高中物理-验证力的平行四边形定则教学设计学情分析教材分析课后反思

授课人授课人一.教学目标

1.

知识与技能

（1）会用力的图示法表示力；

（2）掌握合力与分力的等效替代关系；

（3）培养学生动手操作能力。

2.过程与方法

（1）强化“等效替代”的思想；

（2）培养学生设计实验的能力；

（3）学会运用数学工具解决物理问题的能力。3.情感态度与价值观

（1）通过实验，培养学生实事求是、尊重客观规律的科学态度；

（2）通过实验激发学生的求知欲和创新精神；

（3）培养与人合作的团队精神。

二、教学重点及难点

1.

教学重点

（1）合力与分力的等效替代关系；

（2）如何提出实验方案并使实验方案合理可行；

（3）实验数据的分析与处理。

2.教学难点

（1）合力与分力的等效替代关系；

（2）如何提出实验方案并使实验方案合理可行；

（3）实验数据的分析与处理。【课前预习区】【课前预习区】一、实验目的1.验证互成角度的两个共点力合成的平行四边形定则。2.掌握弹簧秤的构造、调节方法和使用方法。二、实验原理1.如果两个互成角度的共点力F1、F2作用于橡皮筋的结点上，与只用一个力F′作用于橡皮筋的结点上，所产生的效果相同(橡皮条在相同方向上伸长相同的长度)，那么，F′就是F1和F2的合力。2.理论值F的确定：根据平行四边形定则定则作出两共点力F1和F2的合力F的图示.3.平行四边形定则的验证：在误差允许的范围内，比较F′与F是否大小相等方向相同。三、实验器材方木板、白纸、弹簧秤(两只)、刻度尺、细绳套、三角板铅笔、橡皮条、图钉【课上互动区】教师活动学生活动老师提问：根据实验目的，本节课的操作具体目标是什么？学生思考讨论回答：操作具体目标：（1）测量并记录共同作用于物体的两个力，以便于用平行四边形画出它们的合力即理论值F/。（2）测量并记录单独作用的一个力即实际合力F，以便于与理论值F/进行比较。一.思维碰撞，确定实验方案：下面请同学们根据以下问题小组内讨论，并逐步确立实验具体方案：【问题导思1】在本实验中，如何保证两个力F1、F2共同的作用效果和一个力的作用效果相同？【问题导思2】如何测量F1、F2、F′的大小？【问题导思3】如何记录F1、F2、F′的方向？【问题导思4】第一次操作中，用两个力F1、F2拉橡皮筋时，应记录哪些内容？【问题导思5】第二次操作中，用一个力F′拉橡皮筋时，应记录哪些内容？学生展开讨论，并回答：【问题导思1】在本实验中，如何保证两个力F1、F2共同的作用效果和一个力的作用效果相同？使橡皮条与细绳的结点拉伸到相同的位置【问题导思2】如何测量F1、F2、F′的大小？弹簧测力计【问题导思3】如何记录F1、F2、F′的方向？结点O处描点，沿细绳描点,两点连线即F的方向【问题导思4】第一次操作中，用两个力F1、F2拉橡皮筋时，应记录哪些内容？0点的位置和F1、F2的大小和方向【问题导思5】第二次操作中，用一个力F′拉橡皮筋时，应记录哪些内容？F′的大小和方向二.组内讨论，确定实验步骤：老师：请同学们根据刚才的问题，设计实验思路，并把以下实验步骤排序。学生思考后，小组讨论结果，并展示：小组讨论分析，将正确的实验步骤序号填写在横线上：526418937或5264189371.从力的作用点(位置O)沿着两细绳套的方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧秤的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则作出合力F的图示。2.把方木板平放在桌面上，用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套。3.比较力F′的图示与合力F的图示，看两者是否重合。4.用铅笔描下结点O的位置和两个细绳套的方向，并记录两个弹簧秤的示数。5.用图钉把白纸钉在方木板上。6.用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O。7.改变两个力F1和F2的大小和夹角，再重复实验两次。8.只用一只弹簧秤通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O，记下弹簧秤的读数和细绳套的方向。9.用刻度尺从O点按同样标度沿记录的方向作出这只弹簧秤的拉力F′的图示。三.具体实验老师：请同学们根据刚才探讨的实验方案，开始实验。老师巡视，同时参与学生实验。