粤教版高一物理必修一3.4 力的合成与分解2

运用 DIS 探究《力的分解》教学设计 ——粤教版高中物理（必修 1）第三章第四节《力的合成与分解》 【教学内容分析】 1．《课程标准》要求：通过实验，理解力的合成与分解，用力的合成与分解分析日常生 活中的问题。 2．教材分析：粤教版高中物理（必修 1）第三章第四节《力的合成与分解》，教材严格 按照课程标准意图，用力的合成与分解分析日常生活中的问题。本节内容的学习需要两个课 时，第一课时重点探究力的合成及其合成法则——平行四边形定则。本节为第二课时，重点 分析了斜面上物体重力的分解及相关应用实例。 【教学对象分析】 1．学生在上一节已经通过“力的合成”学习了矢量相加的法则．而力的分解是力的合 成的逆运算，所以已有相关知识储备． 2．学生具备了一定的探究能力、逻辑思维能力、归纳演绎能力． 【教学目标】 1．知识与技能 （1）理解合力、分力概念； （2）掌握用力的作用效果判断分力方向，进而求解分力的方法； （3）会用力的分解知识分析日常生活中的问题． 2．过程与方法 （1）通过亲历《斜面上物体重力的分解》的全过程，进一步熟知科学探究的各环节； （2）感悟等效替代思想在力的分解中的应用； （3）初步掌握传感器、DIS（数字化信息系统）的操作和使用方法． 3．情感态度与价值观 （1）通过使用传感器和 DIS（数字化信息系统），增强数字化、信息化科学意识； （2）通过与同学的讨论、交流、合作，提高学生主动与他人合作的意识． （3）通过多媒体教学网络广播系统共享实验结果，享受分享和成功带来的喜悦、提高 学生合作共享意识． 【教学重点】 1．合力、分力概念； 2．用力的作用效果判断分力方向，进而求解分力的方法． 【教学难点】 1．DIS（数字化信息系统）的使用； 2．将实际问题转化为物理模型的思想与方法． 3、计算法求解分力过程中，相关数学知识的应用． 【教学策略设计】 1．《课程标准》要求：通过实验，理解力的合成与分解，用力的合成与分解分析日常生 活中的问题．这是采用传统教学手段一课时不可能实现的教学目标！ 而采用传感器和 DIS（数字化信息系统）获取实验数据，利用现代化信息技术，不仅大 大提高了课堂教学效率，而且增强了学生数字化、信息化科学意识． 2．重探究、巧串联：解决了实验探究与理论知识学习不能得兼的难题． 3．本节课采用小组合作形式，使学生通过与同学的讨论、交流、合作，提高学生主动 与他人合作的意识；通过多媒体教学网络广播系统共享实验结果，享受分享和成功带来的喜 悦、提高学生合作共享意识． 【教学设备】 25组友高《斜面上力的分解实验仪》、友高数字化实验系统、多媒体教学网络广播系统、 多媒体课件展示． 【教学过程】 情景引入 拖拉机对耙的拉力产生两个效果： 新课教学 1、分力：若几个力共同的作用效果与一个力的作用效果相同，就可以用这几个力代替 那一个力，这几个力就叫做那一个力的分力． 2、力的分解：求一个已知力的分力叫做力的分解． 3、力的分解是力的合成的逆运算，力的分解也遵守平行四边形定则． 4、同一个力 F 可以分解为无数对大小、方向不同的分力． 探究一：在实际的物理情景中，如何进行力的分解？ 因为  等效替代 分力 合力，这个等效指的是力的作用效果相同．．．．．．．．，所以力的分解时我们 F 根据力的作用效果．．．．．．进行分解． 解决引入时的课题，建构物理模型—— 建模：放在水平面上的物体受到一个斜向上方的拉力 F，这个力与水平方向成 角， 根据作用效果求这个力的两个分力． 变式：放在水平面上的物体受到一个斜向下方的推力 F，这个力与水平方向成 角，根 F 据作用效果求这个力的两个分力（ ） A．F1= Fcos ，方向水平向右 B．F1= Fsin ，方向水平向右 C．F2= Fsin ，方向竖直向下 D．F2= Fcos ，方向竖直向下 探究二：高大的跨江大桥两端都要造很长的引桥，这是为什么？ 1、提出问题: 高大的跨江大桥两端都要造很长的引桥，这是为什么？ 2、实验设计： （1）建构模型：斜面——物块模型 （2）实验装置：斜面上物体重力的分解 【教师】 在数字化时代，我们利用压力传感器、友高数字化实验系统替代台秤和手工记录来完 成此实验探究． 