人教版新课标高中物理必修1力的合成教案2篇

力的合成教案2篇

一、学生学习情况及学习任务分析

人民教育出版社普通高中课程标准实验教科书（以下简称“人教版”）《物理》必修1第三章第四节“力的合成”，把实验探究求合力方法的过程作为本节课的重点内容，要求学生在学习重力、弹力、摩擦力等矢量的基础上，进一步探究矢量的运算方法。

高一学生刚接触矢量，对矢量的运算没有任何感性认识，没有任何生活经验可供借鉴，他们习惯的是仅有大小没有方向如质量、体积等物理量之间的代数运算。所谓“万事开头难”，力的合成法则对高一学生来说是一个难关，而一旦过了这个坎，则是学生认识上的一次质的飞跃。

意识到学生在这一问题上的巨大困难，一种简单易行的教学方法是分散教学难点，先教给学生力的合成法则，再让学生在实验验证和反复运用中逐步深化对力的合成法则的理解。但对照新课程理念对高中物理教学的要求，这样的处理又显然不是最佳的选择。一则，以提高学生科学素养为核心的新的教学理念把学生探究活动的过程、方法以及经历探究活动过程中的体验作为课程目标之一，正是像力的合成这样对学生来说全新的知识，学生在探究活动过程中的体验才更加真实而深刻，其效果远非那种目标和路线都明摆着的形式化的探究活动可比。二则，正因为学生对矢量运算是完全陌生的，放慢教学过程，让学生在探究过程中获得切身体验，也有利于学生更深刻的理解矢量的合成法则。三则，从知识上说，学生在前面已经学过运动学，对运动学中的矢量，如位移速度等，在生活中还是有一定的感性认识的，尤其是对两段位移总位移的讨论，形象直观，对力的平行四边形法则有一定的启示；从方法和习惯上来说，随着新课程的实施和推进，学生对于科学探究尤其是实验探究已经积累了一定的体验和认识，也勇于发表自己的看法，良好的学习习惯和课堂氛围也为学生自主探究力的合成法则提供了保障。

综上所述，本节课的教学目标可确定为：(1)从力的作用效果出发研究合力与分力间关系；(2)通过实验探究得出力的平行四边形定则；(3)体会等效的思想方法，参与实验探究力的合成法则的过程，体会实验归纳的方法；(4)体会在科学探究中既要大胆猜想，也要严谨求证。

本节课的教学重点是实验探究力的合成的规律。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则是本节课的教学难点。考虑到学生的实际困难，教师设置好引导学生步步深入进行探究的情景和问题，适时、适度地参与学生的探究活动则显得尤为重要。

二、课堂教学设计理念与教学思路

为了让学生更好地体验科学探究的方法和过程，发展自主学习能力，培养良好的思维品质，本节课的教学采用如下教学流程：小实验创设情境一提出问题一设计方案一分组实验一引导启发猜想一实验验证一得出结论。教学过程中注重教师的“导”和“参与”，适时、适度地参与学生的探究活动，淡化教师的“教”；注重学生对知识的自主学习与自我构建，强化小组学习与小组交流，淡化机械训练，摒弃灌输式教学；在师生互动、互助的氛围中达到学习的目的。

三、教学准备

系上绳子的一组杠铃片，用来创设一个学生感兴趣的力的等效替代的情景。

人教版新课标教材上的探究实验只能提供一组特殊数据，对于学生体验探究力的合成法则是远远不够的，这里把实验改成先用弹簧秤和重锤初步研究合力与分力的关系做铺垫，再用橡皮条和弹簧秤在白纸上研究力的合成法则（即原教材中验证力的平行四边形定则的学生实验）。学生每两人一组下列器材：平行四边形法则演示器、方木板、白纸、弹簧秤（两个）、橡皮条、细绳两条、三角板、刻度尺、图钉（几个）、带有绳套的重锤（约300 g）

四、教学过程

1．小实验设置情景，渗透科学方法

一力气大的同学一人提起杠铃片，使杠铃片保持静止；另外两位同学一起通过拉动绳子将杠铃提起并使之保持静止，从实验中有什么发现？分析两种情况下杠铃片的受力情况并画出力的示意图如图1、2所示，F与F1、F2是什么关系？引出力的等效替代关系，得出合力与分力的概念。

