第四章 力与平衡 第一节 实验探究—力的合成

教学设计
设计理念：
本着物理来源于生活的理念，本节课以生活中的例子引入，提出问题引发学生思考和探究，并将知识用于生活的感悟中。本节课、把培养物理学科核心素养做为物理教学的重要目标，将“物理观念”、“科学思维”、“科学探究”、“科学态度与责任”等物理学科素养的培养落实于教学活动中。
设计思路：
依据学生知识基础薄弱、学习能力欠缺的学情，设计了用目标问题法来探究新知，即根据实验目标提出问题，解决问题的过程就是形成实验步骤的过程，从而降低探究难度，使学习过程更符合学生基础，达到提高学生的学习能力的目的。
三维教学目标：
①知识与技能
1、知道共点力，能从力的作用效果理解、合力、力的合成的概念。
2、能区矢量和标量，能通过实验掌握力的平行四边形定则，知道它是矢量
运算的普遍法则。
3、会用作图法求共点力的合力，会计算在同一直线上的两个共点力的合力。
4、知道合力的大小与原来两个共点力间夹角间的关系，会用直角三角形知识计算共点力的合力。
②过程与方法
1、通过生活中小例子学习合力和分力的概念，了解物理学常用的方法——等效替代法。
2、通过实验探究，初步认识科学探究的意义，学习并体会实验探究的基本方法和过程，培养实验动手的能力，以及用数学方法处理实验数据的能力，从而提高自主学习的能力。
③情感态度与价值观
1、利用生活中的现象或例子感悟物理原理，体会实验探究过程，养成科学的实验态度，培养学生善于交流的合作精神，提高物理素养；
2、物理知识结合现代科技应用，感悟我国科技发展的迅速，增强国家荣誉感和为国家强盛而努力的信念；
3、在合力的学习中引用全国人民亿人同心、共同抗疫的例子，培养集体感、团结一心的信念。
教学重点：
１、用等效替代的思想理解合力。
２、通过实验探究认识力的平行四边形定则，并能够运用用平行四边形定则求共点力的合力．
3、合力取值范围及随角度变化时合力的变化。
教学难点：
用实验方法探究力的合成的平行四边形定则．
教学方法：
讲授、启发、探究、讨论、练习
教学用具：
环形坐标板、橡皮筋、细线、弹簧测力计、不同颜色的笔、刻度尺、多媒体、投影设备、半桶水。
教学过程：
【新课引入】
用视频“大力士挑战”引入。提前让两名上课的同学录制一段做引体向上的视频。视频中，第一次单手做，第二次双臂竖直做，第三次双臂展开成一个比较大的角度做。让同学们观察三次做引体向上的情况，视频结束后让体验者之一的同学谈一下自己当时的感受，引入本节课课题。
【新课教学】
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
展示两幅生活中的场景图片
提出问题：图中两名同学对水桶的作用效果和一个成年人对水桶的作用效果是否相同？
1、引入合力与分力的概念：如果一个力产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同,这个力就叫那几个力的合力,那几个力就叫这个力的分力。
2、共点力：物体同时受几个力作用,这些力作用于同一点或作用线交于一点
3、力的合成：求几个共点力的合力
1、观察并思考，体会效果相同。
2、判断共点力
通过实例让学生理解什么是效果相同，什么是等效替代，从而理解合力与分力。
一、基本概念：合力与分力、共点力、力的合成
二、合力与分力实验探究
1、实验准备环节
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
1、根据上一环节引入合力与分力大小的关系的探究。利用测力计和半桶水模拟图片中的小事例，引导学生猜想合力会是多少呢。
提出问题：
合力的大小是多少呢？
与分力有什么关系？
利用提水桶实际体验一下。
关注学生体验环节的安全性
引导学生注意实验探究的完整性
让两名同学先用两个测力计测力的大小并记录下来，请同学们猜一下用一个测力计时会得到多大的力。再用一个测力计验证一下，发现问题。
让学生通过实际的体验发现问题，引发探究欲望。
2、利用目标问题法，让学生分步自主总结实验步骤
①确定实验目标
②提出问题
③通过问题总结实验步骤
介绍目标实验法探究：
先确定实验目标，根据目标提出相应问题，问题中涉及了测什么、怎么测、注意事项，问题及其答案生成实验步骤。
介绍环形坐标纸的用法
①讨论根据实验目标提出的问题，进行小组展示
②根据问题的答案讨论实验步骤，进行小组展示
③多个小组相互补充展示，共同完成最终结论。
①让学生体验实验探究的全程，从而学习和掌握实验探究方法。
②在小组合作过程中培养合作意识和责任意识。
③环形坐标纸的使用方便学生画力的图示，提高了学习效率。
2、实验探究
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
①先做出两到三组合力与分力
②观察画出的合力与分力，小组展示，根据画出的图像猜想合力与分力的关系。
③结合图形，告诉学生如果仪器精准的话我们会做出行四边形的图形。
④验证结论，画平行四边形，得出理论合力，观察合力分力符合平行四边形关系。进行小组展示
1、引导学生规范操作，关注每一个学生，让所有学生都参与探究过程。
2、结合学生做出的实验图形，给出结论。根据画出的图形学生很难猜出合力与分力的关系，所以在这里不纠结于让学生猜出平行四边行来。
探究分为三步走，全体同学参与探究，注意实验的各项注意事项。
一、画分力合力
①将数据记录到表格中，养成随时记录实验结果的习惯。
②圆形刻度板的使用中，注意刻度的选择，将大小和倍数记在旁边。
③尺规作图，规范的画出分力合力。
