“力的合成”的探究式教學設計

1、“力的合成”探究式教學設計探究式教學特別注重讓學生經(jīng)歷探索問題的全過程，從中獲得體驗，培養(yǎng)學生科學素養(yǎng) , 要求從日常現(xiàn)象著手， 設置情景，引導學生圍繞問題制定計劃， 設計方案進行實驗，在收集數(shù)據(jù)并分析的基礎(chǔ)上，提出假設并驗證，形成結(jié)論，最后通過集體交流評估，不斷完善方案，實現(xiàn)知識與技能，過程與方法，情感態(tài)度與價值觀三維目標。據(jù)此 , “力的合成” 教學要設法創(chuàng)設、模擬和再現(xiàn)類似科學探究的情境，使學生身臨其境，以科學研究者的身份，采用“猜想推理驗證”的研究方法，探索、發(fā)現(xiàn)和獲取知識，并親身體驗科學探究中的艱辛和歡樂。在教學中側(cè)重知識的形成，教給學生科學思維的方法，并激發(fā)探究意識，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

2、這節(jié)課的主線是：回顧舊知識提出新問題數(shù)學類比推理科學猜想分析歸納實驗驗證總結(jié)規(guī)律解決實際問題。一、設計思想普通高中物理課程標準（實驗） 指出：“物理課程應促進學生自主學習，讓學生積極參與，樂于探究，勇于實踐，勤于思考 培養(yǎng)其科學探究能力，而焦點在如何讓學生 “猜想”。因此設計教學從日常生活中的提水開始，設置懸念，激活學生思維，發(fā)現(xiàn)并提出問題，經(jīng)歷科學探究的全過程 , 猜想、驗證平行四邊形定則，并解決問題，從生活走向物理，從物理走向社會，提高學生的科學素養(yǎng)。二、學情、重點、難點分析等效觀點、力的合成學生從未接觸過，而這又是解決力學的基礎(chǔ)和工具，如果掌握不了，后續(xù)的學習中，對牛頓第二定律、物體平衡

3、、動量定理、動能定理的理解和應用以及運動的合成、電場磁場的疊加等都不能得心應手。 這節(jié)前接三種常見的力，后啟力的分解和力學的重要定律的應用，因此這節(jié)課在高中物理中的地位和作用至關(guān)重要，如何上好這節(jié)課決定了高中物理能否開門紅？由于受代數(shù)運算定勢思維的限制，對矢量運算總有畏難情緒。因此理解合力與分力的關(guān)系，理解平行四邊形定則并加以應用，是教學的難點和重點；平行四邊形定則的探索應用是教學重點，而實驗設計和作圖也是難點。所以，無論從課堂講解，還是實驗的設計操作、鞏固練習、課后作業(yè)等，都應圍繞平行四邊形定則展開。三、教學目標1、知識與技能從等效性理解合力與合成的概念，會用作圖法求合力；掌握平行四邊形定則

4、，知道合力的大小與分力間夾角的關(guān)系；提高學生實驗、應用數(shù)學知識，探究、解決物理問題的能力。2、過程與方法：學習物理中常用的實驗探索、搜集數(shù)據(jù)、總結(jié)規(guī)律的研究方法。樹立等效觀點和思想,建立從特殊到一般的辯證統(tǒng)一思想。3、情感、態(tài)度與價值觀掌握正確的實驗方法，探索、了解物理規(guī)律的形成過程，體會學習的樂趣和成功的快樂，使學生樂學、會學、學會。培養(yǎng)嚴謹、認真、實事求是的科學態(tài)度和良好的團結(jié)協(xié)作精神，堅持內(nèi)容與形式統(tǒng)一的辯證唯物主義思想教育。四、方法分析為了增加學生的感性認識，發(fā)展學生的感知能力，就要讓學生親自實驗探索平行四邊形定則，這是實踐出真知的要求，也是突破重點和難點的關(guān)鍵，是接受物理知識最符合認

