5.1 力的合成 教案

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高一 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

5.1 力的合成 教案
一、內(nèi)容分析
1.內(nèi)容與地位
在《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》共同必修模塊物理一的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中涉及本節(jié)內(nèi)容有“通過(guò)實(shí)驗(yàn),理解力的合成與分解,區(qū)分矢量與標(biāo)量,用力的合成與分解分析日常生活中的問(wèn)題” 。該條目要求學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)力的合成與分解的學(xué)習(xí)應(yīng)達(dá)到理解的水平,并能用力的合成與分解分析日常生活中的問(wèn)題,這體現(xiàn)了關(guān)注物理與生產(chǎn)、生活的聯(lián)系。
“力的合成”這一節(jié)研究的是力的等效關(guān)系,依據(jù)等效思想總結(jié)出力的平行四邊形定則。中應(yīng)讓學(xué)生體會(huì)運(yùn)用“等效” 思想研究問(wèn)題是物理學(xué)研究中的一種重要方法。平行四邊形定則是矢量運(yùn)算普遍遵循的法則,而矢量運(yùn)算貫穿高中物理始終,因此,本節(jié)內(nèi)容為以后學(xué)習(xí)速度、速度的變化,動(dòng)量、動(dòng)量的變化等矢量及其運(yùn)算奠定了基礎(chǔ),它具有承上啟下的作用。教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)注重學(xué)生知識(shí)的形成過(guò)程和對(duì)知識(shí)的真正理解。采用實(shí)驗(yàn)探究的學(xué)習(xí)方式,培養(yǎng)學(xué)生收集信息、處理信息、分析論證的能力,養(yǎng)成事實(shí)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和良好的合作習(xí)慣。

2.教學(xué)目標(biāo)
1)力的效果正確理解和掌握合力和分力的概念;
2)過(guò)實(shí)驗(yàn)探究平行四邊形定則,能應(yīng)用平行四邊形法則分析合力和分力的的關(guān)系;
3)用作圖法求合力,會(huì)用直角三角形知識(shí)計(jì)算合力;
4)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力及分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能力,能運(yùn)用等效的方法解決問(wèn)題的能力;
5)養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。
3.教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
1)本節(jié)課的重點(diǎn)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究歸納總結(jié)出力的平行四邊形法則
2)能從力的效果正確理解和掌握合力和分力的概念是本節(jié)課的難點(diǎn);同時(shí),由代數(shù)求和擴(kuò)充到矢量求和,既是知識(shí)的跨越,也是概念的延伸,必然給初學(xué)者帶來(lái)難度。
二、案例設(shè)計(jì)
1.引入教學(xué):正確理解和掌握合力和分力的概念
教師:經(jīng)驗(yàn)告訴我們,一個(gè)砝碼可以用一根細(xì)線提起來(lái),也可以用兩根細(xì)線提起來(lái),其效果完全一樣,如圖1所示。 如果一個(gè)力作用在物體上產(chǎn)生的效果跟幾個(gè)力共同作用在物體上產(chǎn)生的效果相同,這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力,而那幾個(gè)力就叫做這個(gè)力的分力。上例中F就是F1、F2的合力,F(xiàn)1 、F2就是F的分力。求F1、F2兩個(gè)力的合力F的過(guò)程,就叫做二力的合成。
2.問(wèn)題情境創(chuàng)設(shè):取一個(gè)質(zhì)量較大的砝碼放在桌面上. 要用細(xì)棉線把它提起來(lái),用一根線易斷還是兩根線易斷?
預(yù)測(cè):學(xué)生可能回答是一根線易斷。
實(shí)驗(yàn)演示:用一根細(xì)線可將砝碼穩(wěn)穩(wěn)地提起,而用兩根同樣的細(xì)線(故意使兩線間有一較大夾角)提砝碼時(shí),細(xì)線斷開(kāi)了.
教師問(wèn):為什么兩根線的作用效果反而不如一根線呢?
說(shuō)明:這一“懸念”的創(chuàng)設(shè)在學(xué)生的大腦里立即產(chǎn)生了撞擊,思維被迅速地激活,學(xué)生的求知欲望油然而升。
3.引入課題:互成角度的兩個(gè)力的合力跟兩個(gè)分力的關(guān)系
教師問(wèn):同學(xué)們猜測(cè)一下合力和分力之間可能存在什么關(guān)系?
預(yù)測(cè):合力大小比每個(gè)分力大小都大?
合力大小等于兩分力大小之和?
合力大小總小于兩分力大小之和?
合力和兩分力的關(guān)系構(gòu)成平行四邊形?合力為其中一條對(duì)角線?
??????
教師:今天我們要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究這個(gè)問(wèn)題。
4.請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)所提供的實(shí)驗(yàn)器材,設(shè)計(jì)一個(gè)能證實(shí)自己猜想的實(shí)驗(yàn)方案
[實(shí)驗(yàn)器材] ①木板一塊;②彈簧秤兩個(gè);③細(xì)繩兩段;④橡皮條一段;⑤白紙;⑥鉛筆;⑦尺;⑧量角器;⑨圖釘。
說(shuō)明:彈簧秤可以只用一個(gè),分別測(cè)出兩個(gè)分力,雖然操作較麻煩,但可避免兩個(gè)測(cè)力計(jì)的不一致性帶來(lái)的系統(tǒng)誤差。
(增加師生互動(dòng)的過(guò)程,描述學(xué)生是怎樣討論發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,最終形成正確的方案)啟發(fā)學(xué)生:用橡皮筋來(lái)表示力的作用效果,將橡皮筋一端固定在M點(diǎn),第一次用互成角度的兩個(gè)力F1、F2共同作用,將橡皮筋的另一端拉到O點(diǎn);第二次只用一個(gè)力,也將橡皮筋的另一端拉到O點(diǎn)。如圖1、圖2。

