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2019-2020年高一物理 第二章 C 力的分解教案 滬科版 一、教學(xué)任務(wù)分析 力的分解是繼力的合成之后，對力的等效方式的進一步學(xué)習(xí)，是以后解決力學(xué)問題的一個重要方法，也是中學(xué)階段其他矢量運算的基礎(chǔ)。力的分解既是本章教學(xué)的重點，也是本章教學(xué)的難點。 學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容需要的知識有：力的圖示、力的合成、平形四邊形定則和等效的思想方法。 從生活中的常見的現(xiàn)象入手，通過演示實驗和學(xué)生分組實驗的探究，從等效的角度啟發(fā)學(xué)生認識合力和分力，建立分力、力的分解的概念。 根據(jù)學(xué)生分組實驗的自主探究的結(jié)果，通過分析、比較，總結(jié)出力的分解遵循平行四邊形定則。 根據(jù)學(xué)生對實例的分析，歸納、總結(jié)得出按力作用的實際效果進行分解的思想方法，以達到通過簡單的個性問題的分析推廣到一般的情況，起到突破難點的作用。 通過對簡單實際問題的研究，使學(xué)生知道力的分解在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用，從而自覺聯(lián)系生活、生產(chǎn)和科技實際，激發(fā)求知欲望和研究周圍事物的興趣。 二、教學(xué)目標 1、知識與技能 （1）知道力的分解是力的合成的逆運算。 （2）理解分力和力的分解的概念。 （3）初步學(xué)會按力的實際作用效果來分解力。 （4）初步學(xué)會用作圖法求分力，初步學(xué)會用直角三角形的知識計算分力。 （5）初步學(xué)會用力的分解知識解釋一些簡單的物理現(xiàn)象。 2、過程與方法 （1）通過本節(jié)學(xué)習(xí)，感受實驗是建立物理概念、探究物理規(guī)律的必由之路。 （2）通過用兩個力等效地替代一個力，從而建立分力和力的分解概念，感受等效替代在力的合成與與分解學(xué)習(xí)中的重要性。 （3）通過對力按實際作用效果進行分解的探究過程，感受具體問題具體分析的方法。 3、情感、態(tài)度與價值觀 （1）通過聯(lián)系生活實際情景，激發(fā)求知欲望和探究的興趣。 （2）通過對力的分解實際應(yīng)用的分析與討論，養(yǎng)成理論聯(lián)系實際的自覺性。 （3）通過分組實驗體驗分工合作在實驗過程中的重要作用，增強合作的意識。 三、教學(xué)重點 難點 教學(xué)重點：理解分力和力的分解的概念，利用平行四邊形定則進行力的分解。 教學(xué)難點：按實際作用效果分解力。 四、教學(xué)資源 1、教學(xué)器材 （1）演示實驗器材：一個1kg的砝碼，一根細線，物品、刀刃的夾角不同的兩把刀（刀刃的夾角差距要大些）、GQY數(shù)字化實驗室數(shù)據(jù)采集分析器、GQY多功能實驗臺、斜面上力分解實驗儀、小車、兩個力傳感器等，一端系有細繩的木塊等 （2）學(xué)生分組實驗器材：木板、橡皮繩、細繩若干、白紙、圖釘、自制定量研究力的分解遵循平行四邊形定則的DIS實驗器材、力傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機 等 2、教學(xué)課件 力的分解課件（幾何畫板） 五、教學(xué)設(shè)計思路 本設(shè)計的內(nèi)容包括分力和合力的概念，力的分解兩部分內(nèi)容。 本設(shè)計的基本思路是：以生活中的常見現(xiàn)象和實驗為基礎(chǔ)，通過探究、分析、建立分力、力的分解概念。從等效的角度根據(jù)實驗結(jié)論，通過分析、比較，各次的分力的作用效果，歸納總結(jié)得出力的分解遵循平行四邊形定則。通過簡單實際問題的分析、討論，歸納出按實際效果分解一個力的思路。 本設(shè)計要突出的重點是：分力、力的分解的概念和利用平行四邊形定則進行力的分解。方法是：以生活中的常見現(xiàn)象入手，通過演示實驗、學(xué)生分組實驗，結(jié)合學(xué)生的親身感受，從等效性的角度，通過分析、推理，建立分力和力的分解的概念，進而通過DIS學(xué)生分組實驗得出力的分解同樣遵循平行四邊形定則。 本設(shè)計要突破的難點是：按實際作用效果分解力。