高中物理-力的合成与分解教学设计学情分析教材分析课后反思

教师备课系统──多媒体教案力的合成与分解知识目标

1、掌握力的平行四边形法则；

2、初步运用力的平行四边形法则求解共点力的合力；会用三角形法则求解力的分解；

3、会用作图法求解合力和分力；并能判断其合力随夹角的变化情况，掌握合力的变化范围。

教学设计过程：

一、复习提问：

1、什么是力？

2、力产生的效果跟哪些因素有关？

教师总结，并引出新课内容．

二、新课引入：

通过对初中学过的单个力产生的效果，与两个力共同作用的效果相同，引出共点力、合力和分力的概念，同时出示教学图片，如：两个人抬水、拉纤或拔河的图片．（图片可以参见多媒体素材中的图形图像）

提问1：已知同一直线上的两个力f1、f2的大小分别为50n、80n，如果两个力的方向相同，其合力大小是多少？合力的方向怎样？（教师讲解时注意强调：‘描述力的时候，要同时说明大小和方向，体现力的矢量性’）

提问2、进一步在问题1的基础上提问，若f1、f2的两个力的方向相反，其合力大小是多少？合力的方向怎样？

教师引导学生得到正确答案后，总结出“同一直线上二力合成”的规律：

物体受几个力共同作用，我们可以用一个力代替这几个力共同作用，其效果完全相同，这个力叫那几个力的合力．已知几个力，求它们的合力叫力的合成．

指明：

（1）、同一直线上，方向相同的两个力的合力大小等于这两个力大小之和，方向跟这两个力的方向相同．

（2）、同一直线上，方向相反的两个力的合力大小等于这两个力大小之差，合力的方向跟较大的力方向相同．

提问3、若两个力不在同一直线上时，其合力大小又是多少？合力的方向怎样？

教师出示投影和图片：两个学生抬水对比一个同学抬水，让学生考虑：一个力的效果与两个力的效果相同，考虑一下是否“合力总比分力大”？

教师可以通过平行四边形定则演示器演示力的合成与分解实验（演示实验可以参考多媒体素材中的视频文件）；

演示1：将橡皮筋固定在a点，演示用两个力f1、f2拉动橡皮筋到o点，再演示用f力将橡皮筋拉到o点，对比两次演示结果，运用力的图示法将力的大小方向表示出来，为了让学生更好的获得和理解力的平行四边性法则，在实验前，教师可以设计f1、f2的大小为3n和4n，两个力的夹角为90度，这样物理计算比较简单，学生很容易会发现f1、f2和f的关系满足勾股定理，进而得到力的平行四边性定则，教师总结：两个互成角度的力的合力，可以用表示这两个力的线段作邻边，作平行四边形，所夹的对角线就表示合力的大小和方向．

学生可以通过分组实验来验证力的平行四边性定则（可以参考多媒体资料中的视频试验）,试验器具：一块方木板，八开白纸两张，大头钉若干，弹簧秤两个，橡皮筋一个，细线若干，直尺两个，学生在教师的知道下，组装好试验设备，进行试验验证．

强调：需要记录的数据（弹簧秤的示数）和要作的标记（橡皮筋两次拉到的同一位置和两个分力的方向）

教师总结：经过人们多次的、精细的试验，最后确认，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，力和合成满足平行四边形法则．

让学生根据书中的提示自己推导出合力与分力之间的关系式．力的分解是力的合成的逆运算，也遵循力的平行四边形定则．教师讲解：力的分解是力的合成的逆过程，所以平行四边形法则同样适用于力的分解．如果没有其它限制，对于同一条对角线，可以作出无数个不同的平行四边形（如图）．这就是说一个已知的力可以分解成无数对不同的共点力，而不像力的合成那样，一对已知力的合成只有一个确定的结果．一个力究竟该怎样分解呢？（停顿）尽管力的分解没有确定的结果，但在解决具体的物理问题时，一般都按力的作用效果来分解．下面我们便来分析两个实例．

