两根)、弹簧秤(两只)、三角板、铅笔.
课时安排
1课时
教学过程
[新课导入]
【复习提问】
师:力的概念是什么?
生:力是物体间的相互作用.
师:力的作用效果是什么?
生:力的作用效果是使物体运动状态发生变化或使物体发生形变.
师:(播放歌曲《众人划桨开大船》片段)刚才这首歌大家可能都听过,叫做《众人划桨开大船》,从物理学的角度说,一个人划桨产生的力太小不能开大船,众人划桨产生的力合起来才能开动大船.如果知道每个人划桨的力,怎样求合起来的力呢?学习了这一节课后我们就可以解决这个问题了.
[新课教学]
一、力的合成
【演示实验】 让学生把一桶水或一个重物从地面上想办法放在桌面上.
师:(对一个大个同学提问)这位同学你的做法是什么?请具体操作一下.
生:我用一只手就可以把它提到桌面上.(同时演示)
师:(对瘦弱的女生提问)你们的做法是什么?
生:我们可以两个人把它抬上来.(同时演示)
师:同学们仔细观察会发现,一位力气大的同学只用一只手一个力就可以把水桶从地面提到桌面上,两个女同学用两只手给水桶两个力,同样也把水桶从地面移动到桌面上,不同的同学用不同的方法达到了一个共同的目的.在提水桶这个事件上,这一个力产生的作用效果和两个力的作用效果是相同的.生活中还有哪些例子可以说明同样的问题?
生:(举身边的例子)狗拉雪橇在雪地上运动,打夯,抬重物和起重机相比较等等.
师:在这些例子中,一个力与几个力产生了同样的效果,可以用这一个力代替那几个力,这一个力与那几个力是什么关系?
生:这一个力是那几个力的合力,那几个力是这一个力的分力.
师:请同学们用自己的话总结什么叫合力.
生:当一个物体受到几个力共同作用时,我们常常可以求出这样一个力,这个力的作用效果跟原来几个力的作用效果相同,这个力就叫做那几个力的合力.
师:原来的那几个力叫做分力,你能用自己的话总结一下什么是力的合成吗?
生:求几个力合力的过程叫做力的合成.
师:那么几个力的合力怎样来求呢?下面我们设计一个实验来探究一下求合力的方法.
实验探究求合力的方法
师:怎样求合力呢?我们先来看一个演示实验.(用两只弹簧秤成一定角度提起一个重物,分别读一下两只弹簧秤的读数.然后用一只弹簧秤提起这个物体,看这时弹簧秤的读数)
学生需要仔细观察读数
师:看一下两只弹簧秤的示数之和是不是等于一只弹簧秤的读数.
生:(观察实验现象,读取实验数据并进行简单处理)一只弹簧秤的读数不等于两只弹簧秤的读数之和,而是比两只弹簧秤读数之和稍微小一些.
师:(微笑鼓励)这位同学观察得很仔细,按照算术法则,两只弹簧秤的读数之和应该等于一只弹簧秤的读数,可见力的合成并不是简单地相加减.那么它们之间的关系到底是怎样的呢?首先明确实验的目的是什么.
生:探究求合力的方法.
师:实验依据的原理是什么?(启发合力的定义)
生:(学生齐声回答)合力的作用效果与几个力共同作用的效果相同.
师:下面我们根据提供的器材,同学们分小组讨论,抓住合力和分力效果相同这一关键,设计实验方案,选择适当的仪器,把不需要的仪器放在一边.(这里仪器的提供可以有一些干扰项,比如说放置小车和打点计时器,锻炼学生选择仪器的能力)
注意:启发学生设计的关键是:两个力共同作用的效果和一个力单独作用效果相同,怎样设计才能够更容易控制两种情况下力的作用效果相同.
师:在做实验之前,让一个小组的同学介绍他们的实验器材的选择和实验方案的设计过程.