5、識規(guī)律的方法。選擇探究教學，要求學生動手操作，記錄數(shù)據(jù)，畫出力的圖示，歸納結(jié)論，既培養(yǎng)了學生的實驗能力和嚴謹、認真、團結(jié)、協(xié)作的科學態(tài)度，也有效地突出重點，突破了難點。五、學法指導鑒于高、初中學習方法的差異性，要教給學生科學實驗、處理實驗結(jié)果并得出結(jié)論的方法，如作用效果相同怎樣顯示，怎樣確定力的方向，實驗如何操作，怎樣作圖表示力的大小等。通過提問，以疑啟思，激發(fā)興趣，再由實驗調(diào)動學生的積極性，開發(fā)潛能，體驗平行四邊形定則的得出過程，培養(yǎng)學生的思維能力。面向全體，分層調(diào)動學生的積極性。在實驗、提問、練習中既要針對基礎(chǔ)較差者，也要針對較好者。六、教學設計、貼近生活 提出問題 科學探究（多媒體展示動

6、畫、影片）復習引入、提出問題： 3 牛和 4 牛的力同時作用在物體同一點的，從 效果上看，是否相當于對物體施加一個7 牛的力呢？兩個人共提一桶水，手臂間夾角大些省力？還是小些省力？幾個小孩共同推一輛小車上坡，一個大力士能代替嗎？如圖甲、乙，一個人用力F可以把一桶水慢慢提起，兩個人用力F1、F2也可以提起，力 F的作用效果 與F1、F2的共同作用的效果 相同嗎？F2F1F2FF1F2丙用圖丙過渡到生活實例，從等效性引入合力、分力、力的合成概念，并提出探討的核心問題： 合力與分力有什么關(guān)系呢？指導思想 ：通過現(xiàn)象、示意圖及問題的呈現(xiàn)，使學生感受到物理就在身邊，產(chǎn)生親和力，萌發(fā)好奇心，激活思維，激發(fā)

7、急于探究的沖動，這是科學探究順利進行的良好開端。2、 制定計劃設計實驗多媒體展示 要解決的問題（1）以兩個共點力合成為例，組織學生討論，主要解決以下問題： 力作用在物體上產(chǎn)生什么效果？（形變和改變運動狀態(tài)。 ）一個力可以讓物體形變，多個力也可以讓物體產(chǎn)生同樣的形變，這一個力能代替多個力嗎？一個力可以讓橡皮條發(fā)生形變，兩個力能達到同樣的效果嗎？如何測力的大小？能用作圖表示力的大小嗎？若這兩個力互成角度，則兩個力的合力與分力的大小、方向有什么關(guān)系？能用實驗去研究嗎？指導思想 ：這實質(zhì)上為學生有針對、 有目的設計方案， 明確待測量，選擇器材，進行大膽猜想創(chuàng)設了情境，為驗證猜想創(chuàng)造了條件，提供了想象的

8、空間和解決問題的依據(jù)，避免了漫無邊際的亂猜，符合從簡單到復雜的認知規(guī)律。（2）展示學生集體討論的結(jié)果，并選擇最佳方案總結(jié)、補充、分析，提供相應的器材（圖 1、2）：木板、白紙、彈簧秤（兩個）、橡皮條、細繩兩條、三角板、刻度尺、固定夾。（3）多媒體展示實驗方案及步驟： 把方木板、白紙固定在臺面上。 把橡皮條一端固定在“ M”點，結(jié)點系上細繩套。用兩彈簧秤分別勾住兩繩套，互成角度拉橡皮條，記下結(jié)點“O”的位置、細繩的方向和 F1、F2 的大小。再用一只彈簧秤，把橡皮條的結(jié)點拉到“O”，記下 F的大小和細繩的方向， 從“O”起按同一標度作出 F1 、F2和F的圖示。用三角板連接F1、F2、F，觀察構(gòu)

9、成的圖形。3、 分八個大組實驗收集數(shù)據(jù)引導學生分工協(xié)作五個組分別作夾角30°、60°、90°、120°、150°的情況。六、七兩組各完成任意銳角、任意鈍角的情況。為避免出現(xiàn)兩個力相等的情況， 第八組用彈簧秤沿豎直方向用5牛的力拉橡皮條，記下細繩的方向、結(jié)點位置“11”起向兩邊分別作與豎直方向成0O”，從“ O530的兩條直線，再用兩只彈簧秤沿兩直線方向把結(jié)點拉到“112和37O”，作F、F、F 的圖示，連接 F1、F2、F，觀察構(gòu)成的圖形滿足勾股定理。4、教師指導分組實驗怎樣確定 F 、F1、F2 的大小、方向呢？引導學生：分力的方向沿細繩方向