力的分解按照力的作用效果来分解．例题：放在水平面上的物体受到一个斜向上的拉力

的作用，该力与水平方向夹角为

，这个力产生两个效果：水平向前拉物体，同时竖直向上提物体，，因此力

可以分解为沿水平方向的分力

、和沿着竖直方向的分力

，力

和力

的大小为：

力的分解练习（学生实验）：（1）学生实验1：观察图示，分析f力的作用效果，学生可以利用手边的工具（橡皮筋、铅笔、细绳、橡皮、三角板）按图组装仪器、分组讨论力产生的效果，并作出

力（细绳对铅笔的拉力）的分解示意图．实验过程：将橡皮筋套在中指上，将铅笔与橡皮筋连接，铅笔尖端卡在手心处，体会一下铅笔的重力产生的效果，在铅笔上挂接上橡皮，思考拉力

产生的效果？

教师总结并分析：图中重物拉铅笔的力

常被分解成

和

，

压缩铅笔，

拉伸橡皮筋．力的合成与分解学情分析：学生进入高中阶段后，物理的学习难度就明显的增加了。整个高一都是学习力学，力学是高考的重点和难点。占的分值和比重最重，基本要占到物理学的百分之五十。而第一章运动的描述，第二章匀变速直线的研究，是整个力学的基础，必须打牢固。许多学生都是在这一年中，物理被落下。培养物理思维，掌握解题方法，是学好物理必要的前提。培养物理思维，是整体的把握题目或问题。掌握解题方法，是具体的解题步骤和解题过程。而学生平时只注意方法的掌握，却不注意物理思维的培养，这是为什么许多学生学不好物理的关键。本节关于质点这个物理模型的建立，就是高中物理学习与初中区别的一个缩影。初高中在学习方法等方面的区别就是高一新生急需做出的改变之一。除此之外在初、高中知识内容上还有几个落差点，存在如下几个台阶，大批学生被这台阶所绊倒。1、模型工具的运用，2、矢量问题加大，3、从静态到动态的变化，这是初、高中的一个跳跃，4、知识更加理性化、严谨化和系统化。在初中，多是在“品尝”、“欣赏”物理知识，常常“品尝”问题的滋味而回避问题的难点，高中却要迎着困难“知其所以然”。在高中，要“真学物理”，打造出个“物理的头脑”，就要涉及到一些物理思想和物理哲学的应用，这在初中是没有的。而这些思想，在理解上似乎简单，但在应用上难度不是一般地大。考虑到物理的这些学科特点，我们首先在知识的难度要求上，采取循序渐进的策略。高一教学的开始，要放慢速度，放慢速度等价于降低难度。对一些问题，尽量进行直观形象的教学，多做练习和复习；给学生的问题，分解成若干的小块，逐渐增大问题的“块头”；重视基础知识、基本概念的教学。不心急，不贪多，不急于求成，更不“拔苗助长”。就好比乒乓球运动员的训练，在球台上训练打球，是战术问题，而队员们练爬山、练短跑，那是战略上的训练，爬山、短跑和乒乓球技术没有直接关系，但是很重要。我们高一的学生，在战术上多在“双基”上作文章，战略上要瞄准高考。效果分析在上课之前我仔细的阅读了课程标准，知道了这节课主要是让学生从力的等效性来理解合力和分力，初步体会等效替代的物理思想；通过实验探究求合力的方法——力的平行四边行定则。这节课的重点是探究的过程。难点是引导学生对探究方案的设计。这节课我采用了探究法，实验法，讨论法，启发引导的方法等。使得学生参与实验的积极性比较高，主体性的发挥比较充分。这节课整个来说还是比较流畅的。我先采用演示提水桶引入，比较贴近学生生活，然后又举多个例子加以强化。接下来让学生讨论：合力与分力的关系。对学生可能的错误观点，用事实说话——做演示实验，加以更正，并引出和分力方向有关这个观点。然后让学生探究合力和分力的关系，探究之前一定要做好铺垫，把探究问题细化，让学生各个击破，才能形成探究方案。最后通过例题巩固平行四边形定则。上课能做到讲解内容正确，详略得当，吐字清晰，声音洪亮，教态亲切自然。板书工整合理，一目了然。期望在以后再上这节课的时候可以把这个问题得到很好的解决。另外对于参考的介绍还是不够充分，检测题的最后一个题目完成情况不太好。力的合成与分解关于教材内容的研究本节课的重点内容是平行四边形定则在研究复杂的多运动因素共同参与时的运动规律（教材仅研究两个分运动的参与），以及解决这类问题的一般方法——合成与分解的方法。通过这节课的教学，为以后学习平抛运动乃至研究一般曲线运动打下基础。