生:力的作用效果有两种,一种是改变物体的运动状态,一种是使物体发生形变.要探究一个力的作用效果和两个力的作用效果相同,从这两个方面入手都可以,只是用力改变物体的运动状态不如使物体发生形变容易控制,所以我们选择的是用力改变物体的形变这种方法来探究合力和分力的关系;对于物体的选择,我们选择了容易发生形变的橡皮筋来进行.在一个力和两个力共同作用下让橡皮筋的形变量相同.我们组选择的仪器是:方木板、白纸、弹簧秤(两个)、橡皮筋(两条)、细绳(两条)、刻度尺(或三角板)、图钉(若干,用来固定白纸)
(注:要多了解各个组的实验器材的选择情况,指出他们的优点和不足,帮助他们改进自己的设计,这里仅举一例作为代表)
师:(同学鼓掌鼓励)刚才这位同学代表他们组说得非常好,我们现在根据同学们自己选择的器材来设计实验方案.首先考虑实验步骤怎样进行.
师:(提示)在这个实验中一个力与两个力等效的标志是什么?
生1:橡皮筋伸长量相同.
生2:除了伸长量相同之外还应该伸长到同一个位置,因为力是矢量,既有大小又有方向.
师:刚才第二个同学补充得非常好,一定要考虑到力的矢量性.两次实验中橡皮筋应该伸长到同一个位置才能保证作用效果完全相同.
多媒体展示设计较好的组学生的实验步骤设计参考案例1
实验步骤:(1)在桌上平放一个方木板,在方木板上铺上一张白纸,用图钉把白纸固定好.
(2)用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的A点(A点的位置应该靠近顶端中点),在橡皮筋的另外一端拴上两条细绳,细绳的另外一端是绳套.
(3)用弹簧秤分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮筋,使橡皮筋伸长,结点达到某一位置O.
(4)用铅笔记下O的位置和两条细绳的方向,分别读出两只弹簧秤的示数(在同一条件下).
(5)用铅笔和三角板在白纸上从O点沿着两绳的方向画直线,按照一定的标度作出两个力F1和F2的图示.
(6)只用一只弹簧秤,通过细绳把橡皮筋的结点拉到相同的位置O点,读出弹簧秤的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力F的图示.
(7)探究这三个力的大小及方向的关系.
注意事项:①同一实验中的两只弹簧秤的选取方法是:将两只弹簧秤钩好后对拉,若两只弹簧秤在拉的过程中,读数相同,则可选,若不同,应另换,直至相同为止,使用时弹簧秤与板面平行.
②在满足合力不超过弹簧秤量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下,应使拉力尽量大一些,以减小误差.
③画力的图示时,应选定恰当的标度,尽量使图画得大一些,但也不要太大而画出纸外.要严格按力的图示要求和几何作图法作出合力.
④在同一次实验中,橡皮条拉长的结点O位置一定要相同.
⑤由作图法得到的F和实际测量得到的F′,不可能完全符合,但在误差允许范围内可认为F和F′符合.
【参考案例2】 合力和分力的关系
实验步骤:
(1)器材的选取:如图3-4-1所示的演示仪、弹簧秤、橡皮筋、细绳、钩码若干、印有间隔相等的同心圆的纸足量.
(2)用两根细绳系着橡皮筋的一端,橡皮筋的另一端固定在仪器顶端的小钉上,调节器材上的两个滑轮的距离,使之便于操作.
(3)分别在细绳下悬挂钩码若干,并把细绳置于滑轮上(注意使橡皮筋、细绳在同一竖直平面上).记录两绳上悬挂钩码的数量和两绳与纸边的交点C、D.如图3-4-1所示.
图3-4-1
(4)待橡皮筋伸长且稳定后把印有同心圆的纸置于橡皮筋与细绳的后面,并使同心圆的圆心O和橡皮筋与细绳的结点重合,并用图钉固定纸片.
(5)卸去钩码,直接用一个弹簧秤拉细绳(注意使橡皮筋、细绳、弹簧秤在同一竖直平面上),使结点也伸长至圆心O处.记录弹簧秤的读数和绳与纸边的交点J.如图3-4-2所示.
