<運(yùn)動(dòng)的合成與分解>教學(xué)設(shè)計(jì)摘要:本設(shè)計(jì)采用情景式與探究式教學(xué)法，以碼頭設(shè)計(jì)實(shí)例和學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)引入，以分析分析分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng)為切入點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生逐漸了解運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性,獨(dú)立性和等效性,進(jìn)而使學(xué)生掌握平行四邊形這種運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法。之后，再結(jié)合實(shí)例展開(kāi)教學(xué)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)的合成與分解相關(guān)知識(shí)的理解、應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力。關(guān)鍵字:運(yùn)動(dòng)的合成與分解獨(dú)立性內(nèi)容出處:魯科版，物理必修2第3章第1節(jié)《運(yùn)動(dòng)的合成與分解》。2設(shè)計(jì)思想這節(jié)幾乎被公認(rèn)為比較難上的內(nèi)容之一,比較抽象,難以理解.本教材在本節(jié)設(shè)了兩個(gè)小節(jié)：1.運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性；2運(yùn)動(dòng)合成與分解的方法。第1小節(jié)通過(guò)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)引出分運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)之間相互獨(dú)立,互不影響。第二節(jié)通過(guò)以竹筏過(guò)溪為實(shí)例導(dǎo)出運(yùn)動(dòng)的合成與分解方法，平行四邊形定則。教材采用動(dòng)手實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生興趣，又采取演示實(shí)驗(yàn)增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，從視覺(jué)上幫助學(xué)生理解運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性。利用竹筏過(guò)溪生活事例幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)理解合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)遵從矢量運(yùn)算法則-平行四邊形法則，然后利用例題幫助學(xué)生鞏固平行四邊形法則的應(yīng)用。這樣的思路很好，但筆者認(rèn)為運(yùn)動(dòng)的關(guān)于運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生理解存在困難。需要借助其他的手段，比如頻閃照相機(jī)，記錄每時(shí)每刻的水平運(yùn)動(dòng)與拋體運(yùn)動(dòng)在水平方向的位移。另外這個(gè)實(shí)驗(yàn)直接引出曲線運(yùn)動(dòng),略顯過(guò)早,先讓學(xué)生接觸兩個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)的合成可以降低難度.因此采用人教版臘塊實(shí)驗(yàn)以替代該實(shí)驗(yàn),以該實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)引出等時(shí)性,獨(dú)立性和等效性,進(jìn)而導(dǎo)出運(yùn)動(dòng)合成與分解的方法。最后利用平行四邊形定則研究竹筏過(guò)溪問(wèn)題?！窘虒W(xué)目的】:知識(shí)與技能：1．在具體情景中，知道合運(yùn)動(dòng)、分運(yùn)動(dòng)分別是什么，知道其同時(shí)性和獨(dú)立性．2．知道運(yùn)動(dòng)的合成與分解，理解運(yùn)動(dòng)的合成與分解遵循平行四邊形定則．3．會(huì)用作圖和計(jì)算的方法，求解位移和速度的合成與分解問(wèn)題．過(guò)程與方法：1．通過(guò)觀察和思考演示實(shí)驗(yàn)，知道運(yùn)動(dòng)獨(dú)立性．學(xué)習(xí)化繁為筒的研究方法．2．掌握用平行四邊形定則處理簡(jiǎn)單的矢量運(yùn)算問(wèn)題．