学生动手操作实验实验成功后展示实验结果，并给出结论：在误差允许的范围内，F与F/重合，平行四边形定则成立。四.误差分析老师：造成误差的主要来源是什么呢？【例1】（1）在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学的实验结果如图所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳结点的位置。图中F/是力F1与F2的合力的理论值；F是力F1与F2的合力的实验值。通过把F和进行比较，结论是在误差允许的范围内，F、与F/重合，平行四边形定则成立。（2）下图中(A)(B)两图是两位同学得到的实验结果，其中哪一个图符合实际？若合力测量值F′是准确的，则F与F′有误差的原因可能是哪些？学生讨论回答：四、误差分析1.弹簧测力计使用前没调零会造成误差。2.弹簧测力计读数时会造成误差。3.两次测量拉力时，橡皮条的结点没有拉到同一点，会造成偶然误差。4.两分力的夹角太小或太大，F1、F2数值太小，应用平行四边形定则作图时，会造成偶然误差。五.观看规范的操作视频，思考注意事项：学生观看并回答：1.弹簧秤在使用前应检查、校正零点。2.使用弹簧秤测拉力时，弹簧秤、橡皮绳、细绳应在与直面平行的平面内。3.使用弹簧秤测拉力时，拉力应适当大一些，但不要超出量程.4.在同一次实验中，橡皮条拉长后的结点O位置应不变。5.实验总是有误差的，直接测车的力F与用平行四边形定则求出的合力F/可能不完全重合，但在误差允许的范围内，可认为重合。六.创新实验：老师：高考考察的是学生设计，操作，分析实验的能力，不能照本宣科，同学们要有能力分析各个实验方案的实验原理，下面是两个创新实验，请大家分析它们的实验原理，并写在作业本上。实验一：实验二：七：课堂小结并布置作业课堂小结1.实验目的2.实验原理3.实验器材4.实验步骤5.实验误差分析6.实验注意事项作业：完成学案内容，并完成巩固练习学案。八.教学反思：1.本实验的实验原理很简单，前提是学生要充分理解本实验的实验原理，在实验目的的驱动下，学生才能转化成具体的操作目标，比如为什么选择橡皮条作为受力物体，如何保证作用效果相同等，而这些环节需要老师在授课过程中慢慢渗透，逐步引导，否则很难达到授之以渔的效果。2.在学生动手之前，老师很难将所有的注意事项跟学生交代清楚，而且也适合让学生先碰钉子，再改正错误，这就要求老师在巡视过程中注意抓住学生操作过程中出现的问题，并在最后加以总结。学情分析学生在初中只接受过求同一直线上二力的合力问题，升入高中后，开始接触矢量的概念，对位移，速度，加速度，力这些矢量有一点感性的概念认识，但对矢量运算的理性认识几乎没有，只有位移那儿好像有点儿模糊的印象。他们更习惯于没有方向的物理量之间的代数运算。平行四边形定则是学生第一次接触，但因为有些学生几何知识迁移能力较差，对力的平行四边形定则这一图形计算往往不习惯。通过探究实验，则能加深学生对平行四边形定则的理解。大多数学生对物理实验有一定的兴趣，但自主探究能力还比较薄弱，在实验时往往会出现顾此失彼，因此需要老师进行恰当的辅导，在此过程中培养学生的物理思维能力、分析能力、协作能力和表达能力。一旦过了这一关，学生在认识上会有一次质的飞跃。因此放慢教学过程，营造良好的课堂氛围为学生提供自主探究“力的合成法则”提供保障，让学生在探究过程中获得切身的体验，更有利于学生深刻理解矢量的合成法则，也才真正符合新课程理念物理教学的要求。效果分析实验课对刚进入高中的学生来说很新鲜，学生比较感兴趣，但学生的操作能力，自主探究能力还比较薄弱，在这样的情况下，我对这节课的学习效果还是比较满意的。1.学生的积极性比较高，在操作过程中比较规范，有条理。2.在梳理实验步骤的环节中，学生表现很好，能够很快的理解实验目的，小组内讨论的也很充分。3.在实际操作过程中，大部分学生的实验数据比较准确，通过具体的操作，学生可以比较容易理解结论，并且对实验误差来源理解的也比较到位。当然这节课也有不尽人意之处，比如为了让学生有充分的实验时间，中间实验过程有点儿长，导致后面时间有点儿紧张。教材分析《实验：验证力的平行四边形定则》是人教版必修教材第三章第四节。在此之前，学生已经学习了力的概念、力的表示方法及合力与分力的等效替代关系，由于“平行四边形定则”是矢量运算普遍遵循的规律，它为位移、速度加速度等矢量的分析奠定了基础，本节课的内容具有基础性和预备性。本节课的教学重点是：（1）合力与分力的等效替代关系；