由于兩次產(chǎn)生的效果相同(都將橡皮筋的另一端拉到O點(diǎn)),圖2所示的F就是圖1所示的那兩個(gè)力F1、F2的合力,而F1、F2就叫這個(gè)力F的分力。
教師問(wèn):那么怎樣確定兩個(gè)分力F1、F2的大小、方向呢?
啟發(fā)學(xué)生:
①確定分力的大小:(邊演示邊講解兩人如何分工合作)一位同學(xué)用兩只彈簧秤分別鉤掛細(xì)繩套,同時(shí)用力互成角度地拉橡皮筋,使橡皮筋的另一端伸長(zhǎng)到O點(diǎn);另一位同學(xué)用筆分別記下兩個(gè)彈簧秤的讀數(shù)。這就是分力的大小。同時(shí)提醒學(xué)生拉動(dòng)橡皮筋時(shí),要使兩只彈簧秤與木板平面平行。
②確定分力的方向:分力的方向分別沿細(xì)線方向,另一位同學(xué)用筆分別記下兩個(gè)彈簧秤的讀數(shù)的同時(shí)還要標(biāo)記每條細(xì)線方向,標(biāo)記每條細(xì)線方向的方法是使視線通過(guò)細(xì)線垂直于紙面,在細(xì)線下面的紙上用鉛筆點(diǎn)出兩個(gè)定點(diǎn)的位置,并使這兩個(gè)點(diǎn)的距離要盡量遠(yuǎn)些,沿所標(biāo)明的兩個(gè)定點(diǎn)畫(huà)出細(xì)線方向,即為分力的方向。
教師問(wèn):怎樣確定合力F的大小、方向呢?
引導(dǎo)學(xué)生回答:用一只彈簧秤通過(guò)細(xì)繩套也把橡皮筋拉到位置O,彈簧秤的讀數(shù)就是合力的大小,細(xì)繩的方向就是合力的方向。
確定合力的大小和方向:一位同學(xué)用一只彈簧秤通過(guò)細(xì)繩套也把橡皮筋拉到位置O,另一位同學(xué)用筆記下細(xì)繩的方向,并記下彈簧秤的讀數(shù)。這就是合力的方向、大小。注意強(qiáng)調(diào)前后兩次實(shí)驗(yàn)O點(diǎn)應(yīng)該重合。
5.學(xué)生分組動(dòng)手實(shí)驗(yàn)
(觀察學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況)
說(shuō)明:經(jīng)驗(yàn)得知兩個(gè)分力F1、F2間夾角θ越大,用平行四邊形作圖得出的合力F的誤差也越大,所以實(shí)驗(yàn)中不要把θ角取得太大,一般不大于90°為最佳,為了直觀地看出分力可能大于合力,可以使其中一次兩個(gè)分力的夾角大于120°。可將學(xué)生分成4組,θ角分別取30°、45°、60°、135°。
6.對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行交流
到此為止,我們已經(jīng)確定了兩個(gè)分力以及它們的合力的大小、方向。為了弄清楚兩個(gè)力的合力與分力的大小、方向的關(guān)系,我們可以用力的圖示法形象地將分力和合力的大小、方向表示出來(lái)。選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度(3cm長(zhǎng)的線段表示1N力),利用三角板,從O點(diǎn)開(kāi)始,用力的圖示法分別表示兩個(gè)分力及合力的大小、方向。注意標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度要一致。
選出典型,投影講評(píng)。
7.總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果
經(jīng)過(guò)前人多次的、精細(xì)的實(shí)驗(yàn),最后確認(rèn),對(duì)角線的長(zhǎng)度、方向,跟合力的大小、方向一致,即對(duì)角線與合力重合,也就是說(shuō),對(duì)角線就表示F1、F2的合力。可見(jiàn)求互成角度的兩個(gè)力的合力,不是簡(jiǎn)單地將兩個(gè)力相加減,而是(可以)用表示兩個(gè)力的有向線段為鄰邊作平行四邊形,這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就表示合力的大小和方向。這就是平行四邊形定則。如圖5所示。
提問(wèn):有沒(méi)有同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是對(duì)角線與合力相距比較遠(yuǎn)?
有這種情況很正常,一個(gè)規(guī)律的得出,是由很多人在很長(zhǎng)時(shí)間里,進(jìn)行了許多次實(shí)驗(yàn),才能總結(jié)出來(lái),并要經(jīng)得起實(shí)踐檢驗(yàn)。因此,一個(gè)規(guī)律,并不是通過(guò)一次實(shí)驗(yàn)就能得到的。如果有同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是對(duì)角線與合力相距比較遠(yuǎn),不要著急,課下我們一起來(lái)看看問(wèn)題出在哪里。

