3.4力的合成和分解 同步教学设计

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第四节 力的合成和分解 教学设计
【教材分析】
《力的合成和分解》人教版新教材第三章第4节的内容，通过本节课的学习，学生将明确两个力同时作用在物体这一问题的处理方法。在这节课的学习中，等效替代的思想在建立概念、寻求合力与分力关系的过程中被深度应用；平行四边形定则是矢量运算普遍遵循的法则，而矢量运算贯穿高中物理始终，用“图形”表示物理量之间关系的方法，对学生而言是一个新方法。因此，该节在教和学两方面都具有承前启后的作用；其涉及的物理研究方法和实验方法在高中物理中具有典型性，并使学生进一步认识到物理实验、物理模型、数学工具在物理学发展过程中的应用；采用自主、合作、探究等新型的学习方式，有助于培养学生的自主探究能力、训练严谨细致的科学态度和精神，提高学生的科学素养，促进学生全面素质的和谐发展。
【学情分析】
合力与力的合成，在初中物理教学中已有初步涉及。学习本节内容之前，学生已经学习了力、重力、弹力和摩擦力等概念，对“力”有了较为深刻的理解和认识。通过前面位移、速度和加速度等矢量的学习，对“矢量”有一定的了解，这些为本节课的学习提供了基本的知识储备。本节是学生学习高中物理新接触的知识，“矢量运算”不是简单的代数加减，而是满足“平行四边形定则，学生难以想象；矢量运算涉及的几何和代数等数学方法，对学生提出了较高的要求，给本节课的教学带来了困准。
本节课教学要注意规范性，不可操之过急，教学选择探究和验证相结合的模式，从学生已有的认知水平出发，注意把控教学的难度与深度。
【教法分析】
在教学中应引导学生充分运用已知的物理知识和方法进行分析和探索，使学生在实践中亲自体验实践出真知的重要性，形成愿意运用科学思维方法和研究方法去解决问题的科学价值观。本节课的教学就尝试采用实验探索、问题启发式教学法，加强自主性、探究性、合作性学习，使学生通过亲自参与探究滑动摩擦力和静摩擦力规律的全过程，学习科学探究的方法，加深对物理知识的理解，使他们在创新精神和实践能力方面得到发展和提高。从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的精神。
【教学目标与核心素养】
物理观念：能够从力的作用效果理解合力、分力以及力的合成和力的分解。
科学思维：理解平行四边形运算法则和特点，掌握平行四边形法则，知道它是矢量合成的普遍规律，知道矢量与标量运算法则是不同的。
科学探究：通过演示实验引出合力和分力的概念，了解物理学常用的方法一—等效替代法。
科学态度与责任感：通过力的合成和分解的学习，感受对立统一的观点在物理学中的意义；通过实验培养良好的观察习惯和严谨求实的科学精神。
【教学重点与难点】
重点：1、合力与分力的关系。
2、平行四边形定则及应用。
难点：实验探究方案的设计与实验。
【教学方法】
教师启发引导教学与学生小组合作探究法相结合，并辅以问题法、演示法、举例法等
【教学准备】
弹簧测力计、细绳、三角板、直尺、橡皮筋、多媒体课件等。
【教学过程】
过程 教学环节 主要教师活动 学生活动 设计意图
新课引入 创设情境引入新知 情景一：两名小朋友提水桶和一名成年人提水桶。情景二：一根线悬挂吊灯和两根线悬挂吊灯。教师行为：定义合力与分力、力的合成与力的分解的概念，明确等效替代思想。 感受、体会，从生活中构建物理模型。学生举出生活中的实例，加速对合力与分力等效替代的理解。 引导学生体会等效替代的过程，帮助学生深入理解合力与分力的概念，并强调基于等效替代思想，合力与分力并不能同时真实存在。
明确研究问题 教师行为：引入课本“问题栏”问题，即一个静止的物体，在某平面上受到5个力作用，它将向哪个方向运动？ 教师行为：定义共点力的概念。提出问题：那么如何求几个共点力的合力？合力与分力之间又满足怎样的规律呢？并从学生熟悉的两个力的合成展开研究。教师行为：提问：如果两个力互成角度，方向不在一条直线上，合力的大小是否还满足代数相加减的关系呢？合力的方向又该如何确定？ 思考、猜想，紧跟老师思维，并为下一步探究做铺垫。结合具体实例回忆、阐述同一直线上二力合成的规律，独立思考后，同桌交流，自主发言。总结“同一直线上二力合成”的方法。学生进行思考和回忆，激发学生探究意识。 引导学生结合实际情景，体会借助力的合成可以简化问题，并明确探究力的合成规律的必要性。帮助学生建立物理学研究的一般思路，从简单到复杂。并由学生熟悉的知识展开教学，帮助学生消除新知识学习的紧张感。明确本节课的研究重点，激发学生的求知欲。