教学中渗透等效替代的思想方法，即分力与合力虽然不同时作用在物体上，但可以相互替代，能够相互替代的条件是分力与合力的作用效果相同，但不能同时考虑分力的作用又考虑合力的作用。

2．分组实验，激发思考

那么合力和分力之间遵循怎样的规律呢？具体的说，上面的例子里F与F1、F2的大小方向存在怎样的关系？猜想，并利用桌子上的实验器材，设计实验验证你的猜想。

可能会有学生猜想F=F1+F2，实际上猜想不一定要正确，与实验证实相比，实验证伪更能反映科学研究活动的真实情况。可用重锤模拟上面小实验中的杠铃片，两个弹簧秤可分别读出F与F1、F2的大小。

将各组实验数据记入下表中，事实上用一个弹簧秤秤重锤时读数为一确定值，而用两个弹簧秤互成角度秤重锤时的读数各不相同。

由上述表格中的数据，能得出什么结论？

看来分力F1、F2与合力F之间的运算关系不是简单的代数和运算，似乎还与分力F1、F2的方向有关，那么，如何探究它们之间的关系呢？首先我们要想办法把合力和分力的大小方向记录下来并方便地表达出来，怎样做呢?

3．设计方案，促进合作

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，可报告教师。

每一小组在设计方案的过程中，思考以下几个问题：

(1)用什么方法找出分力F1、F2及合力F；

(2)怎样使分力F1、F2的作用效果与合力F的作用效果相同？

(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。

经实验可得到F1、F2及F的图示如图3所示。

4．启发思考，民主互动

观察图3中F1、F2及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？

部分同学的猜想可能不着边际，还有一部分同学感到问题棘手，不知道解决问题的突破口在哪里。此时，教师参与学生的猜想和讨论，可以以自言自语的方式给学生一些提示：“在学习平面几何时，可以利用添加辅助线的方法，重新构建几何图形，使得已知量和未知量之间建立联系。我们能否通过添加辅助线的方法构成一些简单图形如三角形、四边形等，使得F1、F2与F之间建立某种联系？”在老师的引导下，利用添加辅助线的方法，学生可能形成如下的探究方案：

方案1：如图4所示，过F1和F2的末端A、B作力F的方向OE的垂线交OE于C、D两点，则OC+ OD即为合力F的大小。

方案2：如图5所示，用虚线连接F1和F的末端A、E，则AOE就构成一个三角形，F1、F2和F三个物理量之中已有两个量在构成的三角形中，但分力F2与三角形之间还没有联系，仅连接AE还不能解决问题。

方案3：和方案2类似，用虚线连接F2和F的末端B、E，BOE就构成一个三角形，要想知道F1、F2和F之间的关系，则需确定BE与F1之间的联系或者确定AE与F2之间的联系。另外，有的小组将A、B相连，AOB构成一个三角形；有的将A、E相连，B、E相连，AOBE构成一个四边形等等。

评价：对于方案1，同学们有这样的设想是值得肯定的，里面实际上蕴藏了正交分解的思想，但问题是事先不知道合力F的方向，那么，从A、B出发向什么方向作垂线得到C、D两点？显然这种方法有缺陷，还需进行一步研究。

对于方案2，同学们利用添加辅助线的方法，使F1、F构成三角形的两边，若想深入研究，还需确定AE与分力F2之间的关系，请进一步猜想AE与分力F2的大小是否相等？AE与F2的方向是否平行？

既然连接AE或连接BE构成的三角形，仅能使F1和F或F2和F建立联系，那么，同时连接AE和BE，在四边形AOBE中，F1、F2和F三个物理量都包含在里面，F1和F2四边形的两边，F是其一条对角线。请同学们认真观察一下四边形AOBE，并猜想四边形AOBE有什么特点？

经观察、实验和分析，发现AOBE为近似平行四边形，于是猜想出合力与分力的关系所满足的平行四边形定则。为验证平行四边形定则，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．延伸拓展，巩固提高

一般的巩固提高都着眼于平行四边形法则的运用与练习，如“合力F的大小一定比分力F1或F2大吗？可能比F1或F2都小吗？”这样的问题，或用几何画板等巩固学生对平行四边形法则的掌握与理解，但是本节课的重点是探究力的合成法则的过程，因此，巩固练习也应该是有关过程和方法的迁移运用。