10、；確定分力的大小和方向時，一位同學用互成角度的兩個力沿規(guī)定的方向拉兩只彈簧秤使橡皮條伸長到O點；另一位同學記下分力的方向和兩個彈簧秤的讀數(shù)，這就是分力的大小和方向。用一只彈簧秤把橡皮條拉到“O”位置，細繩的方向就是合力的方向。確定合力的大小和方向時，一位同學用彈簧秤把橡皮條拉到“O”位置，另一位同學記下細1繩的方向和彈簧秤的讀數(shù)，這就是合力的大小和方向。兩次實驗“O”或“ O”應該重合，拉彈簧秤時盡量讓讀數(shù)為整數(shù)，保證彈簧秤水平, 使作圖快捷、準確。5、大膽猜想謹慎驗證根據(jù)實驗和圖示， 許多同學已經(jīng)激動的發(fā)現(xiàn)自己的作圖是、或很象平行四邊形，分力是鄰邊，合力是對角線；這時引導各組以任意數(shù)據(jù)為例，

11、 再作圖示驗證是否還是平行四邊形。指導思想 ：猜想盡管帶有一定想象、推測成分，具有偶然性，但圖它是學生依據(jù)客觀事實和科學理論進行思辨的結(jié)果，是創(chuàng)造思維的體現(xiàn)，也是科學家研究中產(chǎn)生新想法、新發(fā)現(xiàn)途徑之一；鼓勵學生科學探究需“大膽猜想，小心驗證”；也要鼓勵探究中求新、求異的創(chuàng)造熱情，了解猜想在科學探究中的重要意義。6、交流評估形成結(jié)論在猜想得到驗證的基礎(chǔ)上，展示各組有代表性的作圖（圖3），由學生集體歸納出平行四邊形定則，形成結(jié)論： 求互成角度的兩個力的合力，可以用表示兩個力的有向線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個鄰邊之間的對角線就表示合力的大小和方向。前人正是用類似的實驗多次、精細研究，確認互成角度的

12、兩個力的合成遵循平行四邊形定則，我們正是模擬了前人的研究過程。7、回歸生活引導學生思考課前的問題，待學生基本完成后，利用多媒體動畫，直觀清晰地展示出力的合成知識在這些問題中的具體應用。同時讓學生思考：實際中物體往往受到多個力，怎樣求多個共點力的合力呢？指導思想 ：在解決問題時發(fā)現(xiàn)新問題，使學生感受到科學探究是在不斷解決又不斷提出問題的過程中逐步深入的；最后讓學生帶著問題，帶著探究的沖動離開課堂，為進一步探究留下拓展的空間。圖 4圖 5六、思考與討論 小結(jié) 大屏幕展示1、兩個力的合力與分力的大小、方向是否有關(guān)？2、用平行四邊形定則演示器演示（圖4）。（提醒學生可自行設計：把四個邊用螺絲釘住，中間

13、用一個有長度單位的硬尺連接對角線，隨著形狀的改變，對角線的長度也隨著改變。）3、多媒體進一步演示在直角坐標系下，兩個分力與合力的關(guān)系。 大小和角度可以人為設定，電腦自動畫出合力大小及角度，并且三個力可以自動轉(zhuǎn)動3600，并模擬多個力的合成（圖5），由此總結(jié)更精細的結(jié)論這都給學生一個直觀的“刺激”。4、學生會驚奇的發(fā)現(xiàn)結(jié)論展示在大屏幕上|F 1-F2| F|F 1+F2| ，夾角為 0、180時，為代數(shù)運算。5、進一步留給學生思考的問題：合力一定大于分力嗎 ? 兩分力大小一定夾角變化時，合力如何變化 ?作用在不同物體上的兩個力能進行力的合成嗎 ?七、鞏固探究方法強調(diào)探究意識大屏幕再次展示新的探究問題、兩個5 N的共點力的夾角分別為0、900 、0 時合力是多少？1451202、兩個共點力的合力的最大值為7 N，最小值為1N，這兩個力分別為N和N；若夾角為 900，則合力的大小為N、兩個5N的共點力，彼此間夾角0，它們的合力多少？若三個5N 的共點3120力，彼此間夾角1200，它們的合力又是多少？指導思想 ：再一次利用前面的探究方法解決問題，強化了探究思想，為應用平行四邊形定則求解合力奠定了堅實的基礎(chǔ)。八、總結(jié)提高作業(yè)布置1、平行