力的合成的優(yōu)秀的教學(xué)設(shè)計(jì)
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【教學(xué)目標(biāo)】
一、知識(shí)與技能
1.理解合力、分力、力的合成、共點(diǎn)力的概念。
2.理解合力與分力的關(guān)系是作用效果上的等效替代。
3.掌握平行四邊形定則的含義和使用方法，會(huì)用它求兩個(gè)分力的合力。
4.通過平行四邊形定則進(jìn)一步理解合力與分力的大小關(guān)系。
二、過程與方法
1.通過合力與分力概念的建立過程，體會(huì)物理學(xué)中常用的研究方法──等效替代法。
2.通過探究求互成角度的兩個(gè)力合力方法的過程，向?qū)W生滲透科學(xué)研究的基本過程。
三、情感態(tài)度與價(jià)值觀
1.體會(huì)邏輯思維和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合研究問題的巨大作用，并由此體會(huì)到科學(xué)研究的樂趣。
2.體會(huì)科學(xué)研究中合作、交流的重要性和必要性。
【教學(xué)重點(diǎn)】
1.合力與分力的關(guān)系。
2.得出平行四邊形定則的探究過程。
3.平行四邊形定則的應(yīng)用
【教學(xué)難點(diǎn)】
如何引導(dǎo)學(xué)生自己完成探究得出結(jié)論。
【教學(xué)方法】
討論、交流、演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)。
【教學(xué)用具】
實(shí)驗(yàn)器材：木板、白紙、圖釘(若干)、橡皮條、細(xì)繩套(兩根)、彈簧秤(兩只)、三角板、鉛筆;幾何畫板課件;平行四邊形定則教具。
【教學(xué)過程】
一、合力與分力概念的教學(xué)
演示實(shí)驗(yàn)一：兩個(gè)女同學(xué)互成角度地施加拉力共同提一桶水，使水桶懸空靜止;一位男同學(xué)單獨(dú)提這桶水，也可以使水桶懸空靜止。
教師用投影給出這兩次實(shí)驗(yàn)中水桶受力的示意圖。
教師指出：F1。F2共同作用時(shí)產(chǎn)生的效果與F單獨(dú)作用時(shí)產(chǎn)生的效果相同。
演示實(shí)驗(yàn)二：一根軟彈簧的上端固定在黑板的上邊緣上，下端系上兩根細(xì)繩套，兩個(gè)女同學(xué)分別抓住一根細(xì)繩套互成角度地拉彈簧，使彈簧與細(xì)繩套的結(jié)點(diǎn)到達(dá)位置O(在黑板上用粉筆記錄下此位置);一個(gè)男同學(xué)單獨(dú)抓住一根細(xì)繩套拉動(dòng)彈簧，也可以使彈簧與細(xì)繩套的結(jié)點(diǎn)到達(dá)剛才標(biāo)記的.位置O。
教師用投影給出這兩次實(shí)驗(yàn)中彈簧受力的示意圖。
教師指出：F1。F2共同作用時(shí)產(chǎn)生的效果與F單獨(dú)作用時(shí)產(chǎn)生的效果相同。
師：從剛才的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中我們得知，幾個(gè)力共同作用的效果可以同一個(gè)力單獨(dú)作用產(chǎn)生的效果相同，我們把這共同作用的幾個(gè)力叫做分力，產(chǎn)生相同效果的單獨(dú)作用的力叫那幾個(gè)分力的合力。
板書：一、合力與分力
板書：1.合力與分力的概念
幾個(gè)力共同作用的效果同某一個(gè)力單獨(dú)作用的效果相同，共同作用的這幾個(gè)力叫做分力，單獨(dú)作用的這個(gè)力叫那幾個(gè)分力的合力。
教師指明：前面兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，F(xiàn)是F1。F2的合力，F(xiàn)1。F2是F的分力。
師：實(shí)驗(yàn)一中為了使水桶處于平衡狀態(tài)，我們用兩個(gè)力F1。F2同時(shí)作用于它;如果去掉F1。F2而換上它們的合力F單獨(dú)作用于它，該水桶仍平衡，這說明了F的作用與F1。F2的共同作用可以互相替代。實(shí)驗(yàn)二中為了使彈簧保持向下伸長(zhǎng)x的狀態(tài)，我們用兩個(gè)力F1。F2同時(shí)作用于它;如果去掉F1。F2而換上它們的合力F單獨(dú)作用于它，彈簧仍可以保持向下伸長(zhǎng)x的狀態(tài)，這也說明了F的作用與F1。F2的共同作用可以互相替代。如果在實(shí)驗(yàn)二中保持住兩個(gè)分力F1。F2同時(shí)作用于彈簧，且F1。F2的大小與方向均不變，再加上F1。F2的合力F同時(shí)作用在彈簧上，那么彈簧向下的伸長(zhǎng)量肯定會(huì)大于x，即合力與分力同時(shí)存在產(chǎn)生的效果肯定不同于只有分力F1。F2或只有合力F作用時(shí)產(chǎn)生的效果。
板書：2.幾個(gè)分力與它們的合力在作用效果上是等效替代，不是并列、并存。
二、力的合成規(guī)律的教學(xué)
師：求幾個(gè)分力的合力叫力的合成。本節(jié)課我們就來研究力的合成應(yīng)該滿足什么規(guī)律。
板書：二、力的合成
板書：1.求幾個(gè)分力的合力叫力的合成