基于这一原因，该节课应更多地研究矢量分析的共性。问题的提出和探究，虽然是以运动量（位移S和速度V）为核心，但应注重与力学量（力F和对应的加速度a）进行类比，在方法上要重视图象法在矢量分析中的重要作用。通过教学，不仅要达到加深对平行四边形定则的理解，更应拓展该定则在矢量分析中的普遍意义，使学生掌握矢量合成与分解的一般原理，学会运用作图这一最直观和最简洁的分析矢量问题的方法。考虑到探究该问题还刚刚开始，所以，我把重点放在运动的合成上。由于平行四边形定则已经在力的合成与分解中学过，所以新课的引入可以从复习力的平行四边形定则入手。力和运动从矢量分析的角度看虽然相似，但总还有不同的地方，故初级探究应建立在实验和事实的基础上，我在教学中采用新教材中的“红蜡小圆柱体上浮”演示实验来展示运动合成的情景。因实验的可视性较差，又设计了多媒体动画——吊塔模型。通过演示和多媒体展示，给学生提出问题建立基础。学生提出的问题让他们写在小纸条上，教师把学生提出的适合本节课探究的有代表性的问题，用多媒体投影到屏幕上，同时可以根据具体情况补充问题使其完整。本节课围绕重点内容可进行深入探究的问题大致有以下一些：①分运动和合运动在时间上有什么关系？②运动可以合成吗？③小蜡块竖直向上的运动跟水平向右的运动是否相干？④两个匀速直线运动的合成是否还是匀速直线运动？⑤运动的合成满足平行四边形定则吗？考虑到各人深入探究的时间不同，也考虑到探究运动合成与分解的多样性和普遍性，我增加了一个很适宜深入深究的问题：轮船渡河的情形是否也与上相似？你能把匀速的轮船在均匀流动的河水中渡河的各种情形挑选有代表性的画出来吗？这一阶段宜安排5—10分钟。评测练习1、F1、F2是力F的两个分力．若F＝10N，则下列不可能是F的两个分力的是()．A．F1＝10N，F2＝10NB．F1＝20N，F2＝20NC．F1＝2N，F2＝6ND．F1＝20N，F2＝30N解析本题考查合力和分力之间的关系，合力F和两个分力F1、F2之间的关系为|F1－F2|≤F≤|F1＋F2|，则应选C.答案C2、两根相距为L的竖直固定杆上各套有质量为m的小球，小球可以在杆上无摩擦地自由滑动，两小球用长为2L的轻绳相连，今在轻绳中点施加一个竖直向上的拉力F，恰能使两小球沿竖直杆向上匀速运动．则每个小球所受的拉力大小为(重力加速度为g)()图8A.eq\f(mg,2) B．mgC.eq\f(\r(3)F,3) D．F解析根据题意可知：两根轻绳与竖直杆间距正好组成等边三角形，对结点进行受力分析，根据平衡条件可得，F＝2F′cos30°，解得小球所受拉力F′＝eq\f(\r(3)F,3)，C正确．答案C3．某同学在单杠上做引体向上，在下列选项中双臂用力最小的是()．解析人做引体向上时，双臂的合力大小一定等于人体的重力，根据平行四边形定则，两分力夹角越小，双臂用力就越小，故D项最大，B项最小．答案B4．如图2所示，质量为mB＝24kg的木板B放在水平地面上，质量为mA＝22kg的木箱A放在木板B上．一根轻绳一端拴在木箱上，另一端拴在天花板上，轻绳与水平方向的夹角为θ＝37°.已知木箱A与木板B之间的动摩擦因数μ1＝0.5.现用水平向右、大小为200N的力F将木板B从木箱A下面匀速抽出(sin37°≈0.6，cos37°≈0.8，重力加速度g取10m/s2)，则木板B与地面之间的动摩擦因数μ2的大小为()．图2A．0.3B．0.4C．0.5D．0.6解析对A受力分析如图甲所示，由题意得FTcosθ＝Ff1 ①FN1＋FTsinθ＝mAg ②Ff1＝μ1FN1 ③由①②③得：FT＝100N对A、B整体受力分析如图乙所示，由题意得FTcosθ＋Ff2＝F ④FN2＋FTsinθ＝(mA＋mB)g ⑤Ff2＝μ2FN2 ⑥由④⑤⑥得：μ2＝0.3，故A答案正确．答案A5．如图3所示，将四块相同的坚固石块垒成圆弧形的石拱，其中第3、4块固定在地基上，第1、2块间的接触面是竖直的，每块石块的两个侧面间所夹的圆心角均为30°.假定石块间的摩擦力可以忽略不计，则第1、2块石块间的作用力F1和第1、3块石块间的作用力F2的大小之比为()．图3A．