力的合成（矢量加法）教学设计
2011-11-28 14:26阅读：
力的合成（矢量加法）教学设计
陕西省西安中学 谢欣哲
教学目的：
一、知识与技能
1．理解合力、分力、力的合成、共点力的概念。
2．理解合力与分力的关系是作用效果上的等效替代。
3．掌握平行四边形定则的含义和使用方法，会用它求两个分力的合力。
4．通过平行四边形定则进一步理解合力与分力的大小关系。
二、过程与方法
1．通过合力与分力概念的建立过程，体会物理学中常用的研究方法──等效替代法。
2．通过探究求互成角度的两个力合力方法的过程，向学生渗透科学研究的基本过程。
三、情感态度与价值观
1．体会逻辑思维和实验相结合研究问题的巨大作用，并由此体会到科学研究的乐趣。
2．体会科学研究中合作、交流的重要性和必要性。
教学重点：实验探究力的合成规律。
教学难点：设计实验，利用实验得到合力与分力的大小和方向，猜想它们之间所遵循的运算规律。
教具：力的合成演示器，弹簧秤，多媒体
教学过程：
小实验创设情境→提出问题→设计方案→分组实验→引导启发猜想→实验验证→得出结论
（一）
引入课题：
前面我们学习了矢量，那么请大家回忆什么是矢量，我们已经学习的物理量中哪些是矢量呢？
阅读：
矢量及矢量符号的由来
矢量最初应用于物理学，在数学中被称为向量。很多物理量，如力、速度、位移、加速度、电场强度、磁感应强度等都是矢量。大约公元前350年，古希腊著名学者亚里士多德就知道了力可以表示成矢量。“矢量”一词来自力学和解析几何中的有向线段。最先使用有向线段表示矢量的是英国大科学家牛顿。
数能进行运算，因为有了运算而使数的威力无穷，与数的运算类比，矢量是否也能进行运算呢？人们从矢量的物理背景和数的运算中得到启发，引进了矢量的运算。
（二）
教授新课：
今天我们就一起来探索一下矢量的加法。看看矢量的加法又是否满足1+1=2呢？如果不满足，那又会遵循什么样的规律呢？
例如一个矢量大小是3，方向竖直向下；另一个矢量大小是4，方向水平向右，那么这两个矢量的和是多少呢？
如果我们赋予它明确的物理意义，那么问题可能就会迎刃而解，如图某质点从A经B到C，两次位移AB=3、BC=4的效果，与A点直接到C点的位移AC=5效果相同。则可以认为矢量AC就是矢量AB与BC的和。这就是等效替代的思想。
从位移的合成我们可以猜想矢量的加法遵循什么样的规律呢？（三角形定则？）
思考？我们是否可以接着从其它矢量的相加继续探究呢？比如力，力的加法是否遵循我们猜想的“三角形定则”这个规律呢？
生活中常常见到这样的事例：如图一桶水可以由两个人一起提，也可以由一个人来提；一辆拖车可以由两匹马来拉，也可以由一部拖拉机来拉。（推汽车，拉弹簧）这说明一个力常常可以跟几个力共同产生的效果相同，当一个力产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同时，这个力就叫做那几个力的合力，而那几个力就叫做这个力的分力。求几个力合力的过程叫做力的合成。
1.小实验创设情境,渗透科学方法
把刚才提水的实验模拟一下，用一个弹簧秤提起物体，使物体保持静止；用两个弹簧秤提起物体，使物体保持静止；则这一个力F的效果与那两个力F1，F2的效果就是相同的，即F就是F1，F2的和。从实验中有什么发现？F与F1，F2是什么关系？
2.设计方案，激发思考
要想办法把合力与分力的大小方向都记录下来并方便的表达出来，怎么做呢？请同学们利用桌子上的实验器材，设计方案，探究分力与合力之间的运算法则。若提供的实验器材不能满足你的设计要求，可报告老师。
每一小组在设计方案的过程中，思考以下几个问题：
①
怎样使分力F1，F2的作用效果与合力F的作用效果相同？
②
用什么方法找出分力F1，F2与合力F的大小和方向？
③
实验过程中需要记录哪些实验数据？怎样可以直观简洁的同时描述力的大小和方向？
各小组分别讨论，经互相补充和完善后，形成探究方案。
3.分组实验，
促进合作
经实验可得到F1，F2与F的图示。
4.启发思考，民主互动
观察F1，F2与F的大小和方向，并猜想F1，F2之和与F之间可能遵守什么规律？（平行四边形定则）
为验证平行四边形定则，可以重做刚才的实验，比较用平行四边形定则得到的合力与实际合力的误差。
5.总结归纳、延伸拓展，巩固提高
总结归纳：
平行四边形定则：两个力合成时，以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，这个法则叫做平行四边形定则。
思考：
①
矢量运算法则到底是三角形定则还是平行四边形定则？
三角形定则：把两个矢量首尾相接从而求出合矢量，这个方法叫做三角形定则。是平行四边形定则的简化，本质相同。
②
两个分力如果保持大小不变，它们的合力随夹角的变化如何变化？
③
两个分力的夹角是0O或180O时合力又如何？
④
两个以上的矢量如何相加？
（三）
作业与练习
指出每幅图中的合力与分力，并说明它们的关系。
教学反思：
1.我的设计中用简单的位移矢量合成，再加上等效替代的思想就引导学生总结出了矢量合成遵循的三角形定则。这在以往的教学中很少见到，这是很成功的一点。
2.在引导学生领会“等效替代”这个物理方法的过程中所播放的动画片《曹冲称象》也对提起学生兴趣，加深物理方法领会起到了成功的作用。
3.学生探究过程很好，实验非常成功。
4.给了学生充分猜想，探究的空间，锻炼了学生总结、思维的能力。
本节课让学生很好的体验了科学探究的方法和过程，发展了自主学习的能力，培养了良好的思维品质。
