人教版高中物理必修一第三章相互作用第四节《力的合成》教学设计和反思

人民教育出版社人教版高中物理必修一第3章 相互作用

第4节 力的合成

教材分析：

本节课在学生了解力的概念和几种常见力的基础上，依据等效替代思想得到合力与分力概念；通过实验探究归纳出力的合成运算法则——平行四边形定则，并运用力的平行四边形定则分析合力的大小和方向及变化特点；利用生活实例图片的对比共点力和非共点力，在此基础上建立共点力的图景。

求解几个力的合力是对本章前几节力的认识的深化，也是为以后的受力分析作准备，更是为进一步学习牛顿第二定律，物体的平衡、功能关系、动量定理和动量守恒定律打下基础。矢量运算始终贯穿在高中物理知识内容的全过程中，对力的合成的研究使学生对矢量和标量认识得以完善，为以后学习速度、加速度、位移、动量、电场强度、磁感应强度等矢量运算奠定了基础．因此，本节内容既具有承上启下的作用，更是高中物理的重要基础．

学情分析：

学生在初中学习过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，但对矢量相加的法则，只在学习位移概念时有点思考，并没有更深入的认识。他们更习惯于没有方向的物理量之间的代数运算。所以对矢量运算的前概念就是同一直线上二力的直接相加减。

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，在接受矢量运算的平行四边形定则时会有一定的困难。因此在预习环节回顾同一直线上的二力合成方法和两段位移之和的计算方法，并将之形成对比引发思考和冲突，在教学中注重对合力和分力的等效替代的体验和理解，引导学生做好探究力的合成的实验都显得非常重要。

另外，为了有效的完成探究实验，要做好学生自主探究实验所需要的基本技能（弹簧秤的正确使用、力的图示的作图规范、平行四边形的作图方法）的复习，教学设计要创设丰富的教学情境，有效的激发学生的认知冲突，营造良好的课堂氛围，做好铺垫，层层递进，为学生顺利完成自主探究“力的合成”提供条件。

设计思路：

为了体现新课程所倡导的教学理念，在教学过程中重在培养学生的物理核心素养。 这节课从貌似脑筋急转弯的问题切入（3+4=？），从历史故事引入，从生活情境入手，通过观察、对比，从力的作用效果的角度进行分析、推理，并让学生自己动手实验初步探究，体会几个力和一个力作用效果是否相同，形成合力与分力作用等效替代的物理观念；在此基础上探究合力、分力的大小关系，遵循从简单到复杂的研究顺序，先研究两个分力的合成规律。

对初中学习的同一直线上二力的合成运算模型进行质疑、批判，提出互成角度的二力的合成的运算法则问题，并通过两段位移相加类比迁移，结合实验中观察发现合力与分力的大小关系与方向有关结合分析、推理，提出三角形定则和平行四边形定则的猜想和假设，再进一步设计实验方案，通过讨论交流确定方案，然后学生分组分工相互合作，体验科学探究的过程，实验过程中，记录并分析实验数据，得出结果并进行讨交流、评估，最终形成结论并作出解释，总结得到力的平行四边形定则或三角形定则的合成法则。

在应用平行四边形定则求解分析合力的环节中，以学生自主探究求解为主，教师进一步引导学生构建矢量合成的运算法则的具体求解作图法和计算法的求解思路，并进一步分析合力分力的大小和方向变化特点。

随后的共点力学习，以学生自主阅读教材为主，老师提供丰富的生活实例，让学生在实际应用分析中形成共点力的物理观念。

最后，以一则寓言故事作为结束,进一步激发学生继续探究多力合成的方法，培养

学生用物理的视角分析问题的习惯。

教学过程中教师一定要把握好自己的角色，是适时适度地“引导”学生自主分析推理，设计并完成实验，运用科学思维方法，体验科学探究的过程，在学生探究过程中，教师主动以平等身份“参与”，和学生一起交流讨论评价反思并作出解释，引导学生自主形成相互作用的物理观念，构建矢量运算模型，形成大胆质疑，敢于创新，严谨求证，实事求是的科学态度和责任 课时安排 : 1课时 教学目标：

1.理解合力与分力的概念；通过实验，理解力的合成法则；知道共点力；掌握平行四边形定则，会用作图法、计算法求解两个共点力的合力；能运用力的平行四边形定则或三角形定则分析合力与分力大小随夹角变化的关系。形成相互作用力等效替代和矢量运算的物理观念。

2. 体会等效替代的思想方法；经历科学探究过程，通过提出问题，猜想与假设，设计实验方案，采集分析实验数据，归纳总结互成角度的两个共点力的合成遵循平行四边形定则；在此过程中培养科学思维，体验科学探究过程，养成严谨求证，实事求是的科学态度，激发学习兴趣。

