人教版高中物理必修課3.5力的分解教學設計
教材及學習情況分析
力學是高中物理教學的重點之一，學好力學知識不僅是解決力問題的基礎，也是進一步學習其他物理知識的基礎。在力學中，力的分解是分析和解決力問題的基本方法。如何學好力的分解知識，正確掌握力的分解方法，對于大多數剛進入高一的學生來說是一個難題。造成困難的原因有：一是不知道怎樣分解一個力；二是不清楚分解后的分力與合力之間的關系。因此，教師在教學中要處理好這兩個問題，從一開始就引導學生正確掌握力的分解方法。
設計思路
（1）灌輸物理中等效替代的思想和研究方法。通過力的合成的學習，學生基本了解了力的特性和力矢量的平行四邊形規律，知道了合力、分力的概念高中物理必修一復習視頻，以及等效和替代的思想。學生對力分解的意義和所遵循的規律比較容易接受，但對按效應分解力的方法理解起來比較困難。本課增加了許多活動讓學生參與，通過親身體驗力的效應，增強學生對按效應分解力方法的理解，激發學生的學習興趣，培養學生動手操作、分析實際問題、總結問題的能力。
（2）體現“從生活到物理，從物理到社會”的理念。充分發揮多媒體的作用，通過展示、分析日常生活中的力的分解現象，讓學生獲得豐富的感性認識，引發學生的認知沖突，讓學生感受到物理與日常生活的緊密聯系，培養學生觀察生活現象的習慣，用物理語言解釋生活現象高中物理必修一復習視頻，提高學生提出問題、解決實際問題的能力。
教學目標
知識和技能
（1）理解力分解的概念及其遵循的規律，知道力分解是力合成的逆操作。
（2）初步掌握由力的效應確定力的方法，并能運用力分解的知識解決實際問題。
過程和方法
（1）學習物理學的研究方法，體會等效替代的思想。
（2）參加探索性實驗，嘗試運用所學知識解決實際問題，培養學生的分析能力和綜合能力。
情感態度和價值觀
（1）通過協作探究的過程，學生理解科學探究中“等價替代”的概念，培養對科學的好奇心和求知欲。
（2）關注物理與生活的聯系，感受理論與實踐的關系、物理世界與物理世界的和諧聯系。
應用平行四邊形力的定律，根據力的作用將力分解。
教學困難
力的作用效果的確定及力的分解。
教學法
分析日常現象，提出問題，引導探索、實踐體驗、討論交流，并用物理語言描述力的分解方法。
教學輔助工具
掛鉤、橡皮筋、帶扎帶的鉛筆、DIS實驗設備、投影儀、繩索和多媒體課件。
教學過程
介紹新課程
學生活動：兩個男孩和一個女孩，“誰是強人？”
激活課堂
過渡介紹：學完今天的課文，我們就知道答案了
黑板：力量的分解
新課程教學：
回顧并回顧知識的綜合
（復習、準備）什么是合力？什么是分力？什么是力的合成？力的合成遵循什么規律？
學生回答：
萃取力的分解概念
黑板1. 尋找已知力的分量稱為力分解。
引導學生：推理力的分解是力的合成的逆運算，力的分解也遵循平行四邊形法則
黑板寫2.力的分解遵循平行四邊形規則。
教師活動：以已知力F為對角線，畫出一個平行四邊形，與力F共點的兩條鄰邊就是力F的兩個分力。
老師問：在沒有任何限制的情況下，一個已知力的分解方法有多少種？
學生活動：分解研究計劃中已知力F。
學生回答：一條對角線可以組成無數組平行四邊形，一個力可以分解成無數組不同的分力。
老師強調：力的分解雖然是力的合成的逆運算，但是兩個已知力的合力是唯一的，而已知力的分解卻是任意的。
老師問：怎樣分解已知的力？
理論上力的分解是任意的，實際問題中力的作用往往是確定的，我們可以根據力的實際作用來確定兩個分力的方向，并得到唯一的解。
案例分析，探索力量分解方法
顯示圖片：路上一個人拉的行李箱
老師問：人把行李箱斜向上拉，這個拉力會產生什么影響？
學生們交換答案：將盒子向前拉，使其向前移動。
老師指導：如果拉力很大怎么辦？
學生回答：我能舉起箱子
所以人對行李箱施加向上的拉力，會產生兩個效果，一個是拉動行李箱向前的效果，一個是將行李箱向上抬起的效果。
建模：水平面上的物體受到向上的拉力F。
教師引導分析：這個拉力產生兩個作用，拉物體向前，將物體向上舉起。我們可以用一個水平向前的力和一個垂直向上的力來實現這個效果。這兩個力可以等效地代替拉力F。那么這兩個力就是拉力F的兩個分量。因此，我們將拉力F分解為水平和垂直方向。請學生在學習計劃中畫出拉力F的兩個分量。
學生活動：根據平行四邊形規則繪畫
教師活動：巡視、指導學生繪畫、使用投影儀展示學生繪畫成果、點評、糾正錯誤。
在黑板上畫出力F的分量
老師提問：若拉力F與水平方向的夾角為θ，求兩個分力的大小。
引導學生利用三角函數求力的分量
剛才我們觀察了水平面上的物體。現在我們來觀察傾斜面上的物體。
例題分析：斜面上物體所受重力的分解
老師問：當小球在斜面與擋板之間靜止不動時，物體的重力有什么影響？
演示實驗：DIS實驗，斜面上物體所受重力的分解實驗
首先介紹實驗裝置，將重物放在實驗裝置上，讓學生觀察實驗現象。實驗現象反映了引力的哪些影響？
學生解答：重力產生兩種作用，一是物體沿斜面向下壓擋板，二是物體對斜面施加壓力。