新课教学新课教学新课教学 实验探究实验探究实验探究 教师行为：提出问题：从力的作用效果出发，你能否设计可行的实验方案呢？ 教师行为：引导学生阅读课本上提供的实验探究方案，并尝试回答以下5个问题：教师行为：回答问题1，结合课本中的实验仪器，并引导学生从记录信息，分析信息的角度补充教材中未提及的实验仪器。教师行为：提问：如何保证合力与分力的作用效果相同？在学生讨论后，回归教材，深入解读，得到结论，回答问2。教师行为：提问：在实验过程中，需要记录哪些数据，又该如何记录呢？回答问题3。教师行为：播放探究互成角度力的合成规律的实验视频，同时讲解实验操作注意事项和要点。教师行为：提问：如何处理信息才能找到合力与分力之间的关系？带领学生回忆力的图示，并明确力的图示的特点及优势。教师行为：结合力的图示，你能看出合力与分力之间可能存在什么样的图形关系吗？教师行为：提问：如何验证猜想？回答问4。播放实验视频，并讲解实验操作注意事项。教师行为：得到两个互成角度的力的合成规律：两个力合成时，以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。教师行为：提出问题：要使得该实验的测量尽可能精确，需要注意哪些实验操作细节？回答问题5。教师行为：从另一个角度展开实验探究，可以得到力的分解也遵从平行四边形定则。 引发学生大胆的思考，培养学生创新意识，发散学生的思维。学生根据教师的提示，设计实验。在设计过程中思考、体会老师所说问题，并将其与实验探究联系起来，促进实验的顺利进行。阅读课文，补充教材中未提及的实验仪器。基于教材的内容，阐述各自的观点，激发学生的多角度思考。思考，回答，掌握实验操作技能和方法。观看实验视频，在具体的实验操作中，回顾实验原理，对实验有更加直观的认识和理解。思考，回忆，发表自己的想法，并将其与实验探究联系起来，促进实验的顺利进行。观察、思考应该满足怎么样的图形关系并提出猜想。验证猜想，通过作图得出合力与分力之间的关系满足平行四边形定则。总结分析和记忆合力与分力之间满足的规律。仔细体会，与自己所得结论比较，补充自己所得结论的不足。从实验仪器的规范使用和实验原理出发，提出在本实验中需要注意的实验操作细节。思考，逆向的分析冲击学生的思维，引发学生从另一角度思考问题。 引导学生结合等效替代的思想，从力的作用效果出发，设计实验方案。引导学生阅读教材，初步了解实验方案，对实验中的实验步骤做简单的了解，对实验的过程有初步的认识。挖掘教材内涵,充分发挥学生自主学习的重要性。通过学生的不同观点，激发学生思考。阅读教材的过程中，明确教材实验步骤背后的实验目的及实验原理。结合实验图片，明确记录力的大小与力的方向的方法。了解具体实验操作细节以及实验中的规范操作。引导学生认识到两个分力的大小和方向都会对合力产生影响。了解为什么要借助力的图示处理信息。鼓励学生大胆猜想，培养学生数形结合的能力。引导学生基于教材的实验内容设计方案，验证猜想。帮助学生理解实验探究过程中的等效思想及体会探究实验的操作过程。完善学生对力合成的平行四边形定则的理解与掌握。引导学生有意识地将学过的实验中的注意事项应用到新的实验中。培养学生的知识迁移的能力，培养学生严谨的科学态度。培养学生多角度看待问题的意识。帮助学生明确力的合成与分解互为逆运算，都遵循平行四边形定则。
解决问题 教师行为：提问：你能解决教材“问题栏”中的问题吗？一个静止的物体，在某平面上受到5个力作用，你能判断它将向哪个方向运动？ 学生思考解题方法，并学以致用，提升分析、解决问题的能力。 无论受到几个力的作用，都可以最终转化为二力的合成，遵从平行四边形定则。由二力合成推广到多力合成，由特殊到一般，明确解决问题的一般方法。培养学生自主迁移的能力。
回顾巩固 课堂小结 教师行为：梳理物理知识，提炼物体规律，显化物理思想，理清概念之间的内在逻辑关系。 一起思考回顾本节课内容，建立知识框架。 通过知识框架图，回顾本节课的内容，提高学生的总结能力。
作业布置 本节课中我们通过拉动橡皮条的实验得出了力的平行四边形定则。同学们，你能设计其他的实验方案，探究合力与分力的关系吗？请大家课后思考。 思考，设计实验方案。 通过课后活动安排，对课堂内容进行回顾并形成知识体系。
【板书设计】
3.4力的合成和分解
共点力：几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交与一点。
一、合力与分力
二、力的合成和分解
①力的合成：求几个力的合力的过程。力的分解：求一个力的分力的过程。
②力的分解和力的合成都遵循平行四边形定则。
【教学反思】
本节课是一节典型的探究课，教学设计侧重于学生的过程体验，课堂充分体现教师主导和学生主体的教学思路，充分体现新课改教学大纲的探究思想。本节课设计从日常生活中的问题入手，设置悬念，激活学生思维，引导他们发现并提出问题，经历科学探究的全过程，获得体验，猜想并验证力的合成法则——平行四边形定则，并运用其解决课前设置的问题，从生活走向物理，从物理走向社会，提高学生的科学素养。
学生在得出力的合成符合平行四边形定则后，在运用作图法求合力时很不规范，所以本教学设计是教师先对例题进行示范，然后让学生模仿，这样设计的意图是让学生体会科学、准确是学习物理规律的前提条件。本节课的教学有以下几点需要注意。
1、学生仪器改进，教师引导充分，实验要求具体到位，让学生实验过程更明确，操作更有指向性。实验更容易成功，实验结论的得出显得更加合理。
2、增加教师演示，学生观察演示，实验操作更有指向性，同时反思自己的实验操作，有助于学生反思提高实验技能，同时让没有完成的实验的同学也有实验的探究体验过程。
3、增加情感、态度和价值观的设计，学生体验以后进行体验总结和发言，发表自己对本节课的感受，加深学生对实验探究的认识，增加对物理学科的兴趣。
总体来说，本节课目标基本实现，重点和难点突破上基本完成，教学过程充分体现了教师主导和学生主体的教学思路。当然在教学过程中还有很多瑕疵，经过改进，本节课可以更加成功，值得本人在以后的教学过程中进行反思、总结和提高。