2022年高一物理力的合成教学设计 新课标 豫教版 必修1

2022年高一物理力的合成教学设计 新课标 豫教版 必修1课 题5.1 力的合成课 型新授课（1课时）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、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4、知道矢量三角形法则 过程与方法 1、通过学习合力和分力的概念，了解物理学常用的研究方法等效替代法 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4、尝试运用共点力合成解决一些与生产和生活相关的实际问题。 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 3、激发学生对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘。4、培养学生将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理问题。教学重点、难点教学重点 1、合力与分力的关系 2、平行四边形定则及应用教学难点 1、平行四边形定则及应用2、实验探究方案的设计与实施教 学 方 法实验探究、讲授法、讨论法教学手段教具准备 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、铅笔教学步骤教 学 活 动设计意图新课导入复习力的概念和力的作用效果(播放歌曲众人划桨开大船片段)，从物理学的角度说，二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通过播放歌曲，激发学生兴趣，引导学生思考。新课教学教学过程教学过程一、共点力让学生自学课本上第一段、第二段有关共点力的知识，在阅读的时候注意这样几个问题： 什么样的力是共点力?你认为掌握共点力概念时应该注意什么问题?引导学生的回答总结得到（l：如果一个物体受到两个或更多个力的作用，有些情况下这些力共同作用在同一个点上，或者虽然不是作用于同一个点上，但是他们的延长线交于一点，这样的一组力叫做共点力2：掌握共点力时，不仅要看这几个力是不是作用于一个点，还要看它们的延长线是不是交于一个点）二、力的合成演示实验)让学生把一桶水或一个重物想办法从地面上放在桌面上，请一位个头大的，比较壮的男生具体操作一下，该同学用一只手就可以把它提到桌面上；再请一位瘦弱的女生演示，她又叫了另一位女生一起把它抬上讲台。 引导学生仔细观察会发现，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?学生可以举身边的例子，如抬重物，挂在墙上的画等等。通过以上的例子，引导学生自己得出合力合力和分力以及力的合成的概念。那么几个力的合力怎样求解？下面我们设计一个实验来探究一下求合力的方法。首先演示实验(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) 引导学生仔细观察读数，并发现两只弹簧秤的示数之和是不是等于一只弹簧秤的读数，而是比两只弹簧秤读数之和稍微小一些进一步启发学生：力的合成并不是简单地相加减，它们之间的关系到底是怎样的呢?请学生设计一实验求解合力，并在实验之前明确实验依据的原理：合力的作用效果与几个力共同作用的效果相同根据提供的器材，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并在做实验之前，让几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例如：学生根据力的作用效果相同，选择用力改变物体的形变这种方法来探究合力和分力的关系；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，这里仅举两例作为代表)引导学生回答：在这个实验中一个力与两个力等效的标志是什么?通过几个学生的回答不断完善总结得到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用多媒体展示设计较好的组学生的实验步骤设计参考案例 多媒体展示设计 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：同一实验中的两只弹簧秤的选取方法是；将两只弹簧秤勾好后对拉，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。 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 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 在同一次实验中，橡皮条拉长的结点O位置一定要相同 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341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341所示 (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342所示(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343所示 (?)