方法是：結(jié)合簡單實例，并通過演示實驗，把抽象的問題轉(zhuǎn)化為直觀形象的問題，根據(jù)具體情況，分析力作用的實際效果，按實際效果的方向分解力，然后從簡單問題中歸納出規(guī)律，并推廣一般情況。 本設(shè)計強調(diào)學(xué)生的主動參與，重視概念、規(guī)律的形成過程以及伴隨這一過程的科學(xué)方法的教育，重視學(xué)生合作意識和合作能力的培養(yǎng)。 完成本設(shè)計的內(nèi)容約需2課時。 六、教學(xué)流程 1、教學(xué)流程圖 活動Ⅲ 學(xué)生實驗2 活動I 演示實驗1 設(shè)問1 活動Ⅱ 學(xué)生實驗1 分 力 力的分解 問題I 設(shè)問2 分解的步驟與方法 平行四邊形定則 活動Ⅳ 實例、練習(xí) 問題II 設(shè)問3 2、教學(xué)流程說明 活動I 演示實驗1 用一根細線系住砝碼并提起砝碼，然后用同一根細線對折后系住砝碼，用兩手分開細線拉物體，增大夾角直到細線斷掉。 設(shè)置上述演示實驗的目的是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望，通過設(shè)問I引入新課。 活動Ⅱ 學(xué)生分組實驗1 用一個力平行板面拉兩端固定好的一根橡皮繩的結(jié)點位置，用兩個力同是作用于橡皮繩的結(jié)點位置讓其產(chǎn)生相同的效果。讓學(xué)生邊實驗邊分析力的作用效果怎樣，總結(jié)得出概念。 設(shè)置這個學(xué)生分組實驗的目的是讓學(xué)生通過實驗理解分力與合力的等效性并建立分力和力的分解的概念。 問題I 設(shè)問2 目的是過渡到下一個探究過程。 活動Ⅲ 學(xué)生實驗2 用自制DIS實驗裝置探究力的分解遵循的規(guī)律。用力傳感器測繩的拉力，為了實驗的簡便可讓兩繩的拉力方向互相垂直。學(xué)生經(jīng)過自己的探究得出力的分解也遵循平行四邊形定則。 設(shè)置這個學(xué)生分組實驗的目的是讓學(xué)生通過探究得出力的分解也遵循平行四邊形定則。 問題Ⅱ 設(shè)問3 目的是過渡到下一個教學(xué)環(huán)節(jié) 活動Ⅳ 實例、練習(xí) 實例分析：（演示實驗） （1）靜止在斜面上的物體不受其它外力的作用，它的重力按實際效果分解的DIS實驗。按平行四邊形定測得到的與用DIS實驗測得的是一致的。 （2）水平面上的物體受一個傾斜向上的拉力F作用時，拉力F的分解。 （3）刀刃劈物時力的分解演示實驗，學(xué)生分析作用在刀上的向下的力按作用效果的兩個分力的方向。 設(shè)置的目的是通過把問題轉(zhuǎn)化為簡單的幾個演示實驗，便于突破難點，得到按作用效果分解一個力的基本步驟和方法。 3、教學(xué)的幾個主要環(huán)節(jié)：本節(jié)課可以分為三主要個教學(xué)環(huán)節(jié)。 第一環(huán)節(jié)，通過情景和學(xué)生活動引人力的分解的概念。 第二環(huán)節(jié)，通過學(xué)生實驗探究得出力的分解遵循平行四邊形定則。 第三環(huán)節(jié)，為通過實例的分析、歸納總結(jié)力按作用效果分解的步驟和方法。 七、教案示例： （一）引入 1、觀察演示實驗提出問題 演示實驗1：用一根細線系住砝碼并提起砝碼，然后用同一根細線對折后系住砝碼，用兩手分開細線拉物體，增大夾角直到細線斷掉。 設(shè)問1：為什么用一根細線提起砝碼細線沒斷，用兩根細線提物體時細線反而斷掉了? 2、導(dǎo)入新課 我們可以用這節(jié)課學(xué)習(xí)的內(nèi)容力的分解的知識來回答上面的問題。 （二）通過實驗建立概念 1、實驗探究 裝置介紹：實驗2：（學(xué)生分組實驗）如圖， 略 學(xué)生分組實驗：一塊木板上面固定一張白紙，在把一 根橡皮繩的兩端固定在木板上,并在兩繩結(jié)點處系兩細線，第一次用豎直向下的一個力F拉伸兩根橡皮繩,使結(jié)點到達某一位置。請學(xué)生回答觀察到的現(xiàn)象。 引導(dǎo)學(xué)生觀察分析：橡皮繩OA、OB都發(fā)生了形變，說明力F產(chǎn)生了兩個效果，這兩個作用效果相當于兩個分別沿OA、OB的拉力產(chǎn)生的，可以用兩個沿OA、OB方向的拉力F1、F2同時作用于結(jié)點上來替代F讓結(jié)點到達相同的位置而使其效果不變。 根據(jù)分析請同學(xué)繼續(xù)進行實驗操作：如圖所示用兩個力F1、F2同時作用于結(jié)點上來代替F，沿OA、OB方向拉橡皮繩來替代F讓結(jié)點到達相同的位置而使其效果不變。 