图3-4-2
(6)取下纸片,作射线OC、OD、OJ,并用力的图示法作出三个力(力的比例线段以三个矢量的长度都不超出纸边为宜).如图3-4-3所示.
图3-4-3
(7)相邻箭头用虚线相连,构成一个由两个三角形组成的四边形.
(8)观察这个四边形的特点(若误差不大,这个四边形是平行四边形,合力在其对角线上).
(9)改变砝码的数量,重复上述实验.若有时间,也可改变两滑轮的距离(即改变两分力的夹角)重复上述实验.
说明:本实验中的同心圆纸是可以移动的,同心圆是为了最终得出力的大小关系而设计的,纸能移动是为了在实验中方便找出圆心O的位置,缩短实验的时间.
学生可能得出的结论:以表示两个分力的线段为邻边作一个平行四边形,则这个平行四边形中表示两分力的线段所夹的对角线表示合力的大小和方向.
建议:让同学汇报实验中得到的结论.结论不一定要与上面的结论一致,教师要让学生有成就感.在下一节的学习中教师会直接给出结论.
师:下面我们进行分组实验,实验过程中大家可以有意识地控制一下两个分力之间的夹角.
学生实验,教师巡回指导
师:请同学们取下白纸,把实验器材整理好,然后仔细分析三个力的图示.大小有没有关系,是不是合力大小等于两个分力大小之和?
生:大小没有绝对的关系,合力的大小并不等于两个分力大小之和.
师:建议同学们把合力和分力的末端用虚线连接起来.
生1:虚线和原来的两个分力构成了一个四边形.
生2:好像是矩形(两个力成90°角的同学)
生3:好像是菱形.
生4:(兴奋地喊了起来)总结几组同学的实验结果,这个四边形应该是平行四边形.
[教材分析]
“力的合成”是人民教育出版社出版的物理必修I 第三章 第四节的内容主要包括:分力合力及力的合成的概念;平行四边形定则及其适用条件。
本章的前三课学习了重力、弹力、摩擦力,这节力的合成与下节力的分解,起着纽带的作用,只有学好了力的合成与分解,很好的进行受力分析,才能更好的学习后面的牛顿定律,甚至进而影响到高中物理整个的学习过程,可以说力的合成与分解是高中物理知识学习的基本功,学生只有架构好了这错桥梁,才能顺利的学好高中物理
[学生分析]
学者是高中一年级的学生,在前面刚刚学习了重力、弹力、摩擦力,对事物的受力有了一定得认识,比较初中所学知识有更深刻的理解和认识,这节课对他们来说是进一步研究所必须的。学者运用实验的手段自己进行实验探究,激发起他们对力学的热情
[教学目标]
一、知识目标
1、能从力的作用的等效性来理解合理和分力的概念,体会等效替代思想。
2、能通过实验探究求合力的方法——力的平行四边形定则,并知道其试用条件。
二、能力目标:培养学生动手能力、物理等效思维能力
三、德育目标:
(1)在教学过程中让学生学会自己分析和解决问题,尊重实验事实,培养学生实事求是的精神。
(2)在自由开放平等的气氛中探究交流,互相配合,互相鼓励,友好评价,和谐相处。
[教学重点]
(1)理解等效的思想,从而得到合力与分力的关系。
(2)运用实验探究的方式分析归纳出力的平行四边形定则。
(3)共点力的理解判断。
[教学难点]
实验探究得到合力的方法
寻找平行四边形定则方法
[教学方法]
科学探究法
[教学用具]
(1) 钩码、细线、三角板
(2)学生每两人一组:方木板、白纸、弹簧秤(两个)、橡皮条、细绳两条、三角板、刻度尺、图钉(几个)
[课时安排]
1课时
[教学过程]
一.新课引入
