學案問題引領導學

馮桂英 王創(chuàng)生

【教材分析】

本節(jié)內(nèi)容在物理學中具有承上啟下的作用，前接三種常見的力，后起力的分解。力的合成中所蘊藏的“等效思想”是解決力學問題的一個重要方法，也是學習牛頓運動定律的基礎思想之一。平行四邊形定則是中學階段矢量運算的基本法則，對理解以后運動的合成、場的疊加等起著重要作用。

【學情分析】

學生在初中學習了同一直線上力的合成，算術運算法則在頭腦中已成定式，要想直接過渡到互成角度的力的合成，遵循平行四邊形定則的矢量運算，這給本節(jié)課的教學帶來了困難。通過本節(jié)探究性實驗，再加上課本中“建議虛線的箭頭端分別與兩個合力的箭頭端連接”等話語突破學生的思維障礙，力爭突破原有思維。

【教學目標】

1.知識與技能

（1）理解合力、分力、力的合成。

（2）掌握力的平行四邊形定則，會用作圖法求共點力的合力。

（3）知道合力的大小與分力間夾角的關系。

2.過程與方法

（1）通過合力與分力概念的建立過程，體會物理學中常用的研究方法──等效替代法。

（2）通過探究求互成角度的兩個力合力方法的過程，體會邏輯和實驗相結合的科學方法。

3.情感態(tài)度與價值觀

培養(yǎng)學生的物理思維能力和科學研究的態(tài)度。

【教學重點、難點】

1.合力與分力的概念及其等效替代關系。

2.平行四邊形定則的探究過程及其結論。

3.平行四邊形定則及其簡單應用。

【教學用具】

鉤碼（若干）、滑輪（兩個）、三角板、量角器、鉛筆。

【教學過程】

一、情境導入，激發(fā)興趣

【展示】請兩位瘦小的同學到講臺前抬起一桶水；然后讓一位高大的同學自己提起這一桶水。

【思考】兩次提水的過程，作用效果是否相同？

學生通過實踐體驗，感悟等效思想。

【思考】生活中還有哪些事例是說明一個力與幾個力的作用效果相同？請舉例。

小組討論，再讓一兩組同學回答，既體現(xiàn)學生學習的主動性，又可提高學生自主思考和語言表達能力，激發(fā)學生的學習興趣。

二、新課教學

1.教師引導學生閱讀教材P61～P62，理解力的等效替代、合力和分力。

強調(diào)：合力為等效假想力，分力為實際存在力。

【提出問題】

如果兩個力方向相同，如何求合力？如果兩個力方向相反，如何求合力？

【提出問題】

如果兩個力既不同向也不是反向，而是成一定的夾角，其合力會如何？

2.【實驗探究】

實驗目的：成一定的夾角的兩個力的代數(shù)和與合力大小是否相等？

設計實驗：學生閱讀教材P62“實驗”部分，根據(jù)提供的器材（鉤碼、滑輪、圖釘、三角板、鉛筆）嘗試提出實驗方案、步驟和相關觀察與記錄的數(shù)據(jù)。

如圖，利用鉤碼、細繩模擬提水過程。

讓學生改變角度再做幾次實驗。

實驗結論：成一定的夾角的兩個力的代數(shù)和與合力大小不相等，即F≠F1+F2。

【歸納總結】矢量既有大小又有方向，當它們的方向互成某一角度時，合力大小不再等于兩分力大小之和。

【提出問題】

根據(jù)模擬實驗的結果，分力與合力可能存在什么關系？

分組實驗探究

猜想與假設：力的合成還涉及力的方向問題。

通過猜想引出課本的探究實驗。學生通過模擬提水實驗，養(yǎng)成有根據(jù)地進行科學猜想與假設的習慣。

3.【實驗探究】

實驗目的：力的合成遵循的規(guī)律。

【提出問題】（1）在這個實驗中合力與分力等效的標志是什么？

（2）實驗過程中需要記錄哪些數(shù)據(jù)？如何準確直觀地描述力的大小和方向？

分析論證：學生通過實驗探究確定了兩個分力與合力，并且用力的圖示將它們表示出來后，交流實驗中得到的圖形，猜想組成的圖形為平行四邊形。

【提出問題】：怎么證明這個猜想呢？

【提示】借助尺子和量角器，利用初中幾何知識驗證自己的猜想。

為了培養(yǎng)學生科學的思維方法和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，改變懸掛的鉤碼個數(shù)，要求學生多做幾次實驗，看看結論是否相同，分析交流。

實驗結論：經(jīng)過多次實驗，最后確認，以兩分力為鄰邊得到的四邊形的對角線的長度、方向，跟合力的大小、方向一致，即對角線與合力重合。

【歸納總結】兩個力合成時，以表示這兩個力的線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個鄰邊之間的對角線就代表合力的大小和方向，這個法則叫做平行四邊形定則。

強調(diào)：物理學上任何一個規(guī)律的得出，并不是一兩節(jié)課的探究就可以總結。它是前人經(jīng)過多次精細實驗最后確認的。讓學生再次感知科學的嚴謹性和科學家的艱辛付出。

注意：力的合成的平行四邊形法則，只適用于共點力。

【提出問題】合力與分力夾角關系是什么？

4.【實驗探究】

實驗目的：分力F1、F2大小不變，改變F1、F2的夾角為θ，合力如何變？

進行實驗：表示分力F1、F2處鉤碼的個數(shù)不變，減少表示合力F處鉤碼的個數(shù)，觀察F1、F2夾角θ的變化。

結論：（1）合力F隨著θ的增大而減小。

（2）當θ=0°時，F(xiàn)有最大值Fmax=F1+F2

當θ=180°時，F(xiàn)有最小值Fmin=|F1-F2|

（3）合力既可以大于，也可以小于或等于原來的任意一個分力。

編輯 魯翠紅