情感、態(tài)度與價(jià)值觀：1．通過(guò)觀察，培養(yǎng)觀察能力．2．通過(guò)討論與交流，培養(yǎng)勇于表達(dá)的習(xí)慣和用科學(xué)語(yǔ)言嚴(yán)謹(jǐn)表達(dá)的能力．【教學(xué)重點(diǎn)】:1．明確一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)可以等效為兩個(gè)簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)的合成或等效分解為兩個(gè)簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)．2．理解運(yùn)動(dòng)合成、分解的意義和方法．【教學(xué)難點(diǎn)】:1．分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性和獨(dú)立性．2．應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成和分解方法分析解決實(shí)際問(wèn)題．教學(xué)過(guò)程1導(dǎo)入(教師活動(dòng))物理跟我們的生活非常接近。我們的生活中有很多地方都是物理知識(shí)的應(yīng)用。我們來(lái)看生活中的一個(gè)實(shí)例，某名城臨長(zhǎng)江，在長(zhǎng)江邊有三個(gè)碼頭，成品字形布置.為什么要做三個(gè)碼頭,而不面對(duì)面的放置兩個(gè)?通過(guò)情景實(shí)例,設(shè)置疑問(wèn),激發(fā)學(xué)生的興趣點(diǎn)。2新課推進(jìn)小實(shí)驗(yàn)同桌的兩位同學(xué)互相配合，甲同學(xué)拿出一支筆和一把直尺，乙同學(xué)拿出一張空白作業(yè)紙，把紙放在桌上，直尺輕輕壓在上邊（如圖1），保證紙能從直尺下面拉出，甲同學(xué)用筆沿直尺向下勻速畫(huà)線，同時(shí)，乙同學(xué)沿水平方向勻速拉出白紙，要求大家在做的時(shí)候要閉上眼睛。得到的圖形會(huì)是怎么樣的圖形?如果乙同學(xué)不拉紙張,甲同學(xué)向下劃線,得到的圖形是怎么樣的?如果甲同學(xué)只把筆按住不向下劃,而乙同學(xué)拉紙,得到的圖形又是怎么樣的?教師引導(dǎo)甲和乙相互配合得到的圖形與甲和乙單獨(dú)運(yùn)動(dòng)得到的圖形不一樣。只有甲運(yùn)動(dòng),得到的是向下的直線,只有乙運(yùn)動(dòng),得到的是水平的直線.而兩人一起合作,得到的是一條傾斜的線.這條傾斜的線是水平方向和豎直方向共同的作用效果.如果一個(gè)物體同時(shí)參與了幾個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng),而實(shí)際發(fā)生的運(yùn)動(dòng)成為這幾個(gè)運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng).那同時(shí)參與的這幾個(gè)運(yùn)動(dòng)就叫成為分運(yùn)動(dòng)。離開(kāi)了分運(yùn)動(dòng),合運(yùn)動(dòng)將不存在。如果我們已知分運(yùn)動(dòng)求合運(yùn)動(dòng),叫做運(yùn)動(dòng)的合成.已知合運(yùn)動(dòng)求分運(yùn)動(dòng),就叫做運(yùn)動(dòng)和分解.(板書(shū),另附標(biāo)題板書(shū))問(wèn)題:剛才許多同學(xué)相互配合做出的圖線各種各樣都有,假設(shè)甲同學(xué)和乙同學(xué)都是能夠控制得很好,都能保證拉紙和劃線都是勻速直線運(yùn)動(dòng),大家預(yù)測(cè)一下得到的圖線應(yīng)該是怎么樣?學(xué)生答:直線.教師:真實(shí)情況是不是這樣？還需要另外一個(gè)更加精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)下，實(shí)驗(yàn)需要很好的控制水平和豎直方向的運(yùn)動(dòng)均為勻速直線直線運(yùn)動(dòng)。大家認(rèn)真觀察下,合成出來(lái)的運(yùn)動(dòng)是不是就是一條直線了.現(xiàn)有一根玻璃管,玻璃管內(nèi)放有一個(gè)紅臘塊,將玻璃管導(dǎo)致會(huì)向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。另外玻璃管放置在水平導(dǎo)軌上，紅蠟塊可隨玻璃一起在導(dǎo)軌上做水平方向上勻速直線運(yùn)動(dòng)。請(qǐng)大家認(rèn)真觀察視頻。（播放視頻紅蠟塊的運(yùn)動(dòng)）（1）播放視頻紅蠟塊的運(yùn)動(dòng)紅蠟塊沿玻璃管勻速上升，做勻速直線運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，將玻璃管水平向右勻速移動(dòng)。