高中物理新课标教学设计
《力的合成》的教学设计
永丰中学 物理组
【学习者分析】
①．本人所在学校属于省级示范学校，学生在初中就已经进行了很长时间的探究体验，因此他们有探究的基础，优点是思维活跃，善于观察、总结、提出并回答问题，不过还存在“眼高手低”的问题及实验器材问题。
②．新课程改革打破了以前的应试教育模式，教育教学过程中师生地位平等，充分贯彻以学生为本，坚持学生的主体地位，教师的主导地位。
3．本节课是一节科学探究课，呈现在学生面前的是现象，是问题，积极引导学生探究。
探究式教学重视的是探究的过程和方法而不是结论，探究过程是产生创造思维的温床，过于重视结果可能会导致丧失探究热情，扼杀学生探究的欲望
【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。
【教学目标】
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。
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。
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。
【重点难点】
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。
【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。
【教学环节】
新课的引入
[教师活动]多媒体展示和现场演示：生活中常见的几种现象：提水、运送货物、拉伸弹簧，讲“曹冲秤象”的故事。
[学生活动]让学生举生活中类似的例子。
[教师活动]引导学生理解合力与分力等效代替的关系，得出合力和分力的概念。并复习提问初中学过的同一直线上求两个力的合力的问题：（两种情形，分力同向和反向时）并引导学生用“等效替代”的思想去理解这两种情形，然后再抛出“两个互成角度的分力与其合力有什么样的关系呢？”“合力是否等于两分力大小之和或之差呢？”也可以让学猜测“合力的大小在什么范围内？”。引导学生设计实验用“等效替代”的思想靠测量的方法先去找到两分力与合力，并将它们表示出来，然后再探究它们之间的关系。
指导学生实验设计中应注意的一些问题
（1）问题的提出：两个互成角度的共点力与其合力有什么样的关系？
（2）设计实验时应注意的问题：
①用什么方法找分力与合力，实验中应怎样实现分力与其合力产生的作用效果相同？
②如何知道力的大小？如何确定力的方向？
③实验中需要记录哪些数据？怎样可以更直观简洁地同时描述力的大小和方向？
④该实验中可能出现误差的原因有哪些？你该如何处理？
进行实验
[学生活动]四个学生为一小组进行分组实验。
[教师活动]在旁巡查，适时加以指导，实验时要分布引导学生注意以上4个问题。引导学生按书中的建议把合力的箭头和两分力的箭头连接起来，再看看这些图形有什么共同点和不同点。引导学生利用现有的实验结果大胆地提出科学合理的猜想──满足平行四边形定则，再让学生变化角度实验，验证猜测。
对实验结果进行分析与评估并归纳得出结论
[学生活动]学生通过实验探究确定了两个分力与合力，并且用力的图示将它们表示出来后，到讲台上展示交流实验中得到的图形，并思考归纳、总结本实验探究的结论。学生探究到的合力与分力之间的关系可能只是一个近似的平行四边形，也可能是一些其他图形。
[教师活动]总结说明：多数组得到了平行四边形这很好，对于没有得到平行四边形的，也要尊重实验，实事求是。教师要特别说明：即使今天我们所有组都得到了平行四边形规律，就一定能说明分力和合力满足平行四边形定则吗？在科学探究中这样做可吗？（学生能意识到这样做不妥）
[教师活动]总结说明：因为我们只做了有限的几组实验,就得出结论。这当然不可取！科学探究往往要通过不同情况下的对大量实验数据的分析论证才能得出具有普遍意义的科学规律，有时还需要通过理论证明才能加以推广。而我们这节课只做了有限的实验，其实两分力和合力的关系满足平行四边形定则，早就被科学家证实了，大多数同学得到这个结论，而少数同学未能得到，那是因为实验中出现了问题，可能是实验误差（读数误差、作图误差、系统误差），甚至是操作上的错误。请学生下课后分析造成的原因。事实证明不仅力的合成满足平行四边形定则，所有的矢量合成都满足。让学生返回到前面学习位移时的几个问题，用平行四边形定则重新看待那些问题。
