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2019-2020年高中物理 第二章 力 第5節(jié) 力的合成教案 教科版必修1 【教學(xué)目標(biāo)】 1．知識與技能： （1）掌握力的平行四邊形定則，知道它是力的合成的基本規(guī)律。 （2）初步運用力的平行四邊形定則求解共點力的合力；能從力的作用效果理解力的 合成、合力與分力的概念。 （3）會用作圖法求解兩個共點力的合力；并能判斷其合力隨夾角的變化情況，掌握 合力的變化范圍，會用直角三角形知識求合力。 2．過程與方法： （1）能夠通過實驗演示歸納出互成角度的兩個共點力的合成遵循平行四邊形定則。 （2）培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力、物理思維能力和科學(xué)態(tài)度、觀察能力、分析能力、協(xié) 作能力、創(chuàng)新思維能力、表達能力。 （3）培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實驗、觀察實驗現(xiàn)象、探索規(guī)律、歸納總結(jié)的研究問題的方法的 能力。 3．情感、態(tài)度與價值觀： （1）培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力和科學(xué)研究的態(tài)度。 （2）培養(yǎng)學(xué)生熱愛生活、事實求是的科學(xué)態(tài)度，激發(fā)學(xué)生探索與創(chuàng)新的意識。 （3）培養(yǎng)學(xué)生合作、交流、互助的精神 【重點】 （1）通過實驗歸納出力的平行四邊形定則 （2）力的平行四邊形定則的理解和應(yīng)用 【難點】 （1）對物體進行簡單的受力分析、通過作圖法確定合力 （2）合力與分力間的等效替代關(guān)系，尤其是合力的大小與兩個分力間夾 角的關(guān)系 教學(xué)策略：通過實驗探究和聯(lián)系實際舉例，使學(xué)生自然地接受力的平行四邊形定則， 理解其運用方法，并能用以解決相關(guān)問題。 【設(shè)計思想】 新課標(biāo)對高中物理教學(xué)明確要求，以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為核心，把學(xué)生活動的過程、方法以及經(jīng)歷活動過程中的體驗作為課程標(biāo)準(zhǔn)之一。依據(jù)這種教學(xué)理念，為了讓學(xué)生體驗科學(xué)研究過程，了解科學(xué)研究方法，把力的合成規(guī)律這種全新的知識，讓學(xué)生去研究，獲得親身感受，加深對矢量合成法則的理解。所以這節(jié)課主要是實驗教學(xué)，讓學(xué)生通過自己動腦、動手，猜想、實驗研究找出合力與分力之間的關(guān)系，體會等效替代的思想和矢量合成的方法――平行四邊形定則。在學(xué)生實驗的過程中，倡導(dǎo)他們勇于發(fā)表自己的看法，大膽猜想，實驗驗證，從而鍛煉學(xué)生的能力。 但是高一學(xué)生剛接觸矢量，對矢量的運算沒有任何感性認(rèn)識，沒有任何生活經(jīng)驗可以借鑒，以前有的只是對如質(zhì)量、時間等標(biāo)量的代數(shù)運算。所以對他們來說，研究力的合成定則是一個難題，教學(xué)過程中注重老師的“引導(dǎo)”、學(xué)生的“研究”，體現(xiàn)老師是主導(dǎo)、學(xué)生是主體的原則，淡化教師的“教”，加強小組間的學(xué)習(xí)、交流、討論，讓學(xué)生積極參與課堂活動，猜想、設(shè)計方案、探求規(guī)律，使學(xué)生始終處于積極探求知識的過程中。同時一方面盡量增加學(xué)生參與的機會，親自體驗實驗過程，另一方面充分利用演示實驗、多媒體等現(xiàn)代化的教學(xué)手段，提高整個課堂教學(xué)的效果。 