A B O F A B O F1 F2 2、歸納總結(jié) 學(xué)生通過對實驗的觀察和分析,理解力F1和F2共同產(chǎn)生的效果與力F產(chǎn)生的效果是等效的,在引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已學(xué)過的力的合成一節(jié)內(nèi)容歸納總結(jié)建立概念。 A B C D O 設(shè)問2：力的分解遵循什么規(guī)律？ （三）、通過實驗和類比探究規(guī)律 1、實驗裝置介紹 實驗3：（學(xué)生分組實驗）實驗裝置簡單介紹： 如圖自制DIS實驗裝置，其中AB、CD兩繩與 力傳感器相連，力傳感器與數(shù)據(jù)采集器相連， BO、CO繩的拉力可由數(shù)據(jù)采集器直接得到，O 點所掛砝碼的質(zhì)量已知（質(zhì)量已知的砝碼一組）。 2、學(xué)生實驗探究 請同學(xué)們分組實驗操作，提示學(xué)生正確安裝儀器。 學(xué)生操作四次（作的快的同學(xué)可多進行幾次）為了實驗方便，請學(xué)生在這幾次實驗中都保持OB⊥OC。 第一次：在結(jié)點O處掛上鉤碼讓繩OB⊥OC。記錄兩繩的拉力、鉤碼的重力及O點和位置填入表格中。 第二次：改變鉤碼的個數(shù)，重復(fù)第一次操作。 第三次：改變第一次操作中的O點的位置，同前面操作記錄數(shù)據(jù)。 第四次：改變第二次操作中的O點的位置，同前面操作記錄數(shù)據(jù)。 請同學(xué)們分析實驗數(shù)據(jù)在實驗誤差允許的范圍內(nèi)得出結(jié)論：力的分解遵循平行四邊形定則。 3、通過歸納、總結(jié)得出規(guī)律 啟發(fā)學(xué)生回答： （1）分力的合力就是原來被分解的那個力。 （2）這幾個力與原來那個力可“等效代替”。 （3）力的分解是力的合成的逆運算 （4）應(yīng)該遵循平行四邊形定則 設(shè)問3：怎樣分解一個已知力？ （四）實例分析 已知一個力的大小和方向不加任何條件的限制則它的分解情況如何？ F1 θ F2 F 請學(xué)生回答：應(yīng)有無數(shù)種分解的方法，因為可以這個力為對角線做出無數(shù)個平行四邊形。 教師展示課件。（用幾何畫板做的課件） 教師：在實際應(yīng)用中是根據(jù)力的作用效果來分解的。 1、實例分析 實例1：如圖斜面上物體重力的分解 學(xué)生討論：斜面上的物體在重力的作用下實際上有哪兩種效果？ 學(xué)生回答：沿斜面產(chǎn)生下滑的趨勢和垂直斜面產(chǎn)生下壓作用。 如圖所示，斜面上的物體的重力可分解為沿斜面向下的分力和垂直斜面向下的分力。 θ 0 300 450 600 900 F1/N F2/N F1 = Fsinθ F2 = Fcosθ 將θ角取不同值時，F(xiàn)1、F2的值填入表中 DIS演示實驗： 裝置介紹：略 學(xué)生記錄數(shù)據(jù)填入表格。 比較分析數(shù)據(jù)與理論計算相同 F F1 F2 o 實例2：如圖水平面上的物體受一個傾斜向上的拉力F作用時，根據(jù)實際作用效果，把拉力F分解兩分力。 演示實驗：把物體放在水平放置的大一點的毛刷上， 當加一個傾斜向上的力時，請學(xué)生觀察毛刷上邊毛的形 狀的變化情況。 學(xué)生討論分析：拉力F作用實際上有哪兩種效果？ 學(xué)生回答：F產(chǎn)生了向上拉的效果和水平向前拉的效果。 F1 F2 F O 可分解豎直向上的分力F1和水平向前的分力F2 。 實例3：用刀劈木柴 學(xué)生討論：刀向下劈木柴的力的實際作用效果。 學(xué)生回答：使木柴被刀向兩面推開（劈開） 分力的方向如何？ 教師引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)從木柴被刀向兩面推開的角度來分析，可確定兩個分力的方向。 學(xué)生回答：垂直刀的兩個側(cè)面，如圖所示。 學(xué)生討論：分力F1、F2的大小與刀刃的夾角的關(guān)系 學(xué)生回答：刀刃的夾角越小，則F1、F2越大。 可以解釋引入新課時留有的問題。 2、歸納總結(jié)：按力的實際效果分解一個力的思路，在學(xué)生充分討論的基礎(chǔ)上，由學(xué)生分析歸納： （1）確定力的實際作用效果 （2）確定分力的方向 （3）由平行四邊形定則畫出平行四邊形 小結(jié)：略 （五）反饋練習(xí) 略 （六）作業(yè)布置 略。