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。
共点力
可让学生自学共点力的概念，强调平行四边形定则只适用于共点力。
最后可以让学生思考
（1）思考分力一定时，随着夹角的增大合力如何变化？
（2）联系生活体验，两个同学提一桶水，两人手臂间夹角大些省力还是小些省力？
（3）实际生活中物体往往受到多个力，怎样求多个共点力的合力呢？鼓励学生课后继续探究
【板书设计】
§5.1 力的合成
一、合力、分力、共点力
1．合力、分力、共点力的概念
二、力的合成
1．求几个分力的合力叫力的合成
2．同一直线上的两个力的合成
同方向：合力的大小等于两分力大小之和，合力的方向与任意一个分力方向相同。
反方向：合力的大小等于两分力大小之差，合力的方向与较大的分力方向相同。
3．互成角度的两个力的合成满足平行四边形定则，即以表示这两个力的有向线段为邻边作出平行四边形，这两个邻边之间所夹的对角线就代表合力的大小和方向。
（1）同一直线上的力的合成规律是平行四边形定则的特例。
（2）求三个或三个以上力的合力可以多次用平行四边形定则。
【教学设计说明】教师的板书对于整节课来说起着至关重要的作用，合理清晰的板书设计，对于新课教学很有好处，这会让学生更好的把握整节课的脉络。
【教学反思】：
教师对本节课的教学进行总结反思：依据等效思想从实验中归纳总结出力的平行四边形定则。“等效替代”的方法，不仅是物理解题中常用的重要方法，也是一种重要的研究方法，它能使一些繁难问题的处理得以简化，能使一些难以直接研究的问题得以解决。平行四边形定则不仅是力的合成必须遵循的定则，也是所有矢量合成的普遍定则，是重点、难点。学好本节内容，为学生以后学习各种矢量及矢量运算，奠定良好的基础，起到非常重要的作用。使学生在参与和体验的学习过程中感受等效替代的思想方法，通过对简单实际问题的研究，知道力的合成在实际中的应用，激发求知欲和研究身边事物的兴趣.
课件36张PPT。第三章 相互作用第三章 相互作用G=200N
观察下面的情境图片，结合生活经验思考：两位小孩对水桶施加的两个力与一位大人对水桶施加的一个力，就“提起水桶”这一作用效果而言，相同吗？它们可以相互替代吗？说出你的看法。请自由发言。 第三章 相互作用 生活中还有很多事例可以说明“几个力与一个力的作用效果相同”。观察下面的情境图片，细心体会“等效替代”的含义。想一想：第三章 相互作用第4节、力的合成 1、定义：若一个力作用在物体上，所产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同，则这个力叫那个力的合力，而那几个力叫这个力的分力．F为F1、F2的合力；
F1、F2为F的分力。2、合力与分力的关系：
（1）合力与分力是作用效果上的一种等效替代关系
（2）合力是几个分力的共同效果，并不是单独存在的力，因此受力分析中不能同时出现。一．合力与分力第三章 相互作用二、力的合成：力的合成是惟一的；
只有同一物体所受的力才可合成；
不同性质的力也可以合成；
分力与合力从物理实质上讲是在力的作用效果方面的一种等效替代关系，而不是物体的重复受力．力的合成应注意以下问题：（1）定义：求几个力的合力的过程，叫做力的合成．（2）实质：就是找一个力去替代作用在物体上的几个已知的力，而不改变其作用效果。第三章 相互作用1、同一直线上二力的合成（回顾初中知识）同向：反向：2、探究实验：不在一条直线上的二力的合力的大小还等于两分力大小之和或之差吗？不等于要研究它们之间的关系，就很有必要将合力与分力的大小和方向一同表示出来，那么用什么形式来表示力的大小和方向？力的图示互成角度的二力的合成F合=F1+F2F合=│F1-F2│第三章 相互作用1.如何确定两个分力的大小和方向？器材有：橡皮条、细绳套、弹簧测力计两个
