高一物理必修1第三章教學計劃
高一物理必修1第三章教學計劃
一、教材分析
本章是高中力學基礎，等效思想，平行四邊形定則既是這一章的重點，又是難點。向量的運演算法則，是向量概念的核心內容，又是學習物理學的基礎，同時，平行四邊形的驗證過程，對培養學生嚴謹的科學態度和科學思維方法也有很重要的作用。
教材是透過演示實驗說明合力與分力的等效代替性質，比較直觀，容易接受。而演示生活中常見的幾種現象(提水、拉伸彈簧等等)，可以使學生對等效代替思想有更深入的體驗。
教材中對於力的平行四邊形定則的得出讓學生自己動手設計出實驗方案，以探究教學方法來引導學生去尋找共點力與其合力的關係，最終發現結論。透過分小組探究、互相交流的形式進行教學，學生在探究過程中不僅掌握知識，而且培養能力，領悟科學研究的魅力和精髓之所在。
二、學情分析
對力的概念，初中教科書中只給出力的作用效果，沒有給出力的定義，更沒有給出向量的概念，平行四邊形定則是學生第一次接觸，對於初上高中的學生來說，是一個大的飛躍，習慣於代數運算的學生，在接受向量運算時有一定的困難，根據學生的實際水平和探究任務的難度採用不同的教學模式，根據問題情景式探究任務運用適當的思維方法。教學中要注意規範性，但不必操之過急，本節課的教學選用探究與驗證相結合的模式。老師應從學生已有的認知水平出發，注意把握教學的難度與深度。
三.教學設計思想
在以往的教學中，課堂教學實施往往過於注重知識傳授傾向，學生被動地接受，很難從多方面培養學生的綜合素質。為了體現新課程所倡導的嶄新的教學理念以人為本，在教法上，採取以學生為主體，以問題為中心，以教師為引導，以小組的合作為主要方式，讓學生進行簡單的實驗設計，親身體驗科學實驗探究的過程。
透過這種探究性的教學，培養學生共同協作、相互交流的良好品質;使學生養成善於觀察現象、大膽提出問題、敢於猜想和假設的科學修養;提高學生制定計劃、進行簡單的實驗設計和手腦並用的實踐能力;使學生體會實驗在科學探究中的重要性，增強學生的探索意識。
四、教學目標
(一)知識與技能
1、掌握力的平行四邊形定則，知道它是力的合成的基本規律。
2、初步運用力的平行四邊形定則求解共點力的合力;能從力的作用效果理解力的合成、合力與分力的概念。
3、會用作圖法求解兩個共點力的合力;並能判斷其合力隨夾角的變化情況，掌握合力的變化範圍，會用直角三角形知識求合力。
(二)過程與方法
1、能夠透過實驗演示歸納出互成角度的兩個共點力的合成遵循平行四邊形定則;
2、培養學生動手操作能力、物理思維能力和科學態度、觀察能力、分析能力、協作能力、創新思維能力、表達能力。
3、培養學生設計實驗、觀察實驗現象、探索規律、歸納總結的研究問題的方法的能力。
(三)情感、態度與價值觀
1、培養學生的物理思維能力和科學研究的態度。
2、培養學生熱愛生活、事實求是的科學態度，激發學生探索與創新的意識。
3、培養學生合作、交流、互助的精神。
五、教學重點及難點
重點：滲透等效替代的物理思想，促使力的平行四邊形定則的發現與深刻的理解。
難點：①實驗的設計;②平行四邊形關係的發現;③從代數和思維到向量和思維的跨越;④對合力與分力間的等效替代關係的真正理解與靈活運用。
六、教學方法
1、創設情景，引導啟發，讓學生體會並接納等效觀點，從而得出合力、分力的概念。
2、實踐體驗，實驗探索，歸納總結，從而得出平行四邊形定則。
七、教學器材
演示用器材：鉤碼1只(繫上細繩套兩根)，演示彈簧秤2只，粗大的橡皮條(可用許多小橡皮條組合而成)1根，教學用圓規1只、尺子1根
