【核心素养】3.4 力的合成 教学设计-2023-2024学年高一上学期物理教科版（2019）必修第一册

4．力的合成 ★教材分析 力的合成是教科版高中物理必修第一册《第三章 相互作用》主题二中力的合成和分解的内容。从本章的内容安排来看，主题一学习了力的表述、力的图示和三种常见的力（重力、弹力、摩擦力），主题三是共点力的平衡。学完三种力，紧接着学习力的合成与分解，探究矢量运算的平行四边形定则，最后通过共点力平衡做进一步的拓展应用。因此力的合成和分解起到承前启后的作用，是涉及共点力平衡应用的重要方法。 力的合成从高中阶段的物理知识学习来看，是对前面矢量内容的延续，同时也是后面矢量运算的基础。教材第一次出现矢量的概念在位移部分，借助位移，接触了矢量概念，并提出矢量运算的问题。速度和加速度是矢量，学习加速度方向与速度变化的方向渗透了同一直线上的矢量运算问题。相互作用主题一讲述力，力是矢量，主题二自然而然地引入力的合成与分解，得出平行四边形定则。相互作用主题三的共点力平衡，以及后面牛顿运动定律等都是力的合成与分解的实际应用。平行四边形定则是矢量遵循的共同运算定则，后面将学习的内容如动量、冲量、电场强度、磁感应强度等运算问题同样遵循平行四边形定则。 ★学情分析 学生对标量的加减比较熟悉，在初中已经学习过同一直线上的两力合成，学生的前概念中认为这种合成与标量的加减运算没有区别。在学习位移时，引入了矢量概念，指出了物理量分为标量和矢量，在位移那一节已经接触了矢量运算问题。学生一直以来都习惯于代数运算，对矢量运算特别不习惯。平行四边形定则是矢量运算的规则，因此力的合成是学生形成矢量运算的媒介。本节的探究实验是重要的内容，是学生接受矢量运算最符合认知规律的方法。通过探究不在同一直线上的两个力的合成规律，可以帮助学生理解和掌握矢量运算规律，同时促进学生核心素养的形成。 ★教学目标 1．物理观念。 根据生活情境理解等效替代的思想方法。 2．科学思维。 （1）从生活情境中的等效替代思想概括合力与分力、力的合成概念。 （2）通过生活事例建构共点力的模型。 （3）能运用分析综合、科学推理等科学思维解决探究实验过程中遇到的问题。 （4）从平行四边形定则迁移到三角形定则，用平行四边形定则导出特殊情形下同一直线上的力的合成规律，培养学生的创新能力。 3．科学探究。 （1）基于观察生活情境和自身经验对物理问题形成猜想与假设，建构物理实验模型，设计实验并制订方案。 （2）经历“探究两个互成角度的力的合成规律”实验过程，在探究过程中获取证据，基于证据得出互成角度的力的合成规律，并对结果进行交流、评估与反思。 4．科学态度与责任。 （1）在探究实验过程中要主动与人合作，基于证据发表观点，实事求是，遵循道德规范，培养科学精神。 （2）知道作图法中有很多规范，要按照规范作图，培养学生的科学态度。 ★教学重难点 重点：探究互成角度的力的合成规律，培养学生的科学思维。 难点：实验得到合力与分力的大小方向后，通过数形结合把抽象的力用力的图示形象地表示出来，寻找合力与分力之间遵循的规律。 ★设计思路 首先通过生活情境建立分力、合力与力的合成的概念，再通过实际事例建立共点力的概念，从同一直线上的力的合成规律引出不在同一直线上的两个力的合成规律，探究两个互成角度的合成规律，得出平行四边形定则和三角定则，最后利用例题掌握利用平行四边形定则求合力的方法。 ★教学媒体 多媒体课件。 ★教学过程 （一）创设生活情景，引出等效思想 教师：生活中常有这样的事例，一个大人提一桶水让这桶水在半空中处于静止状态，两个小孩一起提同一桶水也可以让这桶水处于静止状态，即两种方式都能让同一桶水处于平衡状态。生活中类似的事例还有很多，请同学们列举一些。 学生：举例说明。 教师： ... ...