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2019-2020年高中物理 力的合成教案 魯科版必修1 教學目的 1.理解合力、分力、力的合成、共點力的概念． 2.理解力的合成本質上是從作用效果相等角度進行力的相互替代. 3.會用力的合成的平行四邊形定則進行力的合成． 教學難點 運用等效替代思想理解合力概念是難點． 知識重點 1．運用平行四邊形定則求合力． 2．合力與分力的關系． 教學過程 教學方法和手段 引入 故事導入渺 據報道，因近日雨水較多路面太滑，一輛拖拉機在某地不慎落入路邊的一條水溝，司機 閏師傅被壓在拖拉機后輪下面的水里，當場昏迷，幸虧附近十幾個村民合力抬起車輪把閏師 傅救出來抬到岸上才使閆師傅及時脫險． - 除了十幾個村民抬起拖拉機外，我們還可以用吊車吊起拖拉機來達到同樣的目的．在這 個例子中吊車的作用效果與十幾個村民的作用效果是相同的． 實驗導入姆 兩個女同學把一桶水抬到講桌上，然后再讓一個男同學自己把水提到講桌上． 在這個實驗中兩個女同學對水桶的作用效果和一個男同學的作用效果相同． 概念分析 推進新課 一、力的合成 一個力與幾個力產生了向樣的效果，可以用這一個力代替那幾個力，這一個力是那幾個 力的合力，那幾個力是這一個力的分力． 當一個物體受到幾個力共同作用時，我們常常可以求出這樣一個力．這個力的作用效果 跟原來幾個力的作用效果相同，這個力就叫做那幾個力的合力．求幾個力的合力的過程叫做 力的合成F面我們來探究一下求幾個力的合力的方法． 演示l：兩個彈簧秤互成角度地懸掛一個鉤碼，拉力分別為Fl和F2；再用一個彈簧秤懸掛l司一個鉤碼，拉力為F． 分析：F和F2共同產生的效果與力F產生的效果是相同的，即均使鉤碼處于靜止狀 態(tài)由于力F產生的效果與力F，和F2共同作用產生的效果相同，力F就叫做力F。和F2 的合力．、這種等效代替的方法是物理學中常用的方法． 問題：互成角度的兩個力的合力與分力的大小、方向是否有關?如果有關．又有什么樣 的關系? 我們通過實驗來研究這個問題． 實驗設計：一根橡皮條，使其伸長一定的長度，可以用一個力F作用。也可以用2個力 F1和Fz同時作用．如能想辦法確定F，和F2以及F的大小和方向，就可知F與F。和F2間 的關系 演示2：將如圖3—4—1所示實驗裝置安裝在貼有白紙的豎直平板上． 橡皮條(；E在兩個力的共同作用下，沿直線GC伸長了E0這樣的長度，若撤去F。和F， 用一個力F作用在橡皮條上，使橡皮條沿著相同的直線伸長相同的長度，則力F對橡皮條 產生的效果跟力F-和Fz共同作用產生的效果相同，力F等于F。和F2的合力，在力F，和 F2的方向上各作線段0A和OB，根據選定的標度，使它們的長度分別表示力F．和F。的大 小，再沿力F的方向作線段0C，根據選定的標度，使0C的長度表示F的大小． 學生實驗：將白紙釘在方木板上，用圖釘固定一橡皮筋，用兩只彈簧秤同時用力互成角度地沿規(guī)定方向拉橡皮筋，使橡皮筋的另--端f$4AN 0點，記下此時兩彈簧秤的示數，這就 是分力的大小再用一只彈簧秤通過細繩套也把橡皮筋拉到位置0，彈簧秤的讀數就是合力 的大小細繩的方向就是合力的方向．用力的圖示作出這3個力觀察找出3個力之間的 關系． 演示3：以0A、OB為鄰邊作平行四邊形OACB，畫平行四邊形的對角線，發(fā)現對角線與 合力很接近． 問題：由此看來，求互成角度的兩個力的合力，不是簡單地將兩個力相加減．那么互成角度的兩個力FJ和R的合力的大小和方向是不是可以用以F。和F2的有向線段為鄰邊所作 的平行四邊形的對角線來表示呢?下面請同學根據自己的實驗數據來驗證． 