1∶2B.eq\r(3)∶2C.eq\r(3)∶3D.eq\r(3)∶1解析以第1块石块为研究对象，受力分析如图，石块静止，则F1＝F2cos30°，eq\f(F1,F2)＝cos30°＝eq\f(\r(3),2)，故B正确．答案B6．物块静止在固定的斜面上，分别按如下图所示的方向对物块施加大小相等的力F，A中F垂直于斜面向上，B中F垂直于斜面向下，C中F竖直向上，D中F竖直向下，施力后物块仍然静止，则物块所受的静摩擦力增大的是()解析四个图中的物块均处于平衡状态，都受到四个作用力：重力G、外力F、斜面的支持力FN和静摩擦力Ff.建立沿斜面方向和垂直于斜面方向的直角坐标系，如图所示．分别列出物块的平衡方程可得到：A图中FfA＝Gsinθ；B图中FfB＝Gsinθ；C图中FfC＝(G－F)sinθ；D图中FfD＝(G＋F)sinθ.答案D7.如图4所示，物体在水平外力作用下处于静止状态，当外力F由图示位置逆时针转到竖直位置的过程中，物体仍保持静止，则在此过程中静摩擦力可能为()．图4A．0B．FC.eq\f(F,2)D．2F解析由于物体不动，当F逆时针转动时，静摩擦力与F的水平分力平衡，当F水平时，Ff＝F，当F竖直时，Ff＝0，所以静摩擦力的变化范围是0≤Ff≤F，故正确选项为A、B、C.答案ABC8.如图5所示，一物体在粗糙水平地面上受斜向上的恒定拉力F作用而做匀速直线运动，则下列说法正确的是()．图5A．物体可能只受两个力作用 B．物体可能受三个力作用C．物体可能不受摩擦力作用 D．物体一定受四个力作用解析本题考查根据物体的运动状态分析物体的受力，摩擦力产生的条件等知识点．物体做匀速直线运动，则受力平衡，将拉力F在水平方向和竖直方向上分解，则物体一定要受到滑动摩擦力的作用．再根据摩擦力产生的条件知，一定有弹力．因此物体一定会受到四个力的作用．答案D9．如图6所示，一轻绳的两端分别固定在不等高的A、B两点，现用另一轻绳将一物体系于O点，设轻绳AO、BO相互垂直，α>β，且两绳中的拉力分别为FA、FB，物体受到的重力为G，下列表述正确的是()．图6A．FA一定大于GB．FA一定大于FBC．FA一定小于FBD．FA与FB大小之和一定等于G解析物体受力分析如图所示，由三力平衡的知识可知，FA、FB的合力大小等于G，方向竖直向上，FA＝Gsinα，FB＝Gsinβ.故FA一定小于G，A选项错误；因为α>β，故FA一定大于FB，B选项正确、C选项错误；FA与FB大小之和大于G，D选项错误．答案B10．如图7所示，A、B两物体的质量分别为mA、mB，且mA>mB，整个系统处于静止状态．滑轮的质量和一切摩擦均不计，如果绳一端由Q点缓慢地向左移到P点，整个系统重新平衡后，物体A的高度和两滑轮间绳与水平方向的夹角θ变化情况是()．图7A．物体A的高度升高，θ角变大B．物体A的高度降低，θ角变小C．物体A的高度升高，θ角不变D．物体A的高度不变，θ角变小解析最终平衡时，绳的拉力F大小仍为mAg，由二力平衡可得2Fsinθ＝mBg，故θ角不变，但因悬点由Q到P，左侧部分绳子变长，故A应升高，所以C正确．答案C课后反思由于平行四边形定则已经在力的合成与分解中学过，所以新课的引入可以从复习力的平行四边形定则入手。力和运动从矢量分析的角度看虽然相似，但总还有不同的地方，故初级探究应建立在实验和事实的基础上，我在教学中采用新教材中的“红蜡小圆柱体上浮”演示实验来展示运动合成的情景。因实验的可视性较差，又设计了多媒体动画——吊塔模型。通过演示和多媒体展示，给学生提出问题建立基础。学生提出的问题让他们写在小纸条上，教师把学生提出的适合本节课探究的有代表性的问题，用多媒体投影到屏幕上，同时可以根据具体情况补充问题使其完整。本节课围绕重点内容可进行深入探究的问题大致有以下一些：①分运动和合运动在时间上有什么关系？②运动可以合成吗？③小蜡块竖直向上的运动跟水平向右的运动是否相干？④两个匀速直线运动的合成是否还是匀速直线运动？⑤运动的合成满足平行四边形定则吗？考虑到各人深入探究的时间不同，也考虑到探究运动合成与分解的多样性和普遍性，我增加了一个很适宜深入深究的问题：轮船渡河的情形是否也与上相似？你能把匀速的轮船在均匀流动的河水中渡河的各种情形挑选有代表性的画出来吗？这一阶段宜安排5—10分钟。

