教学高中物理 34力的合成教学设计人教必一.docx

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教学高中物理34力的合成教学设计人教必一

《力的合成》的教学设计

【学习者分析】

①．本人所在学校属于省级示范学校，学生在初中就已经进行了很长时间的探究体验，因此他们有探究的基础，优点是思维活跃，善于观察、总结、提出并回答问题，不过还存在“眼高手低”的问题及实验器材问题。

②．新课程改革打破了以前的应试教育模式，教育教学过程中师生地位平等，充分贯彻以学生为本，坚持学生的主体地位，教师的主导地位。

3．本节课是一节科学探究课，呈现在学生面前的是现象，是问题，积极引导学生探究。

探究式教学重视的是探究的过程和方法而不是结论，探究过程是产生创造思维的温床，过于重视结果可能会导致丧失探究热情，扼杀学生探究的欲望

【教材分析】

本节课是探究矢量运算的普遍法则──平行四边形定则。

这个定则是矢量运算的工具，掌握好这个定则是学好高中物理的基础．本章是高中力学的基础知识，如何从代数运算过渡到矢量运算是本节的难点。

同时，平行四边形定则的探究过程，对培养学生科学的探究精神也有很重要的作用。

教科书用简单的语言和一幅卡通图引入了合力和分力的概念及等效代替的物理思想。

通过生活中的实例“提水”说明合力与分力是等效代替的关系。

比较直观，学生也容易接受。

将求合力的方法──平行四边形定则，由旧教材的验证实验改成新教材的探究实验，说明新教材更注重知识的形成过程。

教材中对于“平行四边形定则”的得出是希望学生自己动手设计出实验方案，以探究的方式去寻找分力与其合力的关系，最终发现结论。

让学生在探究过程中掌握知识，培养能力，领悟科学研究的魅力，并学会互相交流合作。

在探究实验之前，教科书上设置了“思考与讨论”栏目，让学生思考猜想，也体现了科学猜想在科研中的重要性。

为了降低探究的难度，书中写出了探究时要注意的4个问题，以及“建议用虚线把合力的箭头端分别与两分力的箭头端连接”等提示性的话语帮学生突破思维的障碍。

在得出矢量的合成法则──平行四边形定则后，教科书又设计了简单的例题让学生练习尝试使用“平行四边形定则”去求合力。

随后又点明了多力合成的办法和思路，可以进一步加深学生对“等效替代”的理解。

紧接着又通过“思考与讨论”栏目让学生知道合力与原来两分力夹角的关系，还将初中的“同一直线上二力的合成”情景也包含了进去，让学生认识到“同一直线上二力的合成”只是“平行四边形定则”的特殊情形。

最后教材通过生活中的插图说明了共点力的概念及平行四边形定则的适用条件。

【教学目标】

1知识与技能

（1）能够从力的“效果”角度理解合力与分力的概念；

（2）掌握力的平行四边形定则，知道它是合成力的基本定则，学会初步运用平行四边形定则求合力；

（3）会用作图法求解两个共点力的合力；并能意识到其合力随夹角是变化的。

2过程与方法

（1）能够通过实验探究归纳出互成角度的两个共点力的合成遵循平行四边形定则；

（2）体会等效代替的思想方法，参与实验探究过程，培养学生动手操作能力和协作能力；

（3）培养学生设计实验、观察实验现象、探索规律以及归纳总结问题的能力。

3情感、态度与价值观

（1）培养学生的物理思维能力和科学研究的态度。

（2）培养学生热爱生活、事实求是的科学态度，激发学生探索与创新的意识。

（3）培养学生合作、交流、互助的精神。

（4）让学生树立科学探究中大胆猜测，严谨求证的科学思想。

【重点难点】

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。

【设计思想】

为了体现新课程所倡导的教学理念，在教法上，采取以学生为主体，以问题为中心，以教师为引导，以小组的合作为主要方式，让学生进行简单的实验设计，亲身体验科学实验探究的过程。

为了让学生更好地体验科学研究的方法和过程，发展自主学习能力，培养良好的思维品质，强化小组交流与合作意识，淡化机械式训练，摒弃灌输式教学；教师一定要把握好自己的角色，是适时适度地“引导”和“参与”，决不能搞型式化的探究。