【教學(xué)資源】 合力與分力關(guān)系模擬演示器（磁性黑板、帶磁鐵的滑輪、鉤碼、橡皮筋（帶細(xì)繩 套）、實驗器材（學(xué)生分組實驗用）；方木塊1塊、彈簧秤2個、橡皮筋1條，20cm 細(xì)線1條（兩端打好套）、白紙1張、圖釘幾個、三角板一對 【教學(xué)設(shè)計】 課堂引入----問題：在現(xiàn)實生活中，一個物體往往會同時受到幾個力的作用，對于我們研究問題不利，這就要求我們要對這些力先做一些處理，以方便研究。 為解決這些問題，今天這節(jié)課我們一起來研究第五節(jié)力的合成。 【課堂學(xué)習(xí)】 感受合力和分力：生活中常見到這樣的事例 1、一個力的作用效果＝兩個力的作用效果 2、一個力的作用效果＝多個力的作用效果 問題1：這個過程中有一個重要的物理思想，是什么？合力和分力的定義是什么？什么叫力的合成？ 1、合力與分力：一個力產(chǎn)生的效果跟幾個力共同產(chǎn)生的效果相同，這個力就叫做那幾個力的合力。原來的幾個力叫做分力。 2、力的合成：求幾個力的合力的過程，叫做力的合成。 3、說明：用這個力來代替那幾個力，這就是力的等效代替。注意：不是物體又多受了一個合力。 問題2：力合成的法則是什么呢？ 1、同一直線上的力的合成 （1）兩個力的方向相同 （2）兩個力的方向相反 2、互成角度的兩個力的合成：探究求合力的方法 結(jié)論：遵循平行四邊形法則：以表示這兩個力的線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個鄰邊之間的對角線就代表合力的大小和方向，這個法則叫做平行四邊形法則。 問題3：平行四邊形法則具體的應(yīng)用？ 1、作圖法（即力的圖示法）求合力 2、計算法求合力 問題4：F1、F2大小一定，合力隨分力間夾角θ如何變化，合力的范圍如何？ （1）F合隨F1和F2的夾角增大而減小。 （2）θ＝0時，即F1、F2共線同方向：F合＝F1＋F2 ，合力最大 。 （3）θ＝180時，即F1、F2共線反方向：F合＝｜F1－F2｜，合力最小 ，合力方向與分力F1、F2中較大的方向相同。 （4）合力的取值范圍:｜F1－F2｜ ≤ F合≤ F1＋F2 （5）F合可能大于、等于、小于 F1、F2。 問題5：多力合成的方法？ 例：三個力F1=4N、 F2= 5N、F3= 6N的合力F的大小的范圍？ 例：三個力的大小分別為F1=4N、 F2= 5N和F3= 6N，已知其合力為0，則F1、 F2的合力的大小和方向如何？ 問題6：什么叫共點力？ 1、共點力：幾個力同時作用在物體的同一點，或它們的作用線相交于同一點，這幾個力叫做共點力。 2、平行四邊形定則只適用于共點力。 【課堂小結(jié)】 【板書設(shè)計】 一、合力、分力與力的合成的概念（等效替代） 二、力的合成 三、平行四邊形定則（適用于所有矢量的運算） 四、多力合成的方法 五、共點力 【課堂反饋】 1．一個物體受到兩個力的作用，則（ ） A.當(dāng)兩個力大小相等時，物體所受合力一定為零 B.當(dāng)兩個力大小相等時，物體所受合力可能為零 C.當(dāng)兩個力中一個較大時，物體所受合力一定與較大的力同方向 D.當(dāng)兩個力互相垂直時，物體所受合力將取最大值 2．關(guān)于共點力，下列說法中正確的是（ ） A、作用在一個物體上的兩個力，如果大小相等，方向相反，這兩力是共點力 B、作用在一個物體上的兩個力，如果是一對平衡力，則這兩力是共點力 C、作用在一個物體的幾個力，如果它們的作用點在同一點上，則這幾個力是共點力 D、作用在一個物體的幾個力，如果它們力的作用線匯交于同一點，則這幾個力是共點力 3．物體受到兩個方向相反的力的作用, F1=8N, F2=10N, 當(dāng)F2由10N逐漸減小到零的過程中, 這兩個力的合力的大小變化是 ( ) A．逐漸變小 B．逐漸增大 C．先變大后變小 D．先變小后變大 4．