仔細(xì)觀察紅蠟塊的運(yùn)動(dòng)。觀察到它是向斜向右上方移動(dòng)的，由A運(yùn)動(dòng)到C。（2）分析：紅蠟塊可看成是同時(shí)參與了下面兩個(gè)運(yùn)動(dòng)：在玻璃管中豎直向上的運(yùn)動(dòng)（由A到B）和隨玻璃管水平向右的運(yùn)動(dòng)（由A到D）。紅蠟塊實(shí)際發(fā)生的運(yùn)動(dòng)（由A到C）是這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)合成的結(jié)果。AC為直線，并且仔細(xì)觀察軌跡，相同時(shí)間，蠟塊的運(yùn)動(dòng)位移基本一樣。因此，可以認(rèn)定蠟塊的運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)。的確跟之前預(yù)測(cè)的一樣.相對(duì)地面是一條斜線.是水平方向運(yùn)動(dòng)和豎直方向運(yùn)動(dòng)合成的結(jié)果。問(wèn)題一,如果蠟塊同時(shí)參與水平和豎直方向的運(yùn)動(dòng).那么實(shí)際的合運(yùn)動(dòng)軌跡是一條傾斜的直線.如果中途讓導(dǎo)軌停止運(yùn)動(dòng).此時(shí)臘塊的運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)如何改變?答:重新變成了一條向上的直線.問(wèn):合運(yùn)動(dòng)還存在嗎?答:不存在。問(wèn)：所以,分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng)有什么樣的特點(diǎn)？（留時(shí)間給學(xué)生思考和討論）答：分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng)同時(shí)存在,同時(shí)消失.教師：這個(gè)就叫做運(yùn)動(dòng)的合成的等時(shí)性.(板書(shū)).分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng)同時(shí)存在同時(shí)消失，也就是分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間相等.因此知道了其中一個(gè)分運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,也就知道了另外的分運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和合運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。因此,臘塊從A到C的時(shí)間就應(yīng)該等于水平導(dǎo)軌不動(dòng)時(shí)臘塊從低端上升到頂端的時(shí)間.問(wèn)題二,如果我們嘗試著把下面的導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)調(diào)整為勻加速直線運(yùn)動(dòng),同學(xué)們猜想一下實(shí)際的運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)是什么樣子?學(xué)生答:曲線.教師問(wèn):會(huì)影響臘塊豎直方向的運(yùn)動(dòng)嗎?答:會(huì)。教師：我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)觀察下.觀看實(shí)驗(yàn).教師解釋:這是間隔相同的時(shí)間,臘塊的運(yùn)動(dòng)軌跡。大家觀看一下實(shí)際的軌跡在水平和豎直方向的投影。大家看一下有什么發(fā)現(xiàn)？答：水平方向相同時(shí)間的投影距離越來(lái)越大。而在豎直方向上投影的距離幾乎不變。問(wèn)：那物體在水平和豎直方向上參與了什么運(yùn)動(dòng)？答：水平方向上做加速運(yùn)動(dòng),豎直方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。教師：相同的時(shí)間內(nèi)臘塊的位移不斷增大,符合加速的特點(diǎn).相同時(shí)間內(nèi),臘塊在豎直方向的位移是相同的，也符合勻速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。那水平方向上的運(yùn)動(dòng)發(fā)生改變時(shí)有沒(méi)有改變豎直方向上的運(yùn)動(dòng)?學(xué)生答:沒(méi)有。教師：那反過(guò)來(lái)，豎直方向上的運(yùn)動(dòng)是否會(huì)影響水平方向上的運(yùn)動(dòng)？學(xué)生答：也不會(huì)。教師：水平方向和豎直方向上好象是？學(xué)生答：互不影響，互不干擾。