《力的分解》教学设计
江苏省锡山高级中学 张广宏
一、教材分析
本课是人教社物理必修一课本第三章的最后一节，是继《力的合成》之后，学生再次利用平行四边形定则处理矢量问题。教材通过利用平行四边形定则处理合成与分解的问题中，帮助学生提炼出一般的矢量相加的法则，进一步完善了学生对矢量的认识。
实际教学过程中，当学生学习了牛顿运动定律之后，学生很少再用本课的处理手段。所以本课的价值不在于具体求解分力这一类的应用，而是让学生在活动过程中，不断渗透“等效替代”的思想，熟悉平行四边形定则，在活动中体验科学的探究过程。从而本课的重点定位在要求学生会用平行四边形定则分解力。因此，结合实际问题的需要，构建分解情境，应成为学生活动的驱动力。
考虑到一个合力的可以分解成无数对大小、方向都不同的分力，如何选择合适分力成为本课的重要组成。笔者以为，能让学生更多地体验平行四边形定则这一方法方法，达到解决问题需要即可。寻找一个力的有意义的分力，不必刻意地寻找分力的效果，也不必完全的回避这一说法。能结合具体问题，利用平行四边形定则这一工具，解决问题即可。这也是笔者落实教材“根据实际情况确定”分力的理解。
二、学情分析
学生已经具备了力的合成的学习基础，还缺乏进行力的分解的必要性的理解。问题情境创设，合适的问题引导就很重要。同时，学生只具备三角函数的最基本知识，还不足以利用三角函数的知识分析分力随角度的变化。为此，本设计多次安排学生的作图活动，避开数学难点，通过自身活动解决实际问题的需要。
基于以上分析，现设立学习目标如下：（三维学习目标融合，目标外显，易评价）
三、学习目标
1、学生能说出分解力的方法
2、学生会用作图法求分力，并能根据作图法说出力的分解在理论上是无限的
3、学生能结合实际需要对指定力进行分解，会用直角三角形的知识计算分力的大小，能用作图法分析分力的变化
4、学生能结合问题体会力的分解在生活中的应用，体会力的分解是有用的
四、教学重点和难点
按照实际情况通过平行四边形定则分解指定的力成为本课的重点，而判定分力的方向则成为本课的难点。
五、教学用具
已知合力和分力方向的图片的投影片（学生分组）、绳索、矿泉水瓶、实物投影仪
六、教学过程设计
（1）课题引入
实验演示，引入新课
教师演示：两个绳提起矿泉水瓶，一根绳也可以实现。复习合力分力概念，明确合成的规律。
问题引入：一个力提起重物，能否用两个力来代替。
设计意图：开门见山，为后续学习活动提供时间保障。
（2） 引导学生发现，在活动中发现规律
2.1 力的分解多样性的活动设计
问题引导：请同学们画两个力，用来替代事先画在投影片上的力。
学生活动：用彩笔把作图分解。完成作图后，将作图利用实物投影仪投影到屏幕上。
教师引导：作图是否正确？判断依据是什么？（满足平行四边形定则）
教师叠加不同分组展示并追问：都正确吗？你能得到什么结论？
设计意图：让学生在活动中体验力的分解满足平行四边形、力的分解的不唯一性，体现学生学习的主体性地位。。
2.2按照实际情况分解指定的力
实例一：分解斜向上的外力
情境问题：物体重为G，受到与水平面成θ角的拉力F作用而保持静止，你会求物体所受的摩擦力和支持力的大小吗？
教师引导：外力倾斜时，不易求解该问题。
可以用问题组的形式引导学生：
①如果拉力是水平的，会不会求？
②如果拉力是竖直向上，会不会求？
③现在外力倾斜，怎么办？
学生活动：回答问题，确定分析问题的方向。
设计意图：通过师生互动，利用分解力的方式可以解决问题。让学生感受分解力的必要性，并能根据实际需要确定分力的唯一解。
实例二、分解放在斜面上物体的重力
情境问题：为什么高大的桥要有很长的引桥？
观察体验：放在自制斜面上的汽车在往下冲的同时将斜面压弯，让学自己生总结出重力的两个分力效果，从而确立分解力的俩个方向。
学生活动： ①观察现象，确定分力方向。
②实际作图，结合基本的三角函数求解两个分力。