教師指導：我們可以利用沿斜面向下的力和垂直于斜面向下的力來實現這一效果。這兩個力可以等效代替重力G，即重力G的兩個分量。因此，我們將重力分解為兩個方向：沿斜面向下和垂直于斜面向下。請在學習計劃上畫出重力的兩個分量。
學生活動：在學習計劃中分解重力 G
教師活動：巡視檢查學生的繪畫作品留學之路，展示成果，進行點評，并在黑板上畫出重力分解圖
老師提問：設斜面的傾斜角為θ，能求出兩個分力的大小嗎？
老師指導學生：結合數學知識求出分力的大小
老師提問：請討論重力的兩個分力與斜面的傾斜角θ的關系。
同學交流：我們可以得出，斜面的傾斜角θ越大，則重力沿斜面向下的分力越大，垂直于斜面的分力越小。
教師活動：利用DIS實驗驗證此結論，改變斜面的傾斜角度，讓學生觀察實驗現象
老師問：請根據這個結論解釋一下生活中的一個現象：為什么高大的橋梁需要有很長的引橋？
學生活動：在老師的指導下，用物理語言描述分析過程。
高大的橋梁，為了減小橋面傾斜角度，往往都建有很長的引橋，θ越小，重力沿斜面向下的分力越小，上橋時的阻礙就越小，上橋就比較容易，下橋時速度也不會很快，保證了行車的安全。
過度介紹：力的分解在生活中有很多應用，除了橋梁，我們經常會看到塔吊模型，三角支架懸掛物體。
展示圖片：塔吊模型、三腳架支撐
老師問：支架上掛的重物對支架有什么影響？
案例研究：力對三腳架的影響
我們可以模擬支架，親自體驗一下
學生活動：用系有繩子的鉛筆模擬三角形支架，并在其上懸掛鉤重物，體驗鉤重物對支架拉力的影響。
要求學生分享體驗后的感受
學生回答：手掌感受到壓力，手指感受到張力。
教師指導學生：通過經驗，我們知道，掛鉤在支架上的拉力有兩個作用，一個是沿桿的BC方向擠壓桿的作用，另一個是沿繩的AB方向拉動繩子的作用。這樣，可以將作用換成沿桿的BC方向向左作用的力和一個沿繩的AB方向拉動繩子的作用力。這兩個力就是掛鉤拉力F的兩個分量。因此，我們把拉力F分解在桿的BC方向和繩子的AB方向。請在學案上畫出拉力F的分量。
學生活動：利用平行四邊形規則在學習計劃上畫一個圖，并找出分力的大小。
教師活動：巡視、指導、投影學生繪畫成果、點評，并在黑板上畫出張力F的分解圖
通過以上三個例子的分析，請您總結一下，在實際問題中，我們如何分解一個力？力分解的依據是什么？力分解的一般步驟是什么？
學生總結：實際問題中，力的分解通常是根據力所產生的實際效應來進行的。
黑板：3.通常一個力量是按照它產生的實際效應來分解的。
力的分解步驟：a.根據力的作用效果，確定兩個分力的方向；
b.按平行四邊形法則作出兩個力的分力；
c. 利用數學知識求出兩個力分量的大小；
解決真正的問題
一根細繩中間懸掛著一個鉤子，鉤子對繩子的拉力有什么影響？這個力該如何分解？
請使用橡皮筋代替細繩來掛掛鉤并提出問題
a.感受一下鉤子對橡皮筋向下拉有什么影響？
b.鉤子對皮筋的向下拉力分解到哪個方向？
c. 在研究平面圖上畫出張力 F 的兩個分量？
d. 通過畫圖，探究當兩根繩索之間的角度增加時，兩個分力如何變化。
學生活動：通過經驗，找出兩個分力的方向，將力F分解，通過畫圖，找出隨著兩根繩索之間夾角的增大，兩個分力也增大。
結論：當合力一定時，兩個力之間的夾角越大，兩個力就越大，如果夾角接近1800，兩個力就會變得非常大。
學生活動：用橡皮筋掛在掛鉤上，嘗試增加橡皮筋之間的角度，體驗橡皮筋拉力的變化
老師提問：你感受到了什么？你觀察到了什么？
學生回答：我感覺手上的力量增加了，并且發現橡皮筋變長了。
呼應課前玩的游戲：請用今天學到的知識，解釋課前玩的游戲的現象
課程總結：
字體設計
1. 尋找已知力的分量稱為力分解。
2.力的分解遵循平行四邊形規則。
3.力量通常按照其影響進行分解。
作業：課本第66頁，課后練習1、2、3
教學反思
1. 為什么要教授“力分解”？
1、分解是解決高中物理復雜問題的重要方法，分解的等效替代思想為解決其他同類物理問題奠定了科學的思維和方法基礎。
2、為位移、速度、加速度等矢量的分解打下基礎。
3. 加深對向量運算所遵循的一般規律“平行四邊形規律”的理解。
2.對本堂課教學效果的反思
效應一——學以致用：通過學習、討論、觀察、思考，明確根據力的實際效應確定兩分力方向的基本思路。學會利用平行四邊形定則畫力圖，運用數學知識計算分力的大小。運用所學知識解決觀察到的現象。
效果二——培養能力：在演示實驗中培養學生觀察、總結實驗的能力；在學生分組實驗、探究性實驗中培養學生實驗設計和操作的能力；在討論實際問題中培養學生物理建模、數學建模和解決問題的能力。
效果三——提高你的水平：注意在實際問題的討論中形成問題意識和條件意識，通過對具體問題的理解逐漸養成自主學習的習慣。
總體效果：逐步培養學生發現問題、制定解決方案、解決問題、交流、評價等主動學習習慣。
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