学案问题引领导学

冯桂英 王创生

【教材分析】

本节内容在物理学中具有承上启下的作用，前接三种常见的力，后起力的分解。力的合成中所蕴藏的“等效思想”是解决力学问题的一个重要方法，也是学习牛顿运动定律的基础思想之一。平行四边形定则是中学阶段矢量运算的基本法则，对理解以后运动的合成、场的叠加等起着重要作用。

【学情分析】

学生在初中学习了同一直线上力的合成，算术运算法则在头脑中已成定式，要想直接过渡到互成角度的力的合成，遵循平行四边形定则的矢量运算，这给本节课的教学带来了困难。通过本节探究性实验，再加上课本中“建议虚线的箭头端分别与两个合力的箭头端连接”等话语突破学生的思维障碍，力争突破原有思维。

【教学目标】

1.知识与技能

（1）理解合力、分力、力的合成。

（2）掌握力的平行四边形定则，会用作图法求共点力的合力。

（3）知道合力的大小与分力间夹角的关系。

2.过程与方法

（1）通过合力与分力概念的建立过程，体会物理学中常用的研究方法──等效替代法。

（2）通过探究求互成角度的两个力合力方法的过程，体会逻辑和实验相结合的科学方法。

3.情感态度与价值观

培养学生的物理思维能力和科学研究的态度。

【教学重点、难点】

1.合力与分力的概念及其等效替代关系。

2.平行四边形定则的探究过程及其结论。

3.平行四边形定则及其简单应用。

【教学用具】

钩码（若干）、滑轮（两个）、三角板、量角器、铅笔。

【教学过程】

一、情境导入，激发兴趣

【展示】请两位瘦小的同学到讲台前抬起一桶水；然后让一位高大的同学自己提起这一桶水。

【思考】两次提水的过程，作用效果是否相同？

学生通过实践体验，感悟等效思想。

【思考】生活中还有哪些事例是说明一个力与几个力的作用效果相同？请举例。

小组讨论，再让一两组同学回答，既体现学生学习的主动性，又可提高学生自主思考和语言表达能力，激发学生的学习兴趣。

二、新课教学

1.教师引导学生阅读教材P61～P62，理解力的等效替代、合力和分力。

强调：合力为等效假想力，分力为实际存在力。

【提出问题】

如果两个力方向相同，如何求合力？如果两个力方向相反，如何求合力？

【提出问题】

如果两个力既不同向也不是反向，而是成一定的夹角，其合力會如何？

2.【实验探究】

实验目的：成一定的夹角的两个力的代数和与合力大小是否相等？

设计实验：学生阅读教材P62“实验”部分，根据提供的器材（钩码、滑轮、图钉、三角板、铅笔）尝试提出实验方案、步骤和相关观察与记录的数据。

如图，利用钩码、细绳模拟提水过程。

让学生改变角度再做几次实验。

实验结论：成一定的夹角的两个力的代数和与合力大小不相等，即F≠F1+F2。

【归纳总结】矢量既有大小又有方向，当它们的方向互成某一角度时，合力大小不再等于两分力大小之和。

【提出问题】

根据模拟实验的结果，分力与合力可能存在什么关系？

分组实验探究

猜想与假设：力的合成还涉及力的方向问题。

通过猜想引出课本的探究实验。学生通过模拟提水实验，养成有根据地进行科学猜想与假设的习惯。

3.【实验探究】

实验目的：力的合成遵循的规律。

【提出问题】（1）在这个实验中合力与分力等效的标志是什么？

（2）实验过程中需要记录哪些数据？如何准确直观地描述力的大小和方向？

分析论证：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，交流实验中得到的图形，猜想组成的图形为平行四边形。

【提出问题】：怎么证明这个猜想呢？

【提示】借助尺子和量角器，利用初中几何知识验证自己的猜想。

为了培养学生科学的思维方法和严谨的科学态度，改变悬挂的钩码个数，要求学生多做几次实验，看看结论是否相同，分析交流。

实验结论：经过多次实验，最后确认，以两分力为邻边得到的四边形的对角线的长度、方向，跟合力的大小、方向一致，即对角线与合力重合。

【归纳总结】两个力合成时，以表示这两个力的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，这个法则叫做平行四边形定则。

强调：物理学上任何一个规律的得出，并不是一两节课的探究就可以总结。它是前人经过多次精细实验最后确认的。让学生再次感知科学的严谨性和科学家的艰辛付出。

注意：力的合成的平行四边形法则，只适用于共点力。

【提出问题】合力与分力夹角关系是什么？

4.【实验探究】

实验目的：分力F1、F2大小不变，改变F1、F2的夹角为θ，合力如何变？

进行实验：表示分力F1、F2处钩码的个数不变，减少表示合力F处钩码的个数，观察F1、F2夹角θ的变化。

结论：（1）合力F随着θ的增大而减小。

（2）当θ=0°时，F有最大值Fmax=F1+F2

当θ=180°时，F有最小值Fmin=|F1-F2|

（3）合力既可以大于，也可以小于或等于原来的任意一个分力。

编辑 鲁翠红