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 组织学生进行分组实验，实验过程中让学生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 实验结束后建议学生把合力和分力的末端用虚线连接起来 通过几组同学的实验结果，总结出这个四边形是平行四边形 继续引导学生分析：合力与两个分力处于平行四边形的什么位置? 通过学生交流讨论得出：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 多媒体出示例题，学生读题并尝试解决例题例题：力F145 N，方向水平向右，力F260 N，方向竖直向上求这两个力合力的大小和方向培养学生自学能力和阅读能力。把生活和物理联系起来，激发学生对科学的好奇心与求知欲。培养总结、归纳的能力激发学生发散思维培养学生设计实验和操作实验的能力。教师引导学生在讨论中相互交流，相互启发，有利于学生在独立思考，互相合作中逐步培养团结协作、科学求实的品质和创新思维品质。培养学生分析问题、解决问题的能力教师引导学生在讨论中相互交流，相互启发，最后自己总结得出答案教学过程请学生说出自己的思路。通过几个学生回答总结：选择标度，用1 cm代表15 N 用三角板作出两个力的图示 作出和两个力大小相等的平行线，完成平行四边形 连接两力之间的对角线，即表示合力 用刻度尺量出对角线的长度 通过比例关系求出合力的大小 用量角器量出合力与分力之间的夹角，得到合力的大小是?5 N，与45 N的力的夹角是53 如果改变两个力之间的夹角，将两个力之间的夹角改为60和120，则合力分别是多大? 学生作图求解，投影学生作图：当夹角是60时，两个力的合力是90N；当夹角是120时，两个力的合力是54N 根据上面的计算，在两个分力大小不变的情况下，改变两个分力的夹角，合力怎样变化? 什么情况下合力最大，什么情况下合力最小? 学生总结得出：合力随夹角的变大而变小，随夹角的变小而变大，当两个分力之间的夹角为0时两个力的合力最大，最大值为二力之和；当两个分力之间的夹角为180两个力的合力最小，最小值为二力之差 请学生观看动画：在两个分力夹角变化时合力大小的变化情况(学生观看动画进一步体会合力的大小和分力夹角之间的关系，动画最好用F1ash模拟，具有动感)前面学习的都是两个力的合成，如果是三个力或者三个以上的力的合成，应该怎样进行处理? 引导学生回答：先求出两个力的合力，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平行四边形的一半是三角形。平行四边形的对边平行且相等。如果把一个力平移到对边，这时这两个分力和合力就构成一个三角形。这个三角形叫矢量三角形。我们可以发现两个分力矢量首尾相接，合力为第一个力的矢断指向另一个分力的末端。如果物体受到两个以上的力作用，合力可以怎么样表示呢？学生回答完后教师总结：可以用同样的作图方法，把表示所有力的矢量依次首尾相连，这样，第一个力的始端向最后一个力的末端画出的矢量就是这些力的总合力。(课本82页的“拓展一步”)通过练习，加强对力的合成的理解对知识进行拓展课堂训练三个共点力，大小分别为11 N、6 N、14N，在同一平面内，各力间的夹角可变，求此三力的合力大小的范围 答案：0F31 N通过练习，加强对知识的理解评析拓展1求三个或三个以上共点力的合力时，可先求出任意两个力的合力，再求出此合力跟第三个力的总合力，以此类推，直到求完为止 2求多个力的合力时，与求解顺序无关对知识的拓展思考与讨论两个分力Fl与F2大小一定时，合力与它们的夹角有什么关系?合力大小与两个分力大小有什么关系?演示实验用合力与分力演示器演示分力F1和F2一定时，夹角在0180之间发生变化时，合力F的大小变化情况师生共同总结 用投影片出示： a当0时，F=F1+F2，合力F与分力F1、F2同向 b当180时，FF1一F2，合力F与分力F1、F2中较大的力同向 C.合力F的取值范围，F1一F2FF1+F2 d夹角越大，合力就越小 e.合力可能大于某一分力，也可能小于某一分力思考讨论1什么叫矢量?矢量运算遵循什么规则? 2什么叫标量?标量运算遵循什么规则?3在保证力的作用效果相同的前提下，用一个力的作用代替几个力的作用这是一种什么方法?4作用在不同物体上的两个力能否进行力的合成?5合力是否一定大于分力?6合力是否一定等于分力的大小之和?7力的合成有哪些具体方法?作 业教材83页练习板书设计5.1 力的合成1共点力 如果一个物体受到两个或更多个力的作用，有些情况下这些力共同作用在同一个点上，或者虽然不是作用于同一个点上，但是他们的延长线交于一点，这样的一组力叫做共点力2力的合成如果一个力的作用效果与另外几个力的共同作用效果相同，那么这个力与另外几个力可以相互替代，这个力称为另外几个力的合力 3平行四边形定则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4F1-F2F合F1+F25矢量三角形法则教学后记