作用在同一物體上的兩個力F1=F2=15N,用作圖法分別求出夾角為300、900、1200時合力的大小和方向. 5.如圖3－4－5所示，懸掛在天花板下重60N的小球，在均勻的水平風(fēng)力作用下偏離了豎直方向θ=30角．求風(fēng)對小球的作用力和繩子的拉力． 6．如圖3-4-6所示,懸線AO與天花板夾角為600,線AO的拉力F1=24N,線BO與墻壁垂直,線BO的拉力F2=12N.求： (1) 用圖解法求F1和F2的合力. (2) 用計算法求F1、F2的合力的大小. 7．物體受到三個力的作用, 其中兩個力的大小分別為5N和7N, 這三個力的最大值為21N, 則第三個力的大小為多少?這三個力的合力最小值為多少?若三個力的最大值為30N,則三個力的合力的最小值為多少? 參考答案 1． B 2． CD 3． D 4． 34.6N 6． 20.8N 7． 9N 0 【課后測評】 1．關(guān)于兩個大小不變的共點力與其合力的關(guān)系，下列說法正確的是 A．合力大小隨著兩力夾角的增大而增大 B．合力大小一定大于分力中最大者 C．兩分力夾角小于180時，合力隨夾角的減小而增大 D．合力不能小于分力中最小者 E．合力F一定大于任一個分力 F．合力的大小可能等于F1也可能等于F2 G．合力有可能小于任一個分力 2．兩個共點力，一個是40 N，另一個未知，合力大小是100 N，則另一個力可能是　 A．20 N　　　　　　　　　　　　B．40 N C．80 N　　　　　　　　　　　　D．150 N 3．兩個共點力的夾θ固定不變，其合力為F，當(dāng)其中一個力增大時，下述正確的是　 A．F一定增大 B．F矢量可以不變 C．F可能增大，也可能減小 D．當(dāng)0＜θ＜90，F(xiàn)一定減小 4．物體受到兩個相反的力作用，二力大小F1＝5 N，F(xiàn)2＝10 N，現(xiàn)保持F1不變，將F2從10N減小到零的過程，它們的合力大小變化情況是　 A．逐漸變小　　　　　　　　　　B．逐漸變大 C．先變小后變大　　　　　　　　D．先變大后變小 5．有三個力：Fl＝2 N，F(xiàn)2＝5 N，F(xiàn)3＝8 N，則　 A．F2和F3可能是F1的兩個分力 B．F1和F3可能是F2的兩個分力 C．F1和F2可能是F3的兩個分力 D．上述結(jié)果都不對 6．如圖3－4－6所示，有5個力作用于同一點O，表示這5個力的有向線段恰好構(gòu)成一個正六邊形的兩鄰邊和三條對角線，已知F3＝10 N，則這5個力的合力大小為________. 圖3－4－6 7．同時作用在某物體上的兩個力，大小分別為6 N和8 N．當(dāng)這兩個力之間的夾角由0逐漸增大至180時，這兩個力的合力將由最大值________逐漸變到最小值________. 8．作用在同一物體上的三個力，它們的大小都等于5 N，任意兩個相鄰力之間的夾角都是120，如圖3－4－7所示，則這三個力合力為________；若去掉Fl，而F2、F3不變，則F2、F3的合力大小為________，方向為________ 　　　　 圖3－4－7　　　　　　 圖3－4－8 9．六個共點力的大小分別為F、2F、3F、4F、5F、6F，相互之間夾角均為60，如圖3－4－8所示，則它們的合力大小是________，方向________， 10．有兩個大小相等的共點力Fl和F2，當(dāng)它們間的夾角為90時合力為F，則當(dāng)它們夾角為120時，合力的大小為________． 11．在研究兩個共點力合成的實驗中得到如圖3－4－9所示的合力F與兩個分力的夾角的關(guān)系圖，問： 圖3－4－9 　?。?）兩個分力的大小各是多少? 　?。?）合力的變化范圍是多少? 參考答案 1． CFG 2． C 3． C 4． C 5． D 6． 30 N 7． 14 N　2 N 8． 0 N　5 N　與Fl相反 9． 6F　與5F相同 10． F 11．（1）8 N　6 N （2）2 N≤F≤14 N