學生用器材：按小組：①木板1塊;②白紙1張;③圖釘5枚;④橡皮條1根;⑤細繩2根(兩端做好套);⑥彈簧秤2個;⑦鉛筆1只;⑧量角器1只;三角尺1-2只;圓規1只。
八、教學過程的設計
教師活動
學生活動
設計說明
引入新課
前面，我們已學習了物體間相互作用的各種表現，如重力、彈力、摩擦力，也知道了如何對物體進行受力分析。那麼，當物體的受力情況比較複雜時，是否存在簡化問題的科學方法和途徑？現在就來探究這個問題。
請兩位同學一起提著一個水桶。
提出問題：他們對水桶施加了幾個力？能用一個力來等效替代它嗎？怎樣替代？
老師一個人提著水桶。
等效思維方法，是科學研究的一種重要方法。例如剛才的問題，就是讓一個力的單獨作用來等效替代幾個力的共同作用。
追問：剛才這一個力真的等效替代了原來兩個力的作用了嗎？有什麼依據？
分析回答：受力F1和F2。
學生回答：讓一位大同學去提。
分析回答：力F1和F2共同產生的效果與力F產生的效果相同，即均提起了水桶。
創設情境
引導啟發
引出等效替代的思想，是發現力的合成法則的前提，是至關重要的環節。如果這一環節做得不到位，即使完成了後面的教學，學生對為什麼要進行力的合成、為什麼可以進行力的合成、怎樣進行力的合成等等問題的理解都是模糊的。所以，等效思想需反覆強調，以使之深入人心。
進行新課
一、合力、分力與力的合成的概念
如果一個力作用在物體上產生的效果跟幾個力共同作用在物體上產生的效果相同，這個力就叫做那幾個力的合力，而那幾個力就叫做這個力的分力。
求幾個力的合力的過程或求合力的方法，叫做力的合成。
同一條直線上的兩個力的合成規律是怎樣的？
二、對力的合成法則的探究
（一）提出問題
【設定陷阱】：如果兩個同學施加在水桶上的力都是200N，那麼一個人需要施加多大的力才能等效替代？
【質疑】：你怎麼知道？有科學依據嗎？憑直覺得出結論，像亞里士多德了吧？若是伽利略會怎麼做！
【演示1】：用兩隻演示用彈簧秤(這是兩個同學的手)，透過兩個細繩差不多豎直地提起一個鉤碼(這是水桶)，讓學生讀數，再用一個彈簧秤提起鉤碼，讓學生讀數，結果基本驗證了合力等於分力大小之和。
提問：兩個同學在提水時手臂是這樣豎直的嗎？
【演示2】：讓兩個提鉤碼的彈簧秤有一定的夾角
發現：合力大小不等於分力大小之和，而且隨著兩個分力的夾角增大，兩個分力的大小之和與合力大小的差距越來越大！這是為什麼？
在黑板上從同一點出發大致畫出兩個分力及一個合力的方向
【點評】：對於標量：例如兩個物體，質量都是20kg，求總質量只要相加就行，等於40kg；但對於向量：它們除了有大小之外，還有方向：例如兩個力，當它們的方向互成某一角度時，求合力就沒那麼簡單了！！
【過渡引導】：今天任務完成了嗎？伽利略反駁了亞里士多德重物比輕物下落快的觀點後，還想到了什麼？還做了哪些？我們剛才反駁了合力等於分力之和的觀點後，你還想到什麼？還想做些什麼？
【鼓勵】：提得很好！力是向量，我們能否同時考慮合力與分力的大小以及方向間的關係？今天我們就來直接體驗一下科學探索的過程：先從最簡單的兩個力的合力與分力的關係開始研究。
（二）探究過程(分小組進行)
1、提出問題：互成角度的兩個力的合力跟分力的關係是怎樣的？
2、猜想與假設：同學們猜測一下合力和分力之間可能存在什麼樣的大小關係？
3、制定計劃與設計實驗：
對學生的積極性給予鼓勵，對各方案中的不成熟方面給予說明，對學生的創新思維給予充分的肯定