③再次作图，展示结果，说出分力随角度的变化规律。解释情境问题。
设计意图：①重力的两个分力效果易于观察，笔者以为没有必要再化简为繁，在显示效果上大费周折。
②高一学生现阶段的数学知识不足以分析分力随角度的变化情况，所以通过两次作图的方式直观地显示分力的变化，避开了数学分析的困难。
③师生共同总结：实际场景中，分析分力的效果也可以是我们的需要。
实例三、沿绳方向分解重力
学生活动：利用两根棉线提起一小瓶矿泉水（550ml），并逐渐张大两侧绳的夹角体验拉力在变大，甚至超出绳子的承受极限而被拉断。（参见右图）
情境问题：如何分解重力，解释现象。
学生活动：再次用彩笔在幻灯片上作图分析问题，投影前后两次的作图效果，通过叠加对比的方式说明分力F1和F2在变大。
设计意图：实验器材常见，贴近生活。矿泉水瓶即便落地，破坏作用很小。通过活动，自然驱动学生对问题的探究。同时用定性分析替代定量计算，做到重点突出，难点分散。
实例四：角色扮演的方式，巧拉汽车
问题情境：如何借助绳索和大树将陷入淤泥中的汽车拉出。小组合作讨论，并请三位同学模拟实验。
学生活动：一位扮演大树，一位扮演汽车，第三个人充当司机。
教师引导：直接拉可以吗？一个较小的力，能不能产生一个较大的分力作用效果呢？
设计意图：通过合作学习，体验力的分解是有用的。
2.3 矢量的合成和分解定则
问题情境：某人向东行走了30m，又向北行走了40m，这个人的运动位移是多少？
学生活动：求解总位移，总结发现位移的合成也满足平行四边形定则。
师生总结有大小又有方向，相加时遵从平行四边形定则（或三角形定则）的物理量叫做矢量。
学生总结：位移、速度、加速度、力等物理量均为矢量，满足平行四边形定则的运算法则。而标量只需按照算术法则进行相加。
教师引导：平行四边形定则可以简化 成三角形定则。通过在黑板上图解的方法让学生看出矢量求差的方法。
问题讨论：电流强度是矢量还是标量？
设计意图：矢量的核心要求是平行四边形定则进行分解或合成。是对早期矢量知识的升华，体现了循序渐进的渗透思想，需要学生在活动中加以体验。矢量减法可以适当降低要求。
七、结束语
总体而言，本设计通过学生观察思考、实验体验、作图等活动，充分体现了学生学习的主体性地位。同时，教师能适当地引导，并通过师生互动，生生互动等形式，体现了教师的指导作用。这样的设计做到学教并重，非常有效地促进了学生的高效学习。
附录：事先准备好的投影片打印内容
课件15张PPT。3.5 力的分解江苏省锡山高级中学
2013.10一、力的分解已知一个力求它的分力的过程，叫做力的分解。同一个力可以分解为无数对大小、方向不同的分力。思考：物体重为G，受到与水平面成θ角的拉力F作用而保持静止，你会求物体所受的摩擦力和支持力吗？GFθF1F2思考：
1.为什么高大的桥要修很长的引桥来减少倾角？二、按照实际情况进行力的分解F2F1GF1=G Sin θF2=G Cos θ例题：物体静止在倾角为θ的斜面上，通过分解重力的途径，分析前述问题。θ动手体验：随着张角缓慢的增大，绳中的拉力如何变化？θ问题：如何通过分解重力的途径分析前述问题。GF1F2合力一定比分力大吗？θ模拟实验：
2.某驾驶员独自驾车陷入淤泥，路旁有很多大树，后备箱中只有一根足够长的粗绳，你能帮他拉出汽车吗？核心问题：如何使得牵引汽车的绳子提供足够的拉力？三、矢量和标量矢量：既有大小，又有方向的物理量。F1F2F合把两个矢量首尾相接从而求出合矢量，这个方法叫做三角形定则。某同学先向东行走30米，再向南行走40米，则该同学的位移多大？你认为位移矢量还是标量？三、矢量和标量矢量：既有大小，又有方向的物理量。矢量合成遵循平行四边形法则标量：只有大小，没有方向的物理量。标量求和时按照数学法则计算。1．力是矢量，合成和分解遵循平行四边形定则。2．一个力应该怎样分解取决于解决问题的需要。小 结再 见江苏省锡山高级中学
2013.10