在以往的教学中，课堂教学实施往往过于注重知识传授倾向，学生被动地接受，很难从多方面培养学生的综合素质。

【教学环节】

新课的引入

[教师活动]多媒体展示和现场演示：

生活中常见的几种现象：

提水、运送货物、拉伸弹簧，讲“曹冲秤象”的故事。

[学生活动]让学生举生活中类似的例子。

[教师活动]引导学生理解合力与分力等效代替的关系，得出合力和分力的概念。

并复习提问初中学过的同一直线上求两个力的合力的问题：

（两种情形，分力同向和反向时）并引导学生用“等效替代”的思想去理解这两种情形，然后再抛出“两个互成角度的分力与其合力有什么样的关系呢？

”“合力是否等于两分力大小之和或之差呢？

”也可以让学猜测“合力的大小在什么范围内？

”。

引导学生设计实验用“等效替代”的思想靠测量的方法先去找到两分力与合力，并将它们表示出来，然后再探究它们之间的关系。

指导学生实验设计中应注意的一些问题

（1）问题的提出：

两个互成角度的共点力与其合力有什么样的关系？

（2）设计实验时应注意的问题：

①用什么方法找分力与合力，实验中应怎样实现分力与其合力产生的作用效果相同？

②如何知道力的大小？

如何确定力的方向？

③实验中需要记录哪些数据？

怎样可以更直观简洁地同时描述力的大小和方向？

④该实验中可能出现误差的原因有哪些？

你该如何处理？

进行实验

[学生活动]四个学生为一小组进行分组实验。

[教师活动]在旁巡查，适时加以指导，实验时要分布引导学生注意以上4个问题。

引导学生按书中的建议把合力的箭头和两分力的箭头连接起来，再看看这些图形有什么共同点和不同点。

引导学生利用现有的实验结果大胆地提出科学合理的猜想──满足平行四边形定则，再让学生变化角度实验，验证猜测。

对实验结果进行分析与评估并归纳得出结论

[学生活动]学生通过实验探究确定了两个分力与合力，并且用力的图示将它们表示出来后，到讲台上展示交流实验中得到的图形，并思考归纳、总结本实验探究的结论。

学生探究到的合力与分力之间的关系可能只是一个近似的平行四边形，也可能是一些其他图形。

[教师活动]总结说明：

多数组得到了平行四边形这很好，对于没有得到平行四边形的，也要尊重实验，实事求是。

教师要特别说明：

即使今天我们所有组都得到了平行四边形规律，就一定能说明分力和合力满足平行四边形定则吗？

在科学探究中这样做可吗？

（学生能意识到这样做不妥）

[教师活动]总结说明：

因为我们只做了有限的几组实验,就得出结论。

这当然不可取！

科学探究往往要通过不同情况下的对大量实验数据的分析论证才能得出具有普遍意义的科学规律，有时还需要通过理论证明才能加以推广。

而我们这节课只做了有限的实验，其实两分力和合力的关系满足平行四边形定则，早就被科学家证实了，大多数同学得到这个结论，而少数同学未能得到，那是因为实验中出现了问题，可能是实验误差（读数误差、作图误差、系统误差），甚至是操作上的错误。

请学生下课后分析造成的原因。

事实证明不仅力的合成满足平行四边形定则，所有的矢量合成都满足。

让学生返回到前面学习位移时的几个问题，用平行四边形定则重新看待那些问题。

例题分析

教科书中的例题比较简单，但学生在作图时常常不规范，教师要强调学生注意

1．合力，分力要共起点，虚线，实线要分清。

2．合力，分力标度要相同，作图要准确。

3．对角线要找准，不要忘了方向。

共点力

可让学生自学共点力的概念，强调平行四边形定则只适用于共点力。

最后可以让学生思考

（1）思考分力一定时，随着夹角的增大合力如何变化？

（2）联系生活体验，两个同学提一桶水，两人手臂间夹角大些省力还是小些省力？

（3）实际生活中物体往往受到多个力，怎样求多个共点力的合力呢？

鼓励学生课后继续探究

【板书设计】

§5.1力的合成

一、合力、分力、共点力

1．合力、分力、共点力的概念

二、力的合成

1．求几个分力的合力叫力的合成

2．同一直线上的两个力的合成

同方向：

合力的大小等于两分力大小之和，合力的方向与任意一个分力方向相同。

反方向：

合力的大小等于两分力大小之差，合力的方向与较大的分力方向相同。

3．互成角度的两个力的合成满足平行四边形定则，即以表示这两个力的有向线段为邻边作出平行四边形，这两个邻边之间所夹的对角线就代表合力的大小和方向。

（1）同一直线上的力的合成规律是平行四边形定则的特例。

（2）求三个或三个以上力的合力可以多次用平行四边形定则。

【教学设计说明】教师的板书对于整节课来说起着至关重要的作用，合理清晰的板书设计，对于新课教学很有好处，这会让学生更好的把握整节课的脉络。

【教学反思】：

教师对本节课的教学进行总结反思：

依据等效思想从实验中归纳总结出力的平行四边形定则。

“等效替代”的方法，不仅是物理解题中常用的重要方法，也是一种重要的研究方法，它能使一些繁难问题的处理得以简化，能使一些难以直接研究的问题得以解决。

平行四边形定则不仅是力的合成必须遵循的定则，也是所有矢量合成的普遍定则，是重点、难点。

学好本节内容，为学生以后学习各种矢量及矢量运算，奠定良好的基础，起到非常重要的作用。

使学生在参与和体验的学习过程中感受等效替代的思想方法，通过对简单实际问题的研究，知道力的合成在实际中的应用，激发求知欲和研究身边事物的兴趣.

