学生实验课程导入及其完整教案

情景·探究·应用

——《力的分解》教学设计

一、设计思想

力的分解和力的合成均是矢量运算的工具，是高中物理的基石，对矢量学习起到承前启后的作用。承前：是对学生从接触位移开始的矢量学习的总结；启后：为以后学习运动的合成和分解以及向心加速度打下基础。同时力的分解也是对力的合成教学的很好补充，加深了学生对平行四边形定则的理解，为以后学生解决动力学问题打下基础，那么这节内容如何展开呢？

物理概念的形成、物理规律的掌握、物理问题的解决是物理教学的三大中心任务。本节课的任务就是：什么是力的分解（概念）、力怎样分解（规律）、力的分解有什么用（应用）。本设计以情景支撑学生认知，使其认识什么是力的分解；以探究解除学生困惑，使其弄清力为什么要这样分解；以应用拓展学生思维，使其明白力的分解在实际中有哪些用途。其中情景的选取以贴近学生实际为原则，以学生游戏，拖地和拉行李箱等为背景展示知识，摒弃了教材中学生不太熟悉的拖拉机拉耙的情景，这样可以让学生在不知不觉中进入知识的研究，而避免在陌生的情景中迷失方向。探究采用的是局部探究法，主要是实例中的力如何分解，即找到力的作用效果，局部探究中又穿插实验探究和理论探究两种方式，使学生的脑、手得到充分的调动。应用穿插于每个实例的探究之后，而不是学完内容后集中应用，这样有助于学生构建物理模型，并能极大地提高学生应用物理模型解决实际问题的能力。

总之，这堂课以情景为铺垫，探究为手段，应用为目的，围绕力的分解这一中心，实例分析和实际应用两条主线交替进行，充分调动学生的积极性，让学生体验科学研究的方法，获得具体的成果，得到成功的体验，使课堂效率达到最大值。