【引導學生逐漸逼近可行性實驗的參考思路】
①剛才我們隨意地畫了個合力與分力的`草圖，稱不上力的示意圖，更談不上力的圖示，可是，要想得到有說服力的結論，應該怎樣做？
②在哪裡畫？
③怎樣做實驗才能直接讀取分力及合力大小的資料並且直接把這些力如實地畫到白紙上去？（將水桶、彈簧秤等都處於一個豎直面上？學生可能提出各種方案，教師一一作出評價，例如將掛水桶的繩子繞過定滑輪後沿水平方向，然後分別用一隻彈簧秤和兩隻互成角度的彈簧秤拉住）④在沒有定滑輪的情況下還有什麼辦法嗎？提醒按現有器材如何設計實驗，強調根據現有器材進行設計會體現一種實際工作能力，至於現有條件不足的情況下，若能利用其它器材進行替代來進行實驗，則更能考驗一個人的解決實際問題的靈活性與能力了。（水桶可以用橡皮條替代）
4、進行實驗並收集資料：
可在學生畫出各力的圖示後告一段落。
5、分析資料、進一步猜想、得出結論：
若有困難則進行引導或暗示：力是向量，我們進行的是向量的合成，我們曾學過哪些向量的合成？我們學過哪些向量？
分組活動：各自畫圖進行驗證（要求三力畫實線、輔助線畫虛線）
綜合分析：①讓某一大組部分小組彙報自己的探究結果，對比在夾角接近的情況下結果有什麼相似之處和區別，分析存在的一些問題。②再讓其他組各派一兩個小組彙報，對比在夾角較大的情況下結果有什麼相似之處和區別，分析存在的一些問題。
(三)歸納得出結論
力的合成法則平行四邊形定則
用表示兩個共點力F1和F2的線段為鄰邊作平行四邊形，那麼，合力F的大小和方向就可以用這兩個鄰邊之間的對角線表示出來，這就叫做力的平行四邊形定則。
三、力的合成法則的應用
1、適用條件
是否任何情況下，物體所受各力都可合成？
2、動態分析
當兩個分力的大小一定，而夾角變大或變小時，合力大小會怎樣變化？其變化範圍是怎樣的？
得出結論：⑴夾角越小，合力越大，當夾角為0時，合力有最大值Fmax＝F1＋F2；
⑵夾角越大，合力越小，當夾角為180時，合力有最小值Fmin＝｜F1－F2｜
即｜F1－F2｜F1＋F2
3、例題：
力F1＝45N，方向水平向右。力F2＝60N，方向豎直向上。要求：
⑴先用作圖法求這兩個力的合力F的大小和方向。
⑵能否用計算法求合力F的大小和方向？
【歸納】：求合力的方法有作圖法、計算法。在一些角度特殊的問題中計算法較方便。
【提醒】：要注意到力是向量，求大小的同時，還要寫出方向，如何表達方向？(一般可用合力與某分力的夾角來表示)
4、多力合成問題規律的拓展應用：
提問：怎樣求三個力的合力？多個力呢？
提問：這依據什麼？
結合初中學習的知識歸納總結
⑴、當F1、F2同向時，合力的大小等於兩分力的大小之和，F＝F1＋F2，合力的方向跟兩個力的方向相同；
⑵、當F1、F2反向時，合力的大小等於兩分力的大小之差，F＝｜F1－F2｜，合力的方向跟兩個力中較大的那個力的方向相同。
一般回答：400N；
可能回答：小於400N
學生回答：做實驗
不是
學生觀察分析
學生回答
學生：很想知道合力跟分力之間到底有什麼關係。
分組討論：
學生彙報：方案一，方案二，方案三
實驗參考方案設計
[實驗目的]研究共點力F1、F2與其合力的關係。
[實驗原理] 根據共點力與其合力產生的作用效果相同。
[實驗器材]圖板、圖釘、白紙、橡皮筋、彈簧測力計(2 個) 、三角板。
[實驗步驟]
在同一個圖中畫兩個分力及合力的準確圖示
白紙上
認識實驗器材
歸納實驗步驟
瞭解注意事項
①制訂具體的操作方案
②為了分析合成情況隨夾角大小的變化，按夾角不同分三大組:
第一組30~60、第二組60~90、第三組90~120
③用鉛筆記錄和畫圖。
分小組分析處理，嘗試根據白紙上所畫的兩個分力與合力的圖示進行探究：合力與兩個分力間有什麼幾何關係？
學生：位移的合成
學生透過閱讀教材P67有關內容，瞭解了共點力概念，知道力的合成法則適用於共點力問題
學生對比各組夾角大小不同情況下合力大小與分力大小的關係
練習
學生：先求某兩個的合力，再
學生：因為兩個力的合力可以等效替代那兩個力，所以三個力等效成兩個力，接著，再將這兩個力等效成一個力，這就是原先三個力的合力。三個以上的共點力的合成也是相同的道理
歸納總結
習舊引新
在伽利略對自由落體運動的研究一節中曾介紹了伽利略的科學研究方法，在課堂教學中，只要有機會，就應當進一步滲透這些研究方法，以培養學生嚴謹的科學態度，養成良好的思維習慣，提高實踐能力與科學素養。
這個問題的提出可以強化學生對向量與標量有本質區別的認識，還可以產生懸念，學生急於想知道：兩力的合成究竟應怎樣進行？有了懸疑，就會激發學生的求知慾，就會產生探求真知的強大動力。這一懸念的創設在學生的大腦裡立即產生了撞擊，思維被迅速地啟用，學生的求知慾望油然而生。
引發思考
啟發思路
若猜想不出可能的關係，也可先進行探索，科學研究過程不一定按死板的模式進行。
儘量先讓學生提出，真有困難時，可引導學生逐漸逼近可行的實驗方案
透過方案的設計，提高學生研究問題的積極性，並使學生體會科學探究的基本思路和方法，提高學生自主設計、制定方案的能力。透過方案的彙報交流，使學生體會到集體智慧的力量，體會合作學習的樂趣。
發揮教師指導作用。培養學生的實驗設計能力。
實際操作
學生動手
教師指導
培養學生應用知識解決問題的能力。培養學生共同協作、相互交流的品質和動手操作能力。
透過暗示的手段，使學生髮現規律，既能發揮教師的引導作用，又能充分發揮學生的主動思維，在課堂時間有限的情況下可以大大提高課堂效率。
歸納討論
總結分析
學習新知
理解識記
體會分析依據
理解等效原理
思考討論
鞏固新知
透過多力合成問題的分析，再一次強化力的合成中涉及的等效替代思想，這樣既可以加深對力的合成規律的理解，也有利於學生對物理學的重要研究方法等效思維方法的領悟。
課堂小結
透過這節課的學習我們發現，力的合成一般不能象標量那樣可以用簡單的加減法進行運算（同一直線上的力的合成除外），透過探究，我們發現力的合成要按平行四邊形定則（或三角形定則）進行，其實，這一運演算法則也是所有向量運算的普遍法則，因此大家要重視理解，學以致用。1、合力 分力 共點力，力的合成；
2、思維方法----等效替代；
3、過程實驗探究過程；
4．力的運算遵循平行四邊形定則。 培養學生概括能力和語言表達能力
佈置作業
1、承前啟後的問題
小實驗演示：一根細繩能豎直掛起一個重物：用兩根同樣質地的細繩代替它，並逐漸增大夾角，當夾角達到一定大小時，繩斷。
課後思考：為什麼繩斷？是兩根繩子不如一根繩子嗎？是長的先斷還是短的先斷？為什麼？課外研究一下。
2、課後作業：
問題與練習2、3、4
觀察、好奇
思考
透過這一小實驗，再一次讓學生感悟到合力不一定比分力大，合力的大小跟兩個分力的夾角大小有密切的關係。同時，也為下一節力的分解預設了一個值得研究的活的題材。
九、板書設計
力的合成
一、合力與分力的概念
二、力的合成法則平行四邊形定則（適用於共點力）
1、兩個力的合力
大小：｜F1－F2｜F1＋F2
方向：180
2、多個力的合力