以下为赠送文档：

气体热现象的微观意义

 一、教学目标

1．在物理知识方面的要求：

（1）能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义，并能知道气体的压强、温度、体积与所对应的微观物理量间的相关联系。

（2）能用气体分子动理论解释三个气体实验定律。

2．通过让学生用气体分子动理论解释有关的宏观物理现象，培养学生的微观想像能力和逻辑推理能力，并渗透“统计物理”的思维方法。

3．通过对宏观物理现象与微观粒子运动规律的分析，对学生渗透“透过现象看本质”的哲学思维方法。

二、重点、难点分析

1．用气体分子动理论来解释气体实验定律是本节课的重点，它是本节课的核心内容。

2．气体压强的微观意义是本节课的难点，因为它需要学生对微观粒子复杂的运动状态有丰富的想像力。

三、教具

计算机控制的大屏幕显示仪；自制的显示气体压强微观解释的计算机软件。

四、主要教学过程

（一）引入新课

先设问：

气体分子运动的特点有哪些？

答案：

特点是：

（1）气体间的距离较大，分子间的相互作用力十分微弱，可以认为气体分子除相互碰撞及与器壁碰撞外不受力作用，每个分子都可以在空间自由移动，一定质量的气体的分子可以充满整个容器空间。

（2）分子间的碰撞频繁，这些碰撞及气体分子与器壁的碰撞都可看成是完全弹性碰撞。

气体通过这种碰撞可传递能量，其中任何一个分子运动方向和速率大小都是不断变化的，这就是杂乱无章的气体分子热运动。

（3）从总体上看气体分子沿各个方向运动的机会均等，因此对大量分子而言，在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的。

（4）大量气体分子的速率是按一定规律分布，呈“中间多，两头少”的分布规律，且这个分布状态与温度有关，温度升高时，平均速率会增大。

今天我们就是要从气体分子运动的这些特点和规律来解释气体实验定律。

（二）教学过程设计

1．关于气体压强微观解释的教学

首先通过设问和讨论建立反映气体宏观物理状态的温度（T）、体积（V）与反映气体分子运动的微观状态物理量间的联系：

温度是分子热运动平均动能的标志，对确定的气体而言，温度与分子运动的平均速率有关，温度越高，反映气体分子热运动的平均速率

体积影响到分子密度（即单位体积内的分子数），对确定的一定质量的理想气体而言，分子总数N是一定的，当体积为V时，单位体积内

n越小。

然后再设问：

气体压强大小反映了气体分子运动的哪些特征呢？

这应从气体对容器器壁压强产生的机制来分析。

先让学生看用计算机模拟气体分子运动撞击器壁产生压强的机制：

首先用计算机软件在大屏幕上显示出如图1所示的图形：

向同学介绍：

如图所示是一个一端用活塞（此时表示活塞部分的线条闪烁3～5次）封闭的气缸，活塞用一弹簧与一固定物相连，活塞与气缸壁摩擦不计，当气缸内为真空时，弹簧长为原长。

如果在气缸内密封了一定质量的理想气体。

由于在任一时刻气体分子向各方向上运动的分子数相等，为简化问题，我们仅讨论向活塞方向运动的分子。

大屏幕上显示图2，即图中显示的仅为总分子数的合，（图中显示的“分子”暂呈静态）先看其中一个（图2中涂黑的“分子”闪烁2～3次）分子与活塞碰撞情况，（图2中涂黑的“分子”与活塞碰撞且以原速率反弹回来，活塞也随之颤抖一下，这样反复演示3～5次）再看大量分子运动时与活塞的碰撞情况：

大屏幕上显示“分子”都向活塞方向运动，对活塞连续不断地碰撞，碰后的“分子”反弹回来，有的返回途中与别的“分子”相撞后改变方向，有的与活塞对面器壁相碰改变方向，但都只显示垂直于活塞表面的运动状态，而活塞被挤后有一个小的位移，且相对稳定，如图3所示的一个动态画面。

时间上要显示15～30秒定格一次，再动态显示15～30秒，再定格。

得出结论：

由此可见气体对容器壁的压强是大量分子对器壁连续不断地碰撞所产生的。

进一步分析：

若每个分子的质量为m，平均速率为v，分子与活塞的碰撞是完全弹性碰撞，则在这一分子与活塞碰撞中，该分子的动量变化为2mv，即受的冲量为2mv，根据牛顿第三定律，该分子对活塞的冲量也是2mv，那么在一段时间内大量分子与活塞碰撞多少次，活塞受到的总冲量就是2mv的多少倍，单位时间内受到的总冲量就是压力，而单位面积上受到的压力就是压强。

