學(xué)案問(wèn)題引領(lǐng)導(dǎo)學(xué)

馮桂英 王創(chuàng)生

【教材分析】

本節(jié)內(nèi)容在物理學(xué)中具有承上啟下的作用，前接三種常見(jiàn)的力，后起力的分解。力的合成中所蘊(yùn)藏的“等效思想”是解決力學(xué)問(wèn)題的一個(gè)重要方法，也是學(xué)習(xí)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的基礎(chǔ)思想之一。平行四邊形定則是中學(xué)階段矢量運(yùn)算的基本法則，對(duì)理解以后運(yùn)動(dòng)的合成、場(chǎng)的疊加等起著重要作用。

【學(xué)情分析】

學(xué)生在初中學(xué)習(xí)了同一直線上力的合成，算術(shù)運(yùn)算法則在頭腦中已成定式，要想直接過(guò)渡到互成角度的力的合成，遵循平行四邊形定則的矢量運(yùn)算，這給本節(jié)課的教學(xué)帶來(lái)了困難。通過(guò)本節(jié)探究性實(shí)驗(yàn)，再加上課本中“建議虛線的箭頭端分別與兩個(gè)合力的箭頭端連接”等話語(yǔ)突破學(xué)生的思維障礙，力爭(zhēng)突破原有思維。

【教學(xué)目標(biāo)】

1.知識(shí)與技能

（1）理解合力、分力、力的合成。

（2）掌握力的平行四邊形定則，會(huì)用作圖法求共點(diǎn)力的合力。

（3）知道合力的大小與分力間夾角的關(guān)系。

2.過(guò)程與方法

（1）通過(guò)合力與分力概念的建立過(guò)程，體會(huì)物理學(xué)中常用的研究方法──等效替代法。

（2）通過(guò)探究求互成角度的兩個(gè)力合力方法的過(guò)程，體會(huì)邏輯和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的科學(xué)方法。

3.情感態(tài)度與價(jià)值觀

培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力和科學(xué)研究的態(tài)度。

【教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)】

1.合力與分力的概念及其等效替代關(guān)系。

2.平行四邊形定則的探究過(guò)程及其結(jié)論。

3.平行四邊形定則及其簡(jiǎn)單應(yīng)用。

【教學(xué)用具】

鉤碼（若干）、滑輪（兩個(gè)）、三角板、量角器、鉛筆。

【教學(xué)過(guò)程】

一、情境導(dǎo)入，激發(fā)興趣

【展示】請(qǐng)兩位瘦小的同學(xué)到講臺(tái)前抬起一桶水；然后讓一位高大的同學(xué)自己提起這一桶水。

【思考】?jī)纱翁崴倪^(guò)程，作用效果是否相同？

學(xué)生通過(guò)實(shí)踐體驗(yàn)，感悟等效思想。

【思考】生活中還有哪些事例是說(shuō)明一個(gè)力與幾個(gè)力的作用效果相同？請(qǐng)舉例。

小組討論，再讓一兩組同學(xué)回答，既體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，又可提高學(xué)生自主思考和語(yǔ)言表達(dá)能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

二、新課教學(xué)

1.教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材P61～P62，理解力的等效替代、合力和分力。

強(qiáng)調(diào)：合力為等效假想力，分力為實(shí)際存在力。

【提出問(wèn)題】

如果兩個(gè)力方向相同，如何求合力？如果兩個(gè)力方向相反，如何求合力？

【提出問(wèn)題】

如果兩個(gè)力既不同向也不是反向，而是成一定的夾角，其合力會(huì)如何？

2.【實(shí)驗(yàn)探究】

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模撼梢欢ǖ膴A角的兩個(gè)力的代數(shù)和與合力大小是否相等？

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：學(xué)生閱讀教材P62“實(shí)驗(yàn)”部分，根據(jù)提供的器材（鉤碼、滑輪、圖釘、三角板、鉛筆）嘗試提出實(shí)驗(yàn)方案、步驟和相關(guān)觀察與記錄的數(shù)據(jù)。

如圖，利用鉤碼、細(xì)繩模擬提水過(guò)程。

讓學(xué)生改變角度再做幾次實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：成一定的夾角的兩個(gè)力的代數(shù)和與合力大小不相等，即F≠F1+F2。

【歸納總結(jié)】矢量既有大小又有方向，當(dāng)它們的方向互成某一角度時(shí)，合力大小不再等于兩分力大小之和。

【提出問(wèn)題】

根據(jù)模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，分力與合力可能存在什么關(guān)系？

分組實(shí)驗(yàn)探究

猜想與假設(shè)：力的合成還涉及力的方向問(wèn)題。

通過(guò)猜想引出課本的探究實(shí)驗(yàn)。學(xué)生通過(guò)模擬提水實(shí)驗(yàn)，養(yǎng)成有根據(jù)地進(jìn)行科學(xué)猜想與假設(shè)的習(xí)慣。

3.【實(shí)驗(yàn)探究】

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫Φ暮铣勺裱囊?guī)律。

【提出問(wèn)題】（1）在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中合力與分力等效的標(biāo)志是什么？

（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要記錄哪些數(shù)據(jù)？如何準(zhǔn)確直觀地描述力的大小和方向？

分析論證：學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究確定了兩個(gè)分力與合力，并且用力的圖示將它們表示出來(lái)后，交流實(shí)驗(yàn)中得到的圖形，猜想組成的圖形為平行四邊形。

【提出問(wèn)題】：怎么證明這個(gè)猜想呢？

【提示】借助尺子和量角器，利用初中幾何知識(shí)驗(yàn)證自己的猜想。

為了培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，改變懸掛的鉤碼個(gè)數(shù)，要求學(xué)生多做幾次實(shí)驗(yàn)，看看結(jié)論是否相同，分析交流。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，最后確認(rèn)，以?xún)煞至猷忂叺玫降乃倪呅蔚膶?duì)角線的長(zhǎng)度、方向，跟合力的大小、方向一致，即對(duì)角線與合力重合。

【歸納總結(jié)】?jī)蓚€(gè)力合成時(shí)，以表示這兩個(gè)力的線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就代表合力的大小和方向，這個(gè)法則叫做平行四邊形定則。

強(qiáng)調(diào)：物理學(xué)上任何一個(gè)規(guī)律的得出，并不是一兩節(jié)課的探究就可以總結(jié)。它是前人經(jīng)過(guò)多次精細(xì)實(shí)驗(yàn)最后確認(rèn)的。讓學(xué)生再次感知科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)家的艱辛付出。

注意：力的合成的平行四邊形法則，只適用于共點(diǎn)力。

【提出問(wèn)題】合力與分力夾角關(guān)系是什么？

4.【實(shí)驗(yàn)探究】

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模悍至1、F2大小不變，改變F1、F2的夾角為θ，合力如何變？

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：表示分力F1、F2處鉤碼的個(gè)數(shù)不變，減少表示合力F處鉤碼的個(gè)數(shù)，觀察F1、F2夾角θ的變化。

結(jié)論：（1）合力F隨著θ的增大而減小。

（2）當(dāng)θ=0°時(shí)，F(xiàn)有最大值Fmax=F1+F2

當(dāng)θ=180°時(shí)，F(xiàn)有最小值Fmin=|F1-F2|

（3）合力既可以大于，也可以小于或等于原來(lái)的任意一個(gè)分力。

編輯 魯翠紅