深入探究需要让学生充分思考和讨论，所以，采用分小组讨论的形式。我在操作中实施以同组的前后四人为一组，并向学生提出明确的要求：讨论后把共同一致的意见以简略的方式写在纸上，推荐一位代表发言。在学生热烈讨论的过程中，教师巡视全场参与讨论，解答学生遇到的疑问，进行方法指导，也可以发表自己的观点和看法，充分发挥其主导的作用。教师参与其中，不仅可以活跃课堂气氛，更重要的是通过参与达到了交互的目的。这一阶段可根据实际情况适当多安排一些时间，让学生充分发表自己的观点，进行科学争论，以培养学生的科学精神和创造性思维，时间一般可安排10—20分钟。力的合成和分解课标分析（1）本单元是在前面力的初步概念的基础上，通过实验分析归纳出力的平行四边形定则。明确提出力是矢量，并指出平行四边形定则是矢量合成、分解的普遍规律。

矢量概念是高中物理教学中引进的重要概念之一，也是高中物理难教难学的原因之一。必修教材对矢量的教学要求较低，如：不引入矢量符号，不要求用余弦定理解斜三角形问题等。这是教材降低高一物理学习的台阶的措施之一。

把有大小有方向的量叫矢量是矢量的一种粗浅的说法，这不是矢量的定义。矢量与标量的根本区别在于它们的运算法则不同。标量的合成是代数加法，矢量的合成是平行四边形定则。很好地掌握平行四边形定则是正确理解矢量概念的