过程：用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮条到结点，再改用一个弹簧测力计拉橡皮条到同一结点。2.三个力的图示起端点画在一起，再将它们的箭头端点用虚线连接起来，看看图形像四边形？怎么样来检验它是平行四边形？3.代表分力的有向线段都处在平行四边形中的什么位置？是一组对边还是一组邻边？4.代表合力的有向线段处于平行四边形中的什么具体位置？5.改变分力的大小和方向，多做两次，结果一样吗？你能得出什么结论？第三章 相互作用F1=10.0 NF2=6.8 NF合=12.8 NO2N实验探究 第三章 相互作用第三章 相互作用三、平行四边形定则（1）定义：如果用表示两个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形，那么，合力F的大小和方向就可以用这两个邻边之对角线表示出来，这叫做力的平行四边形定则．标量是简单的加减运算矢量不是简单的加减运算，平行四边形定则是所有的矢量合成都遵循的普遍规律θ（2）应用平行四边形定则时注意四点：
①分力、合力的起点相同
②分力、合力的标度比例一致
③虚、实要分清，力画实线，辅助线画虚线
④求合力时既要得出合力的大小还要得出力的方向α第三章 相互作用1、求二个力的合力的方法⑴同一直线上两个力的合成
先选取正方向，再赋予矢量正负值，化矢量运算为代数运算求得矢量和。如得正值则合力沿正方向，如得负值则合力方向与所选取的正方向相反例题三第三章 相互作用⑵互成角度的两个力的合成
①作图法ⅲ根据分力的标度量得对角线的长度就代表了合力的大小，对角线与任一分力的夹角就代表合力的方向ⅱ以F1、F2为邻边作平行四边形，从而得到F1、F2之间的对角线ⅰ根据两个力的大小和方向，按一定的标度用力的图示从力的作用点起作出两个分力F1、F2第三章 相互作用 ②计算法
可以根据平行四边形定则作出的示意图，然后根据正、余弦定理，三角函数等几何知识计算合力。
若两个分力大小为F1、F2，它们之间的夹角为α，则：θ合力的大小合力的方向第三章 相互作用┍ 若两个分力大小为F1=F2=F，它们之间的夹角为α，那么力的合成作出的平行四边形是菱形，菱形的对角线垂直平分，则有：合力的大小α/2第三章 相互作用两个力的合成可用力平行四边形定则，那么多于两个的力怎么合成呢？2、平行四边形定则的应用扩展三个力的合成可以先求任两个的合力，再将这合力与第三个力合成求出三个力的合力。第三章 相互作用课外思考：多边形定则3、三角形定则 在图甲中F是共点力F1和F2的合力；如图乙所示，把力F2平移至线段AC的位置，从O点出发，把代表F1和F2的有向线段OA、AC首尾相接地画出来，连接OC，则从O指向C的有向线段就表示合力F的大小和方向,上述作图法叫力的三角形法则，同理也可作出图丙所示的力三角形△OBC.第三章 相互作用4、确定合力的范围的方法⑴两个共点力的合力范围由几何知识可得：
合力的变化范围是│F1-F2│≤F合≤F1+F2请问：合力是否一定比分力大？ 第三章 相互作用思考：F1、F2大小一定,夹角增大,合力如何变化? 合力什么时候最大,什么时候最小?合力的范围如何? 第三章 相互作用q = 0°q = 90o 讨论：两个分力大小不变，但夹角不同时的合力第三章 相互作用5、三个力的合力范围：设有三个力F1、F2、F3，则有：
（1）最大值：当三力方向相同时，其合力最大，
Fmax= F1+F2+F3
（2）当其中一个力在那二力的合力范围内满足
如│F1-F2│≤F3≤F1+F2时， 有 Fmin=0
（3）当其中一个力大于那二力的代数和满足
如F3≥（F1+F2）时，有Fmin= F3－（F1+F2）第三章 相互作用6、多力的合力范围：设有n个力F1、F2、F3…Fn，且F1≥F2 ≥ F3 ≥ …≥ Fn，则有：
（1）Fm= F1+F2+F3+……+Fn
（2）当F1－（F2+F3+…+Fn）＞0时，
有Fmin=F1－（F2+F3+…+Fn）
（3）当F1－（F2+F3+…+Fn）≤0时，有Fmin=0 第三章 相互作用四、共点力（1）定义：如果一个物体受到两个或更多力的作用，在有些情况下这些力共同作用在同一点上，或者虽不作用在同一点上，但它们的延长线交于一点，这样的一组力叫做共点力第三章 相互作用（2）共点力的合成
①力的合成遵循平行四边形定则
②物体在共点力作用下，如果保持静止或匀速直线运动状态，则这几个力的合力为零。A.吊钩受到的力 B.担子受到的力 第三章 相互作用小结1、合力与分力的关系是“等效替代”。