師：我們從最簡(jiǎn)單的情況入手，請(qǐng)同學(xué)們回憶初中所學(xué)知識(shí)，說出求同一直線上兩個(gè)力的合力的方法。
學(xué)生進(jìn)行回憶、討論、回答，教師進(jìn)行點(diǎn)撥、舉例畫圖等。
板書：2.同一直線上的兩個(gè)力的合成
同方向：合力的大小等于兩分力大小之和，合力的方向與任意一個(gè)分力方向相同
反方向：合力的大小等于兩分力大小之差，合力的方向與較大的分力方向相同
師：求互成角度的兩個(gè)分力的合力是否也是兩個(gè)分力大小的加或者減呢?請(qǐng)同學(xué)們利用桌面上的實(shí)驗(yàn)器材，仿照演示實(shí)驗(yàn)二的做法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。為了能夠獲知分力與合力的大小，F(xiàn)1。F2與F都通過彈簧秤鉤住細(xì)繩套施加。
學(xué)生開始熟悉實(shí)驗(yàn)器材，教師說明木板水平放置，白紙、圖釘?shù)鹊淖饔玫?并強(qiáng)調(diào)一些注意事項(xiàng)，例如彈簧秤要靠近木板并與木板表面平行，所施加力的方向必須沿彈簧秤的金屬桿方向，必須記錄橡皮筋與細(xì)繩套的結(jié)點(diǎn)到達(dá)的位置O以使F1。F2同時(shí)作用與F單獨(dú)作用達(dá)到相同的效果等。
學(xué)生開始實(shí)驗(yàn)，教師巡視指導(dǎo)。
幾分鐘后學(xué)生回答自己得出的結(jié)論：互成角度的兩個(gè)分力的合力不滿足兩個(gè)分力大小的加或者減。
師：看來互成角度的兩個(gè)分力的合力不是僅與兩個(gè)分力的大小有關(guān)，還應(yīng)當(dāng)與別的因素相關(guān)?猜一猜是什么因素?
學(xué)生很容易猜出還與兩個(gè)分力的方向有關(guān)。
師：看來我們既要知道兩個(gè)分力的大小，還要知道兩個(gè)分力的方向，還要把這兩個(gè)要素同時(shí)表達(dá)出來，那么我們以前學(xué)過的什么知識(shí)能把力的大小與方向這兩個(gè)要素同時(shí)表達(dá)出來呢?
學(xué)生很容易想到是力的圖示。
師：請(qǐng)同學(xué)們?cè)俅斡米烂嫔系膶?shí)驗(yàn)器材進(jìn)行探究。
教師說明如何記錄F1。F2以及F的方向，并強(qiáng)調(diào)作力的圖示必須選用同一個(gè)標(biāo)度，標(biāo)度要恰當(dāng)以使有向線段長(zhǎng)短合適，F(xiàn)1。F2的夾角不能太大也不能太小等注意事項(xiàng)。
學(xué)生開始實(shí)驗(yàn)，教師巡視指導(dǎo)。
幾分鐘后學(xué)生作圖完畢。
教師將所有學(xué)生的實(shí)驗(yàn)白紙收上來，挨個(gè)用實(shí)物投影展示，提醒學(xué)生觀察F1。F2以及F的力的圖示之間有什么共同的規(guī)律可循。
學(xué)生思考、交流、討論等，老師引導(dǎo)、點(diǎn)撥等，最后得出結(jié)論：將表示F1。F2的有向線段的箭頭分別與表示F的有向線段的箭頭連接起來，這兩個(gè)連線與表示F1。F2的有向線段構(gòu)成的封閉圖形是平行四邊形。
板書：3.互成角度的兩個(gè)力的合成滿足平行四邊形定則，即以表示這兩個(gè)力的有向線段為鄰邊作出平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間所夾的對(duì)角線就代表合力的大小和方向。
教師提醒學(xué)生注意：誰(shuí)是鄰邊?哪個(gè)對(duì)角線代表合力?哪是實(shí)線，哪是虛線?
板書：(1)同一直線上的力的合成規(guī)律是平行四邊形定則的特例。
教師用幾何畫板課件或平行四邊形定則教具演示說明。
板書：(2)求三個(gè)或三個(gè)以上力的合力可以多次用平行四邊形定則。
教師畫板圖說明。
三、平行四邊形定則應(yīng)用的教學(xué)
問題1.定性說明合力大小與兩個(gè)分力大小之間的關(guān)系。
教師組織學(xué)生思考、討論后得出：合力不一定比分力大，也不一定比分力小，它們之間滿足。
教師用幾何畫板課件或平行四邊形定則教具進(jìn)行解釋。
問題2.力F1 =45N，方向沿水平指向正東。力F2 =60N，方向沿水平指向西北。求這兩個(gè)力的合力的大小與方向。
教師用作圖法進(jìn)行解題示范。最后提醒學(xué)生不要忘記表達(dá)出合力的方向以及如何表達(dá)。
問題3.教材上的例題。
學(xué)生用作圖法解完后，教師介紹計(jì)算法。
并用投影給出這兩種方法的比較
作圖法
計(jì)算法
作力的圖示
作力的示意圖
合力大小由比例法得出
合力大小用數(shù)學(xué)運(yùn)算法得出
表示合力方向的角度用量角器測(cè)量出
表示合力方向的角度用三角函數(shù)表達(dá)出
直觀、簡(jiǎn)單，但不準(zhǔn)確；以后較少用。
精確，但對(duì)于非特殊三角形計(jì)算繁瑣；以后經(jīng)常用。
四、共點(diǎn)力概念的教學(xué)
閱讀課文并簡(jiǎn)單解釋。
五、課堂小結(jié)
1.平行四邊形定則的理解。
2.用平行四邊形定則解題的方法。
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