教师活动 学生活动 教学策略 教学目标 问题1:实验室里连接电路需要一个5欧姆的电阻,但现在手头上只有一些10欧姆的电阻,哪位同学能给实验室的老师想个办法? 学生思考并回答,将两个十欧姆的电阻并联,相当于一个五欧姆的电阻。 用提问的方式,使学生参与到课堂中,回忆初中所学的知识,用复习知识大家回答,调节气氛,消除紧张感。 使学生回忆初中知识,强调等效替代的根本思想——等效。 问题2:我们在上一章节运动学里面学的位移里,这两种情况是不是也是等效的呢?(黑板上给出草图) 学生思考回答,这两种情况最终都是从A走到C,是等效的。 从初中知识引入到高中刚学习的知识,通过两个问题,使学生们找到两个问题的共同点,都是在说等效替代 再次提问,使学生思考老师所提问题的共同点,教师在此基础上总结。 总结1:前面我们看到的这两个例子,都运用到了我们物理学里面一个重要的思想|——等效替代。 学生看着例子总结思考 通过提问来实际运用等效替换的思想,在此基础上总结,达到事半功倍的效果 得到等效替代,抓住这根主线,为后面的课做铺垫 问题3:指出等效替代的思想不只是在我们电学、运动学里面有着重要的运用,在我们的日常生活中也有着广泛的应用。举例:一个斜面上两个小孩使一辆摩托车静止在斜坡上,而只要一个大人就能使车静止在斜坡上,这是为什么? 学生思考并回答:等效替代。 让学生脱口而出等效思想,接下来进一部提问,便于下面对等效本质的提问 从生活中的事例引出力的等效,进而引出合理和分力的概念。 问题4:等效?是什么等效呢?是两个小孩的重量等于这个大人的重量还是别的什么原因? 学生思考并回答;是两个小孩的力和大人的力等效 进一步提问,使学生透过现象看到上面问题等效的本质是力的等效 引出力的等效 总结2:两个小孩的两个力和一个大人的一个力等效,我们用发散的思维想一想,大量的实际问题中,物体是不是通常同时受到几个力的作用?为了研究问题的方便,我们把这种关系称之为合力与分力。 学生理解合力与分力的概念 几个问题一步步诱思,用实际生活中的需求,自然的导出合力与分力的概念 对前面的问题总结,结合实际生活,引出合力与分力的概念
二.新课教学
力的合成
教学过程 教师活动 学生活动 教学策略 教学目标 合力与分力概念的引出 (在引入新课时已经完成) 引出力的合成概念 为了研究问题的方便,我们常把几个力的作用效果用一个力来代替,把复杂的问题简单化,求这几个力合力的过程,就是力的合成 学生思考联系合力分立,理解力的合成的概念 对进行力的合成意义思考,联系生活实际加深对概念的理解,知道力的合成概念是实际需要而提出的 力的合成概念的提出 同一直线上二力合成 初中也接触到了力,知道了力的三要素,也接触了力的合成,我们先来看这种最简单的情况。那么谁能给我说说同一直线上二力的合成,合力的大小和方向同分力有什么关系。 学生回到:当两个力在同一条直线上时,若同向则合力大小等于二力大小之和,方向与二力相同;若反向,则合力的大小等于二力大小之差的绝对值,方向与二力中较大的力相同。 复习回顾,从简单的同一直线上的二力合成入手,逐步进入互成角度的力的合成 同一条直线上二力的合成。 引入互成角度的二力合成
我们知道了同一条直线上的二力合成,那么是不是世界上所有物体受到的力都是在同一条直线上呢?用一根绳吊起勾码进行演示。这种不再同一条直线上的力,我们也可以说是互成角度的力,它们两个的合力怎么求呢? 衔接上一层次,由同一直线上力的合成,联系实际提出问题,进行设疑 探讨互成角度的二力合成
力的合成(互成角度的力如何合成?)
科学探究过程 教师活动 学生活动 教学策略 教学目标 第一阶段:
发现问题 我们知道了同一条直线上的二力合成,那么是不是世界上所有物体受到的力都是在同一条直线上呢?用一根绳吊起勾码进行演示。这种不再同一条直线上的力,我们也可以说是互成角度的力,它们两个的合力怎么求呢?