这里设置这样的问题：某同学用实验研究同方向平行力的合成。他把一根很轻（重力不计）的刻度尺挂在两个橡皮条下，然后在任意两点A1、A2挂上重力为G1、G2的钩码（如图6）记下刻度尺和A1、A2位置，以及G1、G2的大小。接着他取下G1、G2钩码，在刻度尺上0点挂钩码G，并调整0的位置和G的大小使得刻度尺的位置和原来一样(如图7)，记下0的位置和G的大小。他经过多次实验，实验数据如表所示：

(1)该同学实验中，“使得刻度尺的位置和原来一样”的目的是什么？

(2)根据表格中的数据，两个同向平行力F1、F2和它们的合力F的大小关系是什么？合力F的作用点D到分力F1、F2的作用点A1、A2的距离的关系是怎样的？

五、教学后记

本节课的教学设计，强调学生的探究过程和探究过程中的方法与体验，把教师作为学生探究活动的参与者，随时与学生进行交流，为学生提供必要的帮助，来克服探究过程中的困难。对教材的处理也比较合-理，既充分体现了教材的教学理念，又改进了教材中实验的不足。通过在不同类型学校的试教，执教者一般认为由于本节课的教学设计中对学生学习的困难和可能出现的探究方案、猜想假设等考虑得比较充分，为课堂教学中根据不同情况生成教学留下了足够的空间，这样的教学设计是切实可行的。当然，本节课没有对平行四边形定则做进一步的巩固与提高，这有待后续课程来完成。

力的合成教案二

【教材分析、学生分析及教学处理】

“平行四边形定则”是矢量运算的普遍法则，学习它不但是研究力的合成与分解的需要，也是为以后学习速度的变化、动量的变化等矢量运算做准备，但矢量的运算法则对初学者来说是很难跨越的一个台阶，为此可关注以下几点：

1、对于本节教学，改变了过去一贯采用的“验证性”实验教学方式，而采用“探究性”实验教学，让学生在自己原有“同一直线上两个力的合成”的知识基础上，通过“猜测、实验、归纳、总结”的探究过程，自己得出“不在同一直线上的两个力的合成”所遵循的“平行四边形定则”，并让学生在此过程中体会“实验归纳法”。

2、学生对矢量的认识还很肤浅，但只要老师引导得当，注重分析贴近学生生活的实际问题，就目前学生的知识水平而言，教学活动应该会比较顺畅，学生各方面的能力可以得到培养。

3、教材在第一章第2节中已经设置了一个“思考与讨论”栏目，让学生通过对两段互成角度的位移的合成，体验矢量相加的“三角形定则”，虽未提到“平行四边形定则”，但已为后面有关矢量合成的研究埋下伏笔。所以在本节课中，应该加以充分利用，使学生在学习过程中感觉自然、水到渠成。

4、力的合成规律的探究过程依据的是“等效替代”思想，学生只有领悟了这一思想，才有可能以它为指导思想真正理解“平行四边形定则”，才有可能灵活应用。

5、利用实验探究的方法来得到平行四边形定则，一来可以培养学生进行实验探究的能力，二来可以培养学生勇于探索的精神。学生经过这一过程，在一定程度上也提高了运用知识的能力。