教師點(diǎn)評(píng)：玻璃管做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),臘塊在豎直方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng).玻璃管做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),臘塊在豎直方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng).所以臘塊在水平方向的運(yùn)動(dòng)并沒(méi)有改變臘塊豎直方向上的運(yùn)動(dòng).那么反過(guò)來(lái),臘塊豎直方向上的運(yùn)動(dòng)會(huì)改變它水平方向的運(yùn)動(dòng)嗎?不會(huì).這種特性就稱為運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性.一個(gè)物體同時(shí)參與幾個(gè)運(yùn)動(dòng),其中任一個(gè)運(yùn)動(dòng)并不會(huì)因?yàn)槠渌\(yùn)動(dòng)而有所改變。合運(yùn)動(dòng)就是這些相互獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)的疊加,這就是運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性原理.(板書(shū))獨(dú)立性:各分運(yùn)動(dòng)互不干擾,互不影響.教師：蠟塊同時(shí)參與了水平和豎直方向上的運(yùn)動(dòng)，其實(shí)際的運(yùn)動(dòng)是沿AC方向上的運(yùn)動(dòng)。如果我們直接將蠟塊從A勻速移動(dòng)到C。兩種方式效果一樣嗎？學(xué)生答：是一樣的。教師：這就稱為等效性。各分運(yùn)動(dòng)共同作用的效果,與合運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)效果一樣。分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng)可以等效替代?我們?cè)?jīng)在什么地方學(xué)過(guò)等效替代?學(xué)生答:力的合成與分解。教師：力的合成與分解也會(huì)涉及力和力之間的運(yùn)算。那力和力之間的運(yùn)算遵從什么法則.學(xué)生答:矢量運(yùn)算法則—平行四邊形法則.教師:我們今天學(xué)到的運(yùn)動(dòng)涉及到物理量有位移,有速度.它們也是矢量,也有等效替代關(guān)系,它們是否也遵循矢量運(yùn)算法則了?大家觀察下,臘塊在水平和豎直方向上的分位移,與AC方向上的合位移。臘塊在水平方向的位移為S1,在豎直方向的位移為S2，利用矢量運(yùn)算法則作出的合位移，和蠟塊的實(shí)際軌跡吻合嗎?學(xué)生答：吻合。教師歸納：(板書(shū))運(yùn)動(dòng)的合成與分解都遵從矢量運(yùn)算的平行四邊形法則.對(duì)于我們研究運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題的幾個(gè)基本物理量,位移,速度,加速度都是適用的.以前研究力平行四邊形規(guī)則的規(guī)律也都適用.三、課堂例題（運(yùn)動(dòng)的合成與分解解決實(shí)際問(wèn)題）（閱讀課本）1.降落傘下落一段時(shí)間后的運(yùn)動(dòng)近似是勻速的。沒(méi)有風(fēng)的時(shí)候,跳傘員著地的速度是5m/s?，F(xiàn)在有風(fēng),風(fēng)使它以4m/s的速度沿水平方向向東移動(dòng),問(wèn)跳傘員將以多大的速度著地?這個(gè)速度的方向怎樣？解:建立水平向東和豎直方向的坐標(biāo)系，作出兩個(gè)分速度矢量的示意圖，利用平行四邊形法則和勾股定理求得設(shè)著地速度方向與豎直方向的夾角為θ查三角函數(shù)表最后，我們來(lái)看看上課前我們的問(wèn)題？為什么某城需要在江邊建三個(gè)碼頭而不是兩個(gè)了?請(qǐng)學(xué)生分組討論然后請(qǐng)代表回答.四、課堂小結(jié)：1.物體的合運(yùn)動(dòng)為實(shí)際運(yùn)動(dòng)，組成合運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)運(yùn)動(dòng)稱為分運(yùn)動(dòng)。2.運(yùn)動(dòng)的合成與分解遵循平行四邊形定則。合運(yùn)動(dòng)為平行四邊形的對(duì)角線，分運(yùn)動(dòng)為兩鄰邊。3.合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)之間的三個(gè)關(guān)系：獨(dú)立性、等時(shí)性、等效性。4.學(xué)到的思維方法:對(duì)于復(fù)雜的問(wèn)題我們可以用等效的思想化繁為簡(jiǎn),化曲為直。五、板書(shū)：運(yùn)動(dòng)的合成與分解1.