学生思考 衔接上一层次,由同一直线上力的合成,联系实际提出问题,进行设疑 让学生体会可以从解决实际问题进行深入思考,发现问题;
第二阶段:
设计
实验
进行
探究 我们现在用我们桌子上的试验仪器,看看自己能不找出求互成角度力的合力与分力的关系。
问题1:要进行试验,我们先来看看我们都有什么试验仪器,各有什么作用?
问题2:如何保证合力与分力是等效的关系呢?
问题3:弄明白了试验仪器的作用,哪位同学有什么想法,来设计一个试验,看互成角度的力的合力与分力的关系?
问题5:建议大家用虚线把合力的箭头端分别与两个分力的箭头端链接,看看这时候你发现了什么?
学生通过对实验仪器的分析,以等效作为桥梁,进行试验的设计。上台用投影仪展示讲解自己的试验结果,并回答老师的问题
用提问的方式进行诱思,从而达到放的开并且收的回来的效果。若是不讲仪器的作用进行诱思,学生有可能无所适从,达不到本来的目的 让学生知道解决物理问题时要以实验事实为依据。
让学生体会在进行实验前,要根据需要选择合适的实验器材,找到设计试验的中心桥梁,设计出合适的试验 第三阶段:
分析论证
得出结论
问题6:你们组得到的试验结论是怎样的?
问题7:很多组的同学说是平行四边形,那么到底是不是平行四边形呢?大家以两个分力的线段为邻变在你的原图上做一个标准的平行四边形,你们再比较比较看能得出什么结论?
问题8:是一个标准的平行四边形吗?你们组呢?差别大吗?
总结:很多同学猜想得到的结果要构成一个平行四边形,那么是不是呢?物理学里面要进行大量的可重复的试验才能说试验结论是正确的,我们这么多组两个分力的大小与角度都不尽相同,也可以说进行了大量可重复的试验。都得到了一个与标准平行四边形差别不是很大的四边形,根据物理学家试用精密的试验,合力互成角度的力与其合力及顶端连线,正好是构成一个平行四边形。
学生边实验、边思考、边回答。
得出结论:合力与分力箭头端的连线与两分力构成平行四边形。平行四边形不标准,差别比较小。学生上台用投影仪演示结果。
引导学生之间相互交流,以便他们尽快得出实验结论。老师进行总结,讲明物理学家精密试验的出的结论与我们的猜想是一致的
让学生体会进行科学研究时,不能以一次试验得到的结果就认为有普适性。
力的合成
教学过程 教师活动 学生活动 教学策略 教学目标 互成角度力的合成的平行四边形定则
哪位同学给我说下他刚才用力的图示法是如何进行实验的。
他刚才通过实际操作所说的方法就是我们今天要学的平行四边形定则 学生总结试验,说出合力是如何画出来的。 让学生体会做的实验的步骤就是在运用平行四边形定则,加深认识。 得到平行四边形定则
平行四边形的适用条件——共点力
给学生出两道力的合成的题
F4
F1
F2
F3
SHAPE MERGEFORMAT
第二道题的两个力大小相等,方向相反,互相平行。 学生思考并作答,对第一题找一位同学上黑板来做。第二道题进行提问。
积极调动学生对问题的思考
为引出共点力做铺垫
第二道题第一种情况,学生都不知道如何下手,那就直接讲平行四边形定则的使用条件。 第二道题的第二种情况,学生回答把二力平移到一点用在同一直线上力的合成方法进行合成。 别的同学有什么不同的看法呢?
老师举例:桌面上的木棍,要是这样合成的话是不是所受合外力为零?从而静止?那么大家拿起手中的笔做个试验事实看笔是不是禁止,两种情况等效吗?
学生举出例子发表不同的见解。
活跃课堂气氛,形成良好的讨论氛围
指出并不是所有的力都可以用平行四边形定则来求合力。四边形定则有适用条件。 力的合成的平行四边形定则只适用于共点力
学生体会思考 构成共点力的条件有三个:
★ 力的合成教案
★ 力的合成教学设计
★ 力的合成教学反思