9.小結(jié)
(1)互成角度的兩個(gè)力的合成,不是簡(jiǎn)單地利用代數(shù)方法相加減,而是遵循平行四邊形定則。即合力F的大小不僅取決于兩個(gè)分力F1、F2的大小,而且取決于兩個(gè)分力的夾角。
現(xiàn)在,就來(lái)觀察一下合力與分力大小、方向的關(guān)系的動(dòng)態(tài)情景。
[電腦演示]
合力F與兩個(gè)分力F1、F2的大小的關(guān)系;
合力F與兩個(gè)分力F1、F2的夾角的關(guān)系。
說(shuō)明:沒(méi)有條件的學(xué)?捎米灾平叹哐菔竞狭εc分力大小、方向的關(guān)系的動(dòng)態(tài)情景。
(2)如何求出三個(gè)分力F1、F2、F3的合力?
10.作業(yè)(略)
三、案例評(píng)析
1.本節(jié)課開(kāi)始創(chuàng)設(shè)了一個(gè)問(wèn)題情境:取一個(gè)質(zhì)量較大的砝碼放在桌面上,要用細(xì)棉線把它提起來(lái),用一根線易斷還是兩根線易斷?這個(gè)問(wèn)題情境既是學(xué)生熟悉的現(xiàn)象,又能產(chǎn)生沖突,學(xué)生會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲望。
2.本節(jié)課的重點(diǎn)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)出力的平行四邊形法則.矢量的運(yùn)算法則是矢量概念的核心內(nèi)容,又是學(xué)習(xí)物理學(xué)的基礎(chǔ),對(duì)于初上高中的學(xué)生來(lái)說(shuō),是一個(gè)大的飛躍,學(xué)生剛開(kāi)始接觸矢量的運(yùn)算方法,定會(huì)出現(xiàn)許多困難,教師遵循學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn),從能夠感知和理解的日常現(xiàn)象和規(guī)律出發(fā),引出合力與分力的概念,采用實(shí)驗(yàn)探究的學(xué)習(xí)方式,通過(guò)“猜想、實(shí)驗(yàn)、歸納總結(jié)”的過(guò)程,自己得出互成角度的兩個(gè)力的合成所遵循的平行四邊形定則。這一過(guò)程著重培養(yǎng)學(xué)生的分析論證的能力,養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度和合作的良好習(xí)慣。教學(xué)設(shè)計(jì)注重了學(xué)生知識(shí)的形成過(guò)程和對(duì)知識(shí)的真正理解。
實(shí)際教學(xué)中,可能部分學(xué)生事先看了課本的結(jié)論,“猜測(cè)”、“探索”的成分會(huì)大大降低,更多的還是在“驗(yàn)證”,但是學(xué)生經(jīng)歷了親自動(dòng)手探索的過(guò)程,不但可以使所學(xué)的知識(shí)得以領(lǐng)悟,還有利于提高他們學(xué)習(xí)物理的興趣。從這個(gè)意義上看,這個(gè)實(shí)驗(yàn)的價(jià)值就不言而喻了。


本文來(lái)自:逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaoyi/63225.html

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