2、平行四边形定则：不在一条直线的两个力的合成时，以表示这两个力的线段为邻边做平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。
3、合力与分力的大小关系：
（1）合力大小范围︱F1 - F2︱ ≤ F ≤ F1 + F2
合力不一定比分力大
（2）在两个分力F1、F2大小不变的情况下，两个分力的夹角越大，合力越小。
（3）合力不变的情况下，夹角越大，两个等值分力的大小越大。第三章 相互作用作业：课本P63练习1、2作业第三章 相互作用例题一：
关于F1、F2及它们的合力F，下列说法中正确的是（ ）
A.合力F一定与F1、F2共同作用产生的效果相同
B. F1、F2一定是同种性质的力
C. F1、F2一定是同一物体受到的力
D. F1、F2与F是物体同时受到的力AC第三章 相互作用例题二：（天津高考）在探究求合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳。实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条。
①实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法是正确的?? ???（填字母代号）
A．将橡皮条拉伸相同长度即可
B．将橡皮条沿相同方向拉到相同长度
C．将弹簧秤都拉伸到相同刻度
D．将橡皮条和绳的结点拉到相同位置
②同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是 ????????（填字母代号）
A．两细绳必须等长
B．弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行
C．用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大
D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些BDBD第三章 相互作用F合=F1+F2=3+5=8（N）F合=F1+F2=（－7）+5=－2（N）例题三向右向左第三章 相互作用分析：物体受到两个力的作用，根据力的平行四边形定则，可以求出这两个力的合力。解法1：作图法例题四：物体受到F1 、F2 两个力的作用，F1 = 30 N 、方向水平向左; F2 = 40 N 、方向竖直向下, 求这两个力的合力？量得F=50N量得θ =53 °第三章 相互作用例题五：物体受到F1 、F2 两个力的作用，F1 = 40 N 、F2 = 20 N 、夹角α=60°, 求这两个力的合力？分析：物体受到两个力的作用，根据力的平行四边形定则，代入公式可以求出这两个力的合力。解：计算法第三章 相互作用例题六：如图所示，六个力在同一平面内，相邻的两个力的夹角都等于600，F1=11N、F2=12N、F3=13N、F4=14N、F5=15N、F6=16N。则这六个力的合力大小为 N。6N第三章 相互作用例题七：物体受到F1 、F2 两个力的作用，F1 = 10 N; F2 = 4N, 求这两个力的合力大小范围？6N≤F合≤14N第三章 相互作用例题八：关于两个大小不变的共点力F1、F2与其合力F的关系，下列说法中正确的是（ ）
A．F的大小随F1、F2间夹角的增大而增大
B．F的大小一定大于F1、F2中的最大者
C．F的大小随F1、F2间夹角的增大而减小
D．F的大小不能小于F1、F2中的最小者C第三章 相互作用 例九、已知三个共点力的合力为零，则这三个力的大小可能是（ ）
A、15N、5N、6N B、3N、6N、4N
C、1N、2N、10N D、1N、6N、3NB第三章 相互作用例题十： 5个力同时作用于质点m，此5个力大小和方向相当于正六边形的两条边和三条对角线，如图所示，这5个力的合力为F1的:( )
A.3倍 B.4倍 C.5倍 D.6倍D分析：这是一个正六边形，对边是相互平行的，将F1、F3，F5、F3的端点分别连接起来，构成两个平行四边形即可速解。第三章 相互作用谢谢