二、小组展示并试猜
④小组展示自己画的图，根据同学们自己的图试猜合力与分力的关系
三、验证结论并展示
⑤验证平行四边形定则。将刚才画的分力合成，看看理论合力与实际合力是否差不多。
⑥展示学生做的结果。
将探究分为四个步骤进行，先做出效果，再猜想、再验证，最后总结，降低探究学习难度，贴近学生基础。
3、实验总结、误差分析
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
根据自己的实验效果，分析自己产生误差的原因
3、引导学生进行误差分析，并再次进行实验操作指导，为以后再做探究实验打好基础。
让学生找出实验操作中不规范的地方，同学们之间相互交流学习。学生总结出的误差有：读数不准，平行四边形画的不规范，做实验的时候晃动，描点连线画方向不准等等。
让学生自己总结问题，可以培养学生养成善于反思，及时改进的习惯，通过同学们相互学习，养成善于向别人学习的好习惯。
三、合力的取值范围
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
1、从简单问题入手，复习同向两力的合力与反向两力的合力
2、提出问题，成任意角度，合力会如何呢？
播放一段小视频，让学生观察总结
3、回扣新课引入的“大力士挑战”中的问题，让学生根据新学习的知识分析原因。
1、复习初中学过的同向合力和反向合力，并为后面的学习做知识铺垫。
2、播放视频，观察合力在任意角度下的变化。
a提问：你观察到的合力如何变化？
b提问：大的时候，最大可以是多少，小的时候，最小可以是多少？
c提问：同学们还有什么发现
总结：合力可能比任何一个分力都大，也可能比任何一个分力都小；分力大小一定的情况下，夹角越大合力越小，夹角越小，合力越大。
d提问：同学们能回答“大力士挑战”中提出的问题了吗。
利用平行四边形模型解释
认真观察视频，积极思考。
a学生可以看到视频中合力时大时小。
b结合刚才复习的初中知识学生可以很容易得出合力的取值范围
c有同学观察到合力夹角变大而变小，随夹角变小而变大。
d当两臂张开的时候夹角变大，合力会变小，如果合力一定，则需要更大的分力。
1、从初中知识入手，问题由易入难，化解知识难度。
2、总结任意角度分力的合力比较抽象，学生基础薄弱，先观察再总结更适合学生的学情，不能一味要求学生完全靠自己总结出来。
3、回扣问题，养成严谨的学习习惯。
四、总结
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
从三个维度进行总结
1、引导学生进行知识总结，老师补充总结
2、等效替代是这节课的重点科学思想，科学探究这节课运用的学习方法，这都是本节课的学习目标
3、总结能力素养，为学生指明在学习过程中要留意的能力提升点，在以后的学习中边学习边总结。
1、总结本节课的知识点
2、总结并理解等效替代的科学思想和探究实验的学习方法。
3、通过能力素养的总结关注到自己的各方面提升点
知识总结可以有学生完成，科学方法和科学思想要由老师来引导总结。总结能力素养方面的收获是为了让学生了解每个学习过程都伴随着知识和能力的提升，要不断的通过这种学习全面的提升自己。
五、实战演练
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
1、完成练习
2、请同学回答并总结
第1题学生可以完全自行完成订正
第2题的c选项由学生讲下原因
第3题由学生展示画图。在最后答案上会出现有效数字位数不对情况，加以强调。
1、做练习
2、同学对答案，并讲解。
3、请同学展示解答
通过练习巩固这节课的重难点，让学生体会完整的学习过程，知道学习是一个猜—试—验—练的过程，学习不止是学知识，更是学会学习方法。
六、结束课程布置作业
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
观看视频布、置拓展作业
在高度上引领学生，感受科技带来的强大力量，增强学生的学习动力和民族自豪感。
1、观看视频，感受我国的科技发展之迅速，增强学习动力。
2、拓展作业
1、展示知识用于现代科技的例子，让学生感受知识的力量，增强国家荣誉感。
2、课后拓展为了解知识的实际运用，增强学习动力。物理的学习要来自于体验，所以亲自感受物理过程是很重要的一个学习途径。
必修一第五章第一节实验探究—力的合成评测练习
1、关于共点力,下列说法不正确的是(　　)
A.作用在一个物体上的两个力,如果大小相等、方向相反,这两个力是共点力
B.作用在一个物体上的两个力,如果是一对平衡力,则这两个力是共点力
C.作用在一个物体上的几个力,如果它们的作用点在同一点上,则这几个力是共点力
D.作用在一个物体上的几个力,如果它们力的作用线汇交于同一点,则这几个力是共点力
2、
(多选)两个力F1和F2间的夹角为θ，0°≤θ≤180°,两个力的合力为F,以下说法正确的是(　　)
A.若F1和F2大小不变,θ角越小,合力F就越大
B.合力F总比分力中的任何一个力都大
C.如果夹角θ不变,F1大小不变,只要F2增大,合力F就必然增大
D.合力F可能比分力中的任何一个力都小
3、如图所示,在“探究共点力合成的规律”的实验中,用两个弹簧测力计把橡皮条拉到一定长度并记下结点O后,再改用一个弹簧测力计时,也要把橡皮条拉到同一结点O的原因是:　　　　
　　.在坐标图中已画出两弹簧测力计拉力的图示,已知方格每边长度表示1.0
N,试用作图法画出合力F的图示,并由此得出合力F的大小为　　　N.(保留两位有效数字)