二、设计内容

1、三维目标

知识与技能

（1）使学生正确理解分力的概念，理解力的分解的含义

（2）使学初步掌握根据力的实际作用效果确定分力的方向的原则，掌握将一个已知力分解为两个互成角度分力的方法。

过程与方法

（1）深入体会等效替代的思维方法

（2）尝试科学探究的过程，掌握由猜想到实验验证的科学研究方法

（3）培养学生观察能力、分析能力、逻辑推理能力及概括和语言表述能力。

情感态度和价值观

（1）使学生切身感受物理，对物理增强感情认识，使其自觉完成由感性到理性认识的升华，体验物理规律之美

（2）通过实验使学生切身感受知识的力量，激发其学习科学知识的内在动力

（3）培养学生严谨的学风、科学的实验态度。

2、教学流程设计

采用引导式教学法，在情景的基础上，以学生思考探索为主，教师引导、与学生进行交互式讨论为主辅，让学生一步步迈上学习相关知识的台阶。教学流程设计如下图：

游戏

学生演示

提出课题

实例1 问题1

实验探究

计算归纳

应用1 情景

实践应用

实验、猜测总结知识

验证、交流归纳规律

实例2 问题2

理论探究

计算归纳

回归思考

应用2 交流总结

规律升华

实例3 问题3

实验探究

计算归纳

应用3 3、教学资源

（1）教材：普通高中课程标准实验教科书《物理》必修1（人教版）

（2）教学硬件：电脑、投影仪、显示幕布

（3）教学软件：PowerPoint （4）实验仪器：一条三米长的绳子，自制斜面重力效果显示教具、三角架受力显示教具

4、教学过程

4.1游戏引入，激发兴趣

（1）请班上两位力气较大的男生抓住长绳的两端，拉直绳子。再请一位比较瘦小的女生上来，问：这位女生能不能把两个男生拖动？（学生争论）

女生在教师指导下从绳的中间用力轻易把两个男生拖动（学生惊讶）

（2）这节课我们来学习力的分解，通过这节课的学习我们就可以知道其中的奥秘。

4.2情景铺垫，建立概念

4.2.1给出两个生活情景：拖地和拉行李箱

提问：这两个模型中人对拖把和箱杆施加了什么样的作用力？起到什么作用？

4.2.2以拖地情景为背景建立物理模型，理论探究

等效

总结：①力F的作用效果与F1和F2共同作用的效果相同，F叫F1和F2的合力，F1和F2叫F的分力。

②求一个力的分力的过程叫力的分解。力的分解是力的合成的逆运算。

③力的分解遵守平行四边形定则。

4.2.3提问：力的分解有什么作用？引导学生自己分析情景2中的力的情况。

总结：①通过力的分解可以求出一个力的两个“贡献”。

②通过力的分解可以使关系由复杂变得简单。

4.3虚实对比，掌握方法

利用课件演示：将一个力分解，从理论上看，有无数种分解方法。

展示情景3：对两条绳的结点施加向下的拉力，在这个实际问题中，这个拉力是不是也可以任意分解？（学生讨论）

总结：力如何分解由所研究的问题决定，选择力的分解方向要有利于问题的解决。一般情况下，要选择按力的实际作用效果进行分解。

4.4实例探究，拓展应用

4.4.1利用课件给出实例1：把一个物体放在倾角为θ的斜面上，物体受到竖直向下的重力，但它并不能竖直下落。从力的作用效果看，应该怎样将重力分解？两个分力的大小与斜面的倾角有什么关系？

实验探究：①利用放大形变来展示物体重力产生的实际效果

②利用测力计来定量探究合力和分力大小间的关系

结论：斜面上物体重力的作用效果是使物体压紧斜面和使物体沿斜面下滑。

理论计算（由学生进行）： F1GsinF2Gcos

讨论：F1和F2的大小均和斜面倾角有关，越大，F1越大而F2越小。

实际应用：给出大桥和滑梯的照片，问桥和滑梯的坡度为什么不能很大？（学生讨论回答）

4.4.2利用课件给出实例2：解释上课前做的游戏。

理论探究：①作图法：引导学生简化模型，画出力的分解的渐变图，感受力的大小的变化。

②计算法：

F1F2F2cos2

结论：将一个力分解成大小相等的两个分力时，分力的大小随夹角的增大而增大。（学生分析回答游戏中的奥秘）

实际应用：①怎样拉出陷入淤泥中的拖拉机？

②怎样做引体向上更省力？

③为什么刀、斧要很锋利才能劈开东西？

（引导学生分析回答）

4.4.3利用课件给出实例3：路灯支架中的三角形结构的受力情况。

先引导学生简化模型，提出问题。

实验探究：利用放大形变来显示力的实际效果。

结论：重力产生的两个作用效果为拉紧细绳和向内压紧轻杆。即细绳受到沿绳向外的拉力，轻杆受到沿杆向里的压力。

实际应用：计算塔吊中钢索和悬臂的受力情况。（由学生进行）

FGF1tantanFGF2sinsin

讨论：当很小时，sin和tan都接近0，F1和F2就会很大，对材料的强度要求很高，所以钢索的固定点不能距悬臂的固定点太近。但太远则材料消耗过多，因此要结合具体情况适当选择角。

4.5课堂总结，升华规律

4.5.1知识与技能方面

①力的分解遵守平行四边形定则

拓展：平行四边形定则是所有矢量相加的法则 演化到三角形定则

注：三角形定则与平行四边形定则的实质是一样的。

②力的分解的一般步骤

确定力的作用效果

确定两分力的方向

作平行四边形

4.5.2过程与方法

①等效替代法 ②实验探究法

三、设计反思

确定分力的大小和方向

教学过程是“两个过程”，即科学知识的发生发展过程和学生认识科学知识的思维过程的有机融合。教师设计、营造的教学情境必须是与当前的学习任务相关的、能反映当前学习内

容本质的，这样学生才能进入一个轻松和谐的学习环境，新建构的知识在现实生活和物理世界中得到应用能让学生体会到人与自然地和谐，从而更能引起情感的共鸣，使学习更主动更有效。所以教师在教学设计是应抓住这样一条主线：用情景来作为科学知识发生发展的背景，让学生融入其中；用探究来发展学生认识科学知识过程中的思维；最后通过实际应用来提升学生解决问题的能力，激发他们改造自然地热情，增强科学素养。具体实施过程中应注重两个问题：1、坚持在教师的引导下，以学生的自主构建、合作探究的学习活动为主。引导时尽量用学生熟悉的情景作为铺垫，多设置相关问题。问题的解决能用实验的就要做好实验，有条件进行分组实验的一定要分组进行。理论探究要引导好力争让学生自主完成。这样才能充分发挥学生的主体作用，使课堂更有效率。2、加强三维目标的整合，重视科学方法的训练，不可轻视情感、价值观的激励作用。课堂上在学生学习新知识的同时要潜移默化地渗透物理的思维方法，如等效法，图像法，极限法等，逐步提高学生的各种能力，如建模能力，分析能力，数学知识应用能力等。实际应用时应多设置台阶，让学生体验成功喜悦，层层深入。