斜面上力的分解实验仪，其实验装置及原理图分别如甲、乙所示： 探头 a 探头b 甲 乙 数据采集器 该装置中，金属圆柱体 G为研究对象，其质量 m = 310 g，A、B为力传感器，小铜柱 a、 b为力传感器的探头．将金属圆柱体 G放在两探头之间，两探头受到的压力通过传感器、数 据采集器传输给计算机，显示在计算机显示器的表 1中，表中的负值表示力的方向（压力）． 【学生】 阅读《斜面上物体重力的分解》操作指南 【设计说明】 采用传感器和 DIS，提高效率，完成传统实验器材不可能完成之任务． 3、数据采集： （1）实验探究：斜面上物体重力的分解 【教师】 （1）指导学生打开软件、传感器调零，按操作指南要求收集数据、保存实验，暂不关 闭等待分享实验数据． （2）巡回指导 （3）利用多媒体网络广播系统了解各组实验进度情况． 【学生】分组实验 24套友高《斜面上力的分解实验仪》，分成 6个大组，每组 4台友高数字化实验系统， 同组成员相互协作，按照导学案上《斜面上物体重力的分解》操作指南要求，分别测量出不 同倾角下斜面上圆柱体重力的分力． （2）成果分享 【教师】通过广播系统向全体同学展示 6个小组实验结果 【学生】观察、对比、总结 4、结论评估 （1）数据分析 观察、分析数据表 1，可得出：金属圆柱体重力沿斜面向下的分力 FA随斜面倾角 的 增大而增大，垂直斜面向下的分力 FB随斜面倾角 的增大而减少． 表 2为本次实验数据的理论值． 【设计说明】 ①学会观察分析实验数据，总结实验规律； ②通过表 2自然衔接到理论探究． （2）理论探究：斜面倾角为 ，静止在斜面上的物体受到 竖直向下的重力作用，根据作用效果求重力的两个分力 （ ） A．FA = Gsin ，方向沿斜面向下 B．FA= Gcos ，方向沿斜面向下 C．FB= Gcos ，方向垂直斜面向下 D．FB = Gsin ，方向垂直斜面向下 5、拓展应用 （1）回扣跨江大桥问题： 【教师】 ①请分析斜面倾角变化时．分力 FA、FB的变化规律； ②跨江大桥为什么要建造很长的引桥？ 【学生】 ①当 角增大时，FA增大、FB减小；当 角减小时，FA减小、FB增大． ②车辆上桥时，分力 FA阻碍车辆前进；车辆下桥时，分力 FA使车辆运动加快． 为了行车方便与安全，要造很长的引桥，从而减小桥面的坡度． 【设计说明】 既解决了该课题，又学习和掌握了用力的作用效果判断分力方向，进而求解分力的方法． （2）知识辨析 【教师】 有人说，沿斜面向下运动的物体受 5个力的作用：重力、支持力、滑动摩擦力、使物体 沿斜面下滑的力 F1和使物体压紧斜面的力 F2 ．这种说法对吗？ 【学生】 错，分力和合力二者存在等效替代关系，不能同时考虑． 【设计说明】 在具体问题中，强化等效替代思想． 方法提炼 归纳总结：根据力的作用效果进行力的分解的基本思路 巩固练习、用力的分解知识解决实际问题 1、轻质三角支架 AOB，OB水平，在 O点悬挂一物体，物体对 O点有竖直向下的拉力 A F，根据作用效果求 F的两个分力大小（ ） A．F1= F/tan B．F1 = Ftan C．F2= F/sin D．F2= Fsin 【教师】请用身体的手臂和腰部构成三角支架，同学之间相互协作模拟施加压力，体验 O点受到压力后产生的作用效果！ 【学生】合作、游戏、体验 【设计说明】学生体验、用力的分解知识解决实际问题 2、两个人共同提一桶水，两人手臂间的夹角大些省力，还是小些省力？ 3、如果你是工程技术人员，在修建空中索道，处理缆绳时，是尽量绷直些好，还是松 弛些好？ 4、在晾晒衣物时，晾衣绳绷直些不易断，还是松弛些不易断？ 5、一辆汽车陷入泥坑中，现有一条较长的粗绳，汽车前方有一棵大树，请你利用力的 分解的知识想办法把车拉出泥坑． 课堂小结 作业布置 1、思维方法提炼：等效替代 2、知识小结 3、作业布置 课下思考：力的分解有唯一确定解的两种情况：（1）已知两个分力的方向；（2）？ 作业：课本 P66 1、2、3 设计意图：开放性作业，让学生带着问题出课堂．