物理组崔爱玉“力的合成”教学设计与反思

文 / 倪文露 责编 / 倪文露 2017-11-04 点击 4554

《力的合成》教学设计及反思

南京第十三中学   崔爱玉

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

 学生用器材:力学实验演示仪,跳绳线,按小组:①木板1块;②白纸1张;③量角器;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;⑧三角尺1只,刻度尺1只。

8 教学过程的设计

8.1新课的引入

 [教师活动]拔河游戏开始,先找两个男生,再找一个女生。两个男生各拿绳子一端,女生拽着绳子的中间部位。先让两个男生夹角小点,来拉女生,发现女生很容易被拉过来。于是再做一个实验,请两个男生把夹角变大,接近180度,再来拉女生,发现男生们用尽全力也没有把女生拉过来。由此带着问题导入学习《力的合成》来解决这个问题。 

8.2新课推进

(1)基本概念

师:思考:“曹冲称象”蕴涵什么物理方法? 

冲曰:“置象于船上,刻其水痕所至。称物以载之(使水面到达刻痕处),则校可知矣。”

生:体现“等效替代”思想

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?(效果是一样的)

老师:我们把力F叫做F1与F2的合力,如果我们需要求F1和F2的合力,就叫力的合成。

总结:当一个物体受到几个力共同作用时,我们可以用一个力来代替这几个力,这个力的效果跟原来几个力的共同效果相同,这个力叫做那几个力的合力,原来的几个力叫做分力.求几个力的合力的过程叫力的合成

(2)探究力的合成的方法

1、同一直线上的几个力的合力

(1)若两力方向相同,合力的方向与两力方向相同,

    合力的大小等于两力之和.

(2)若两力方向相反,合力的方向与较大力的方向相同,    合力的大小等于两力之差.

2、任意的互成角度的两个力的合力

(1)发现存在规律

问题:两力悬挂,两线拉力不在一条直线上,合力是否等于两力之和呢?

学生:等?不等?

教师:请你对你的说法给出最有力的证明

学生:设计实验进行验证(两弹簧秤能细线拉砝码),得出结论:不等

教师引导:不但合力不等于两拉力之和,而且拉力大小还会随着拉力方向而改变

学生体验:两弹簧秤提拉重物,逐渐增大两线夹角,观察拉力变化及拉力大小之和变化

引导:提拉同一重物,效果不变,合力不变,但拉力大小与方向有关,合力大小也不再等于两拉力的代数和

问题:分力与合力的大小、方向满足什么规律?

(2)探究规律是什么

引导:要研究合力与分力的大小、方向关系,我们就要把两分力及其合力的大小、方向表示出来

问题:同学们能否借助手边的器材,测定它们的大小、方向,并把它们直观、准确的表示出来?

学生:讨论记录合力、分力大小和方向的实验方案,汇报、交流,

教师:通过提问,引导学生注意实验注意事项,明确力的图示法表示力。

学生进行分组实验,获得数据,画力的图示。

(3)获得规律

学生由实验数据作力的图示,猜测、验证、得出结论

教师展示学生的力的图示和平行四边形。

结论:(平行四边形内容)

教师说明:人们根据更多精确的实验,和大量的实例,最后总结出合力与分力的大小、方向满足平行四边形定则。

推广:平行四边形定则是矢量运算法则,位移、速度、加速度

方法小结:(1)同学们先猜测、再实验,最后得出结论,这是物理研究的一般方法

         (2)可用力的图示法,由作图求两共点力的合力-----图解法

8.3应用探究

(1)两力大小不变,两力的夹角由0逐渐增大,合力大小如何变化?

学生:合力大小一直变大,

师:两分力什么情况下合力最大?两分力什么情况下合力最小?

生:两分力同向时合力最大,最大值为两力之和

两分力反向时合力最小,最小值为两力之差

教师演示:几何画板

  1. 两力方向不变,一力大小不变,另一力逐渐变大,合力大小如何变化?

学生1:合力增大(两力夹角小于等于900时)

教师:有没有其他不同意见

学生2:合力先减小后增大(两力夹角为钝角时)

教师演示:几何画板

(3)多力合成的方法: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,最后得到的结果就是这些力的合力

(4)三个共点力的合力范围:

 对两个力F1F2而言,合力的变化范围为:|FlF2|≤FF1+F2

    而对于三个力的合力一定小于或等于三力之和,却不一定等于三力之差。因为三力有可能平衡,则合力零,

    三个力的合力的最小值的判断方法如下:

    在三个力中任选两个力,其出其合力范围,再看第三个力在不在此范围内,若在,那么三个力的合力最小值为零,如不在三个力的合力最小值就等于三个力依次之差。

8.4共点力:

   几个力如果都作用在物体上的同一点,或者它们的作用线相交于同一点,这几个力叫做共点力

【牢记】:平行四边形定则只适用于共点力。

 8.5例题分析

 教科书中的例题比较简单, 但学生在作图时常常不规范,教师要强调学生注意

 1.合力,分力要共起点,虚线,实线要分清。

 2.合力,分力标度要相同,作图要准确。

 3.对角线要找准,不要忘了方向。

  4 引导学生总结例1求合力有作图法和计算法两种方法。

8.6   课堂小结

  1. 物理知识:合力、分力、共点力、力的合成
  2. 物理方法:等效替代,图解法,物理研究的一般方法

3、物理思想

8.7《力的合成》教课后反思
  力的合成这节内容在整个高中物理中占有相当重要的地位,它前面连接的是物体的受力情况,后面在力的合成的基础上进行力的分解,及后面牛顿第二定律的应用,是整个动力学的基础部分,因此它在高中物理教学中有着举足轻重的地位。
  这堂课我主要采取诱导式及探究式教学方式,在学生初中学过同一直线上二力的基础上逐步引入不在同一直线上二力的合成,同时结合现实生活中的实例逐步引导学生领悟互成夹角的二力与合力的等效替代关系,在学生原有认知的基础上纳入新知,符合学生成长的认知结构的发展,同时在理解合理与分力基本概念的基础上逐步深入,通过实验探究合力与分力在大小和方向上的关系,这也体现了新课程改革的基本理念,使学生在探究中学习,在获取新知识的同时培养学生对物理学习的兴趣,在教学上取得了一定的成功,但是课后思考之余也逐渐意识到这堂课的不足之处,主要有以下几点:

  1、课堂演示实验,让学生用量角器去量尺寸,用的特殊角,如果用一般角更有说服力些。

  2、在实验细节处理能力上仍需要加强,多给学生铺设台阶,另外可叫两个学生到前面去操作,在这个过程中再进行指点,这样会更有利于学生领会实验操作的要点。

  3、课堂内容容量太大,学生的思维要求太高了点。以后还是要注意学生层次,多一些“减法”。