（2）如何提出实验方案并使实验方案合理可行；

（3）实验数据的分析与处理。

本节课的教学难点是：（1）合力与分力的等效替代关系；

（2）如何提出实验方案并使实验方案合理可行；

（3）实验数据的分析与处理。

验证力的平行四边形定则评测练习1.(多选)在“探究求合力的方法”的实验中,下列说法正确的是()A.用三个已校好的弹簧测力计才能完成此实验B.用两个校好的弹簧测力计就可以完成此实验C.用一个校好的弹簧测力计也能完成此实验D.实验中弹簧测力计的外壳与纸面间的摩擦将会影响实验的结果2.(多选)对于“验证力的平行四边形定则”的实验,某同学有以下认识:以下操作可以减小误差的是（）。A.实验中两个分力的夹角取得越大越好B.细绳以及弹簧测力计所在平面必须与木板平行C.拉橡皮条的细绳要长些,用铅笔画出两个定点的位置时,应使这两个点的距离尽量远些D.作图要用细芯铅笔,图的比例要尽量大些,要用严格的几何作图法作出平行四边形,图旁要画出表示力的比例线段,且注明每个力的大小和方向3.在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上A点，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套。实验中需用两个弹簧测力计分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮条至某一确定的O点，如图所示。(1)某同学认为在此过程中必须注意以下几项：其中正确的是__________。(填选项前的字母)A.两弹簧测力计的拉力必须等大B.同一次实验过程中，O点的位置不允许变动C.为了减小误差，两弹簧测力计的读数必须接近量程(2)上述实验中所说的合力与两个分力具有相同的效果，是指下列说法中的______。A.弹簧测力计的弹簧被拉长B.固定橡皮条的图钉受拉力产生形变C.绳套受拉力产生形变D.使橡皮条在同一方向上伸长同一长度4.如图所示，在“验证力的平行四边形定则”的实验中，用两个弹簧测力计把橡皮条拉到一定长度并记下结点O后，再改用一个弹簧测力计拉时，也要把橡皮条拉到同一结点O的原因是：__________________。在坐标图中已画出两弹簧测力计拉力的图示，已知方格每边长度表示1.0N，试用作图法画出合力F的图示，并由此得出合力F的大小为N（保留两位有效数字)。5.将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5N、分度值为0.1N的弹簧测力计。沿着两个不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图甲所示。这时弹簧测力计的读数可从图中读出。(1)由图可读出两个相互垂直的拉力的大小分别为________N和________N。(2)在图乙的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。6．“验证力的平行四边形定则”实验中(1)部分实验步骤如下，请完成有关内容：A．将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端绑上两根细线．B．其中一根细线挂上5个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图甲所示，记录：、、.C．将步骤B中的钩码取下，分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码，用两光滑硬棒B、C使两细线互成角度，如图乙所示，小心调整B、C的位置，使________，记录________．(2)如果“力的平行四边形定则”得到验证，那么图乙中cosα/cosβ＝________.实验验证力的平行四边形定则课后反思1.本实验的实验原理很简单，前提是学生要充分理解本实验的实验原理，在实验目的的驱动下，学生才能转化成具体的操作目标，比如为什么选择橡皮条作为受力物体，如何保证作用效果相同等，而这些环节需要老师在授课过程中慢慢渗透，逐步引导，否则很难达到授之以渔的效果。2.在学生动手之前，老师很难将所有的注意事项跟学生交代清楚，而且也适合让学生先碰钉子，再改正错误，