【教学目标】

（一）知识与技能

1、理解合力与分力的概念，知道什么是力的合成。

2、掌握力的“平行四边形定则”，会用作图法求两个共点力的合力。

3、会定性分析合力随两个分力夹角的变化情况，掌握合力的变化范围。

4、知道共点力的概念，会计算在同一直线上的几个力的合力，会用直角三角形知识计算两个力的合力。

5、能区分矢量与标量，能用力的合成分析日常生活中的问题

（二）过程与方法

1、采用“等效替代”思想来理解合力与分力的概念，并在这一思想的指导下，通过实验探究来体验 “力的平行四边形定则”的发现过程。

2、采用实验探究的学习方式，通过独立思考与分组讨论等过程，培养学生设计实验、动手操作及观察实验现象的能力，以及分析、综合、归纳的能力。

3、通过课堂实验的设计及操作过程，培养学生利用现有器材设计实验的能力及一些器材的等效替代的实验方法。

（三）情感、态度与价值观

1、通过实验探究过程，激发学生的学习兴趣，发挥学生的积极性、主动性和创造性。

2、通过力的合成的研究与规律的发现，培养学生严谨的科学态度，逐步养成用科学方法与科学知识理解和解决实际问题的习惯，提高科学素养。

3、通过分组实验，培养学生合作、交流的能力与团结协作的精神。

【教学重难点】

重点：渗透“等效替代”的物理思想，促使力的平行四边形定则的发现与深刻的理解。

难点：①实验的设计；②平行四边形关系的发现；③从“代数和”思维到“矢量和”思维的跨越；④对合力与分力间的“等效替代”关系的真正理解与灵活运用。

【教学器材】

演示用器材：重力为2~3N的钩码1只（系上细绳套两根），演示弹簧秤2只，粗大的橡皮条（可用许多小橡皮条组合而成）1根，强磁铁1块，教学用圆规1只、尺子1根

学生实验用器材：按每四人小组：①木板1块；②白纸1张；③图钉5枚；④橡皮条1根；⑤细绳2根（两端做好套）；⑥弹簧秤2个；⑦铅笔1只；⑧量角器1只；三角尺1-2只；圆规1只。

【教学过程设计】

（一）引入新课

前面，我们已学习了物体间相互作用的各种表现，如重力、弹力、摩擦力，也知道了如何对物体进行受力分析。那么，当物体的受力情况比较复杂时，是否存在简化问题的科学方法和途径？现在就来探究这个问题。

（二）进行新课

一、引出概念

引入情境：（幻灯片）两位小同学一起提着一个水桶的情景

提出问题：他们对水桶施加了几个力？……能用一个力来等效替代它吗？……怎样替代？

学生回答：让一位大同学去提。（幻灯片：切换到一只大手替代两只小手的情景）

点评：（幻灯片）等效思维方法，是科学研究的一种重要方法。例如刚才的问题，就是让一个力的单独作用来等效替代几个力的共同作用。

追问：刚才这一个力真的“等效替代”了原来两个力的作用了吗？有什么依据？

＜设计说明＞引出“等效替代”的思想，是发现力的合成法则的前提，是至关重要的环节。如果这一环节做得不到位，即使“完成”了后面的教学，学生对为什么要进行力的合成、为什么可以进行力的合成、怎样进行力的合成等等问题的理解都是模糊的。所以，“等效”思想需反复强调，以使之深入人心。

引出概念：（幻灯片）如果一个力作用在物体上产生的效果跟几个力共同作用在物体上产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力（resultant force），而那几个力就叫做这个力的分力（components offorce）。

二、对力的合成法则的探究

（一）提出问题

设置陷阱：（幻灯片）如果两个小孩施加在水桶上的力都是200N，那么一个大人需要施加多大的力才能等效替代？

一般回答：400N；

可能回答：小于400N（一般是已预习过的学生或是参加竞赛的学生）

质疑：你怎么知道？有科学依据吗？……凭直觉得出结论，像亚里士多德了吧？……若是伽利略会怎么做！

学生回答：做实验

＜设计说明＞在“伽利略对自由落体运动的研究”一节中曾介绍了伽利略的科学研究方法，在课堂教学中，只要有机会，就应当进一步渗透这些研究方法，以培养学生严谨的科学态度，养成良好的思维习惯，提高实践能力与科学素养。

演示1：用两只演示用弹簧秤(“这是两个小孩的手”)，通过两个细绳差不多竖直地提起一个钩码(“这是水桶”)，让学生读数，再用一个弹簧秤提起钩码，让学生读数，结果基本验证了“合力等于分力大小之和”。

提问：两个小孩在提水时手臂是这样竖直的吗？

演示2：让两个提钩码的弹簧秤有一定的夹角……

学生发现：合力大小不等于分力大小之和，而且随着两个分力的夹角增大，两个分力的大小之和与合力大小的差距越来越大！——这是为什么？（在黑板上从同一点出发大致画出两个分力及一个合力的方向）

点评：（幻灯片）对于标量：例如两个物体，质量都是20kg，求总质量只要相加就行，等于40kg；但对于矢量：它们除了有大小之外，还有方向：例如两个力，当它们的方向互成某一角度时，求合力就没那么简单了！！

＜设计说明＞这个问题的提出可以强化学生对矢量与标量有本质区别的认识，还可以产生“悬念”，学生急于想知道：两力的合成究竟应怎样进行？有了悬疑，就会激发学生的求知欲，就会产生探求真知的强大动力。这一“悬念”的创设在学生的大脑里立即产生了撞击，思维被迅速地激活，学生的求知欲望油然而生。