由此可推出：

气体压强一方面与每次碰撞的平均冲量2mv有关，另一方面与单位时间内单位面积受到的碰撞次数有关。

对确定的一定质量的理想气体而言，每次碰撞的平均冲量，2mv由平均速率v有关，v越大则平均冲量就越大，而单位时间内单位面积上碰撞的次数既与分子密度n有关，又与分子的平均速率有关，分子密度n越大，v也越大，则碰撞次数就越多，因此从气体分子动理论的观点看，气体压强的大小由分子的平均速率v和分子密度n共同决定，n越大，v也越大，则压强就越大。

2．用气体分子动理论解释实验三定律

（1）教师引导、示范，以解释玻意耳定律为例教会学生用气体分子动理论解释实验定律的基本思维方法和简易符号表述形式。

范例：

用气体分子动理论解释玻意耳定律。

一定质量（m）的理想气体，其分子总数（N）是一个定值，当温度（T）保持不变时，则分子的平均速率（v）也保持不变，当其体积（V）增大几倍时，则单位体积内的分子数（n）变为原来的几分之一，因此气体的压强也减为原来的几分之一；反之若体积减小为原来的几分之一，则压强增大几倍，即压强与体积成反比。

这就是玻意耳定律。

书面符号简易表述方式：

小结：

基本思维方法（详细文字表述格式）是：

依据描述气体状态的宏观物理量（m、p、V、T）与表示气体分子运动状态的微观物理量（N、n、v）间的相关关系，从气体实验定律成立的条件所述的宏观物理量（如m一定和T不变）推出相关不变的微观物理量（如N一定和v不变），再根据宏观自变量（如V）的变化推出有关的微观量（如n）的变化，再依据推出的有关微观量（如v和n）的变与不变的情况推出宏观因变量（如p）的变化情况，结论是否与实验定律的结论相吻合。

若吻合则实验定律得到了微观解释。

（2）让学生体验上述思维方法：

每个人都独立地用书面详细文字叙述和用符号简易表述的方法来对查理定律进行微观解释，然后由平时物理成绩较好的学生口述，与下面正确答案核对。

书面或口头叙述为：

一定质量（m）的气体的总分子数（N）是一定的，体积（V）保持不变时，其单位体积内的分子数（n）也保持不变，当温度（T）升高时，其分子运动的平均速率（v）也增大，则气体压强（p）也增大；反之当温度（T）降低时，气体压强（p）也减小。

这与查理定律的结论一致。

用符号简易表示为：

（3）让学生再次练习，用气体分子动理论解释盖·吕萨克定律。

再用更短的时间让学生练习详细表述和符号表示，然后让物理成绩为中等的或较差的学生口述自己的练习，与下面标准答案核对。

一定质量（m）的理想气体的总分子数（N）是一定的，要保持压强（p）不变，当温度（T）升高时，全体分子运动的平均速率v会增加，那么单位体积内的分子数（n）一定要减小（否则压强不可能不变），因此气体体积（V）一定增大；反之当温度降低时，同理可推出气体体积一定减小。

这与盖·吕萨克定律的结论是一致的。

用符号简易表示为：

（三）课堂小结

1．本节课我们首先明确了气体状态参量与相关的气体分子运动的微观物理量间的关系着重从气体分子动理论的观点认识到气体对容器壁的压强是大量分子连续不断地对器壁碰撞产生的，且由分子的平均速率和分子密度共同决定其大小。

2．本节课我们重点学习了用气体分子动理论的观点来解释气体三个实验定律的方法。

五、说明

1．本节课设计用计算机模拟气体分子对器壁碰撞而产生压强是为了使学生有一点感性认识，帮助学生想象，其中有两点需要说明，一是弹簧的形变（活塞的位移）说明活塞受到了压力，二是图中所示的“分子”数只是示意图，其“大量”的含义是无法（也没必要）用具体图形表示。

2．本节课用气体分子动理论解释实验定律的侧重点在于教会学生“解释”的方法，它是一种从宏观到微观，又由微观到宏观的有序而又严密的推理。

因此对三个定律解释方式是先教师示范，讲清方法，再让学生独立思考，自行体验，最后反复练习，熟练掌握。

既采用详细表述又用符号简易表示，其目的也是为了训练学生既严密又简练的逻辑思维。

3．由于温度只是气体分子平均动能的标志，它与分子平均速率v只能推出定性的相关关系，中学阶段无法得到定量的相关关系，因此对查理定律和盖·吕萨克定律也只能进行定性解释，不能定量的推出正比关系。