教学重点：

渗透“等效替代”的物理思想，探究过程中实验的设计和完成，力的平行四边形定则的理解和运用。 教学难点：

帮助学生自主完成探究过程；帮助学生构建从“代数和”运算到“矢量和”运算的模型；

课前准备

教具准备

多媒体课件，教师演示实验器材，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）、 学生准备

按照导学案要求预习；三角板、量角器，铅笔、彩色笔。

教学过程 教学环节和教学内容 导0、3+4=? 入1、曹冲称象的故新事引入等效概念。课 ppt展示图片回忆 故事情节，思考曹冲称象的原理。 2、ppt展示生活中合力与分力作用效果相同的实例情境图片，思考并加深力的作用效果等效替代的理解。 3、引导学生自主实验并展示实验过程，体会等效替代的思想 4、总结形成合力和分力的等效替代的教师活动 0、3+4=? 1、《曹冲称象》是人人皆知的历史故事，请同学们结合下面的图片回忆故事情节，想一想曹冲是利用什么原理和方法“称出”大象的重量的呢？ 引导学生回答，大象和石头的重力的作用效果相同，等效替代 2、观察下面的情境图片，对比思考，这些例子中有没有力的“等效替代”原理呢？是什么效果相同呢？ 对学生回答评价引导总结一个力和几个力对同一物体作用效果等效替代 3、利用手边的器材你可以设计一个力的作用等效替代的实例吗 请学生代表展示一个力和两个力等效替代的实例 4、分力与合力并不是同时作用，是效果相同相互替代的关系 学生活动 0、3+4=? 1、学生思考回答：大象的重力和石头的重力作用效果相同可以替代。 2、学生对比分析哪一个力和哪几个力的作用效果相同并回答 3、学生利用身边的素材完成实验，更进一步切身体验等效替代的思想。 4、学生形成合力和分力的物理观念 设计意图 激发兴趣 利用学生熟知的故事引入等效原理。激发学生兴趣 生活实例引入一个力与几个力的效果相同。丰富学生的直观体会，类比迁移等效替代的思想。 自主实验交流展示激发学生学习探究的热情，更深刻的切身体验等效替代的思想。 形成合力分力的物新课教学 物理观念 新一.合力与分力概念学习 1、对上述情景进行总结分析，得出合力与分力的概念。 2、讲述力的合成的概念。力的合成：求几个已知力的合力叫做力的合成。 二.实验探究力的合成方法 1、同一直线上的二力合成 2.两个不在同一直线上的力的合成 在教师的引导下提出问题，学生自主实验，实际观察体验合力与分力的大小及变化关系，在此基础上 （1）结合实验类比位移相加的原理对互成角度的二力合成猜想和假设，三角形---平行四边形定则 （2）设计实验方案探求合成法则， （3）按方案完成实验，采集实验数据 重点强调等效替代 1、总结并板书 一 合力和分力 1、学生根据讲解，对上述当一个力产生的效果和几个力的共同概念进行记忆，并做好笔效果相同，这个力叫做那几个力的合记。 力。原来的几个力叫做分力。 2、学生思考：如何求已知2、提出问题并板书 二力的合成 当一个物体受到几个力共同作用的几个力的合力，回忆初时，我们常常可以用他们的合力来替中学过的同一直线上的二代，这样可以将复杂的问题简化，但是，力的合成 如何得到几个力的的合力呢 1、板书：同一直线上的二力合成 1、思考、复习初中所学的请学生回顾“同一直线上二力合“同一直线上二力合成”的成”的方法。PPT图片展示同一直线方法。并交流，发言。 上二力合成的两种情况 2、提出问题： 2、提出的问题： 两个分力的方向不在同一直线上学生根据教师的引导提呢?教师引导学生通过实验思考下面示，利用身边的器材初步问题： 试验判断 （1）一个弹簧秤拉力的大小等于（1）一个弹簧秤拉力的两个弹簧秤拉力的大小之和吗？ 大小不等于两个弹簧秤拉（2）两个弹簧秤的夹角变化时，力的大小之和 拉力的大小变了呢？ （2）两个弹簧秤的拉力（3）这说明两个力的合力除了与分力的大小随方向变化 的大小有关系之外还与什么有关呢？ （3）说明两个力的合力与（4）可能是什么关系呢？（提示联想分力的大小和方向都有关 位移矢量相加的方法） （4）类比位移相加分析 3、猜想和假设： 3、猜想和假设：可能分力引导学生进行猜想和假设可能分力与与合力构成三角形,平行合力构成三角形,平行四边形的关系四边形的关系 4、设计实验方案：能否利用桌上的实4、设计实验方案：独立思验器材设计一个方案验证我们的猜想考，相互讨论交流合作设呢？请同学们思考讨论交流提出你们计实验方案。 的实验方案？ 学生代表提出展示说明实教师引导学生对探究实验方案进行验方案 质疑分析评价修正注重以下几点 在老师的引导下对实验方(1)实验中力的作用效果是什么？ 案进行讨论，进一步完善(2)如何保证一个力作用和两个力作方案，熟悉实验步骤 用效果相同 (3)如何记录力的大小和方向 (4)如何分析实验数据（作力的图示） (5)如何对可能的实验结果进行评价 5、完成实验，采集实验数据 5、完成实验，采集实验数指导学生按照下面的实验步骤，据实验过程中在同学的帮寻找合力与分力之间的关系。 助下和老师的建议下要注实验步骤: 意：①选取弹簧秤调整零（1）在桌上平放一个木板，在木板上刻度，使用时弹簧秤与板铺一张白纸，用图钉把白纸固定好. 面平行. 理观念 归纳总结形成合力分力物理观念，在此基础上提出问题，进一步探求如何合成培养不断深入探究自然规律的科学态度和责任 回顾旧有的知识和观念，对比新的问题，进行大胆的质疑，猜想，论证，推理，培养科学思维素养 提出问题，并基于初步的经验事实进行推理提出科学的猜想与假设。 自主设计，讨论交流，制定实验方案， 互助合作完成实验，采集数据，分析推理，解释评估得出结论。