过渡引导：今天任务完成了吗？……伽利略反驳了亚里士多德“重物比轻物下落快”的观点后，还想到了什么？还做了哪些？我们刚才反驳了“合力等于分力之和”的观点后，你还想到什么？还想做些什么？

学生：很想知道合力跟分力之间到底有什么关系。

老师鼓励：提得很好！力是矢量，我们能否同时考虑合力与分力的大小以及方向间的关系？今天我们就来直接体验一下科学探索的过程：先从最简单的两个力的合力与分力的关系开始研究。

（二）探究过程(分四人小组进行)

1、提出问题：互成角度的两个力的合力跟分力的关系是怎样的？

2、猜想与假设：同学们猜测一下合力和分力之间可能存在什么样的大小关系？……

＜设计说明＞若猜想不出可能的关系，也可先进行探索，科学研究过程不一定按死板的模式进行。

3、制定计划与设计实验：

分组讨论：……

＜设计说明＞尽量先让学生提出，真有困难时，可引导学生逐渐逼近可行的实验方案

学生汇报：＜方案一＞……＜方案二＞……＜方案三＞……

对学生的积极性给予鼓励，对各方案中的不成熟方面给予说明，对学生的创新思维给予充分的肯定……

＜引导学生逐渐逼近可行性实验的参考思路＞①刚才我们随意地画了个合力与分力的草图，称不上力的示意图，更谈不上力的图示，可是，要想得到有说服力的结论，应该怎样做？（在同一个图中画两个分力及合力的准确图示）②在哪里画？（白纸上）③怎样做实验才能直接读取分力及合力大小的数据并且直接把这些力如实地画到白纸上去？（将“水桶”、弹簧秤等都处于一个竖直面上？学生可能提出各种方案，教师一一作出评价，例如将挂“水桶”的绳子绕过定滑轮后沿水平方向，然后分别用一只弹簧秤和两只互成角度的弹簧秤拉住……）④在没有定滑轮的情况下还有什么办法吗？提醒按现有器材如何设计实验，强调根据现有器材进行设计会体现一种实际工作能力，至于现有条件不足的情况下，若能利用其它器材进行替代来进行实验，则更能考验一个人的解决实际问题的灵活性与能力了。（“水桶”可以用橡皮条替代……）

4、进行实验并收集数据：

①制订具体的操作方案

②为了分析合成情况随夹角大小的变化，按夹角不同分四大组:

第一组30~60、第二组60~90、第三组90~120、第四组120~150

③注意用铅笔记录和画图。

④每个小组中的四人分工：为了提高实验效率，建议四人中，二人可以马上根据自己的思路进行实验，另外二人中，一人看幻灯片中的实验步骤与注意事项，用以对比本小组进行的情况，必要时可调整本组的做法，另一人则关注黑板处演示小组的操作过程，也可加以参考。(此时请刚才提出“橡皮条方案”的小组上台演示：将粗大橡皮条的一端固定在已吸附于黑板的强磁铁上，然后用演示弹簧秤进行操作。)

＜设计说明＞这样安排的意图：一是让每位学生都有事情做。二是在操作上，既让学生有根据自己计划好的实验步骤进行探究的机会，又让学生可以参考教师的提醒或演示小组的做法，从而有可能随时调整自己的做法。三是在充分发挥学生主动性的同时，提高课堂效率。

⑤可在学生画出各力的图示后告一段落。

＜说明＞弹簧秤可以只用一个，分别测出两个分力，虽然操作较麻烦，但可避免两个测力计的不一致性带来的系统误差。

5、分析数据、进一步猜想、得出结论：

分小组分析处理，尝试根据白纸上所画的两个分力与合力的图示进行探究：合力与两个分力间有什么几何关系？

若有困难则进行引导或暗示：力是矢量，我们进行的是矢量的合成，我们曾学过哪些矢量的合成？……我们学过哪些矢量？……

学生：位移的合成

教师在黑板上“提水桶”问题的受力示意力附近，画出位移合成的“三角形关系”图，使学生通过对两个问题的类比，更易产生灵感，从而发现合力与分力的几何关系。

学生可以想到将一个分力平移，好象可得到类似于位移合成的“三角形”，并进一步猜想：合力与分力应该符合平行四边形的几何关系……

＜设计说明＞通过暗示的手段，使学生发现规律，既能发挥教师的引导作用，又能充分发挥学生的主动思维，在课堂时间有限的情况下可以大大提高课堂效率。