結論：總結平行四邊形則：求互成角度的兩個力的合力，可 以用表示兩個力的有向線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個鄰邊之 間的對角線就表示合力的大小和方向，這就是平行四邊形定則． 如圖3—4—2． ——— l53．．—— 問題：合力F與F。和F2的夾角有什么關系? 如果兩個分力的大小分別為F。、Fz，兩個分力之間的夾角為，當時，它們的合力等于多少?當時，它們的合力又等于多少? 平行四邊形定則的具體應用方法有兩種： 1．圖解法 (1)兩個共點力的合成：從力的作用點作兩個共點力的圖示，然后以F，、F2為邊作平行 四邊形，對角線的長度即為合力的大小，對角線的方向即為合力的方向． 用直尺量出對角線的長度，依據力的標度折算出合力的大小，用量角器量出合力與其中 一個力之間的夾角曉 如圖3—4—3所示． 圖3—4—3中F。=50 N，F：一40 N，合力F一80 N． (2)兩個以上力的合成：先求出任意兩個力的合力，再求出這個合力跟第三個力的合力， 直到所有的力都合成進去，最后得到的結果就是這些力的合力． 2．計算法 先依據平行四溈形宦碾Il畫出力的平行四溈形，然后依據數學公式(如余弦定理)算出對 角線所表示的合力的大小和方向． 當兩個力互相垂直時，如圖3—4—4有： F一、席，礙 tan0=F2／Fl． 教材例題 如圖3—4—5所示，一個木塊放在水平桌面上，在水平方向共 受到三個力即F。、F。和靜摩擦力作用，而且三個力的合力為零，其中F。=10 N，F：一2 N．若 撤去力F。，則木塊在水平方向受到的合力為多少? 解析：F。和F。的合力F。。一F，一F。=8 N，方向向右，又因物體受三力作用且合力為零故靜摩擦力，一8 N，方向向左． 若撤去力F．．則木塊受F。作用而有向左運動的趨勢，此時物體受到的靜摩擦力為2 N， 方向向右，木塊仍保持靜止狀態(tài)，木塊在水平方向受到的合力為零． 答案：0 合力大小的范圍： 運用合力與分力關系模擬演示器，讓兩個力Fl和F2之間的夾角口由o。一l80。變化，可以得到： (1)合力F隨口的增大而減小． (2)當口=0。時，F有最大值F。。=F，+F2，當口=180。時，F有最小值F。；。=F，一F：． (3)合力F既可以大于，也可以等于或小于原來的任意一個分力． --——l54--—— 問題：如何求多個力的合力? 引導學生分析：任何兩個共點力均可以用平行四邊形定則求出其合力，因此對多個共點 力的合成，我們可以先求出任意兩個力的合力，再求這個合力跟第三個力的合力，直到把所 有的力都合成進去，最后得到的結果就是這些力的合力． 3．矢量和標量 問題：我們學過許多物理量，如：長度、質量、時間、能量、溫度、力、速度等．這些物理量什么異同? 引導學生分析：力、速度是既有大小又有方向的物理量，而質量、時間、能量、長度等物理量只有大小，沒有方向，前者叫矢量，后者叫標量，矢量的合成遵守平行四邊形定則． 二、共點力 學生自學課本上有關共點力的知識，教師提示學生在閱讀的時候注意這樣幾個問題： 1．什么樣的力是共點力? 2．你認為掌握共點力概念時應該注意什么問題? 3．力的合成的平行四邊形定則有沒有適用條件，如果有，適用條件是什么? 注：這一部分知識相對簡單，可以通過學生自學，鍛煉學生的閱讀能力和自學能力． 參考答案： 1．如果一個物體受到兩個或更多個力的作用，有些情況下這些力共同作用在同一個點上，或者雖然不是作用于同一個點上，但是他們的延長線交于一點，這樣的一組力叫做共點力． 2．掌握共點力時，不僅要看這幾個力是不是作用于一個點，還要看它們的延長線是不是交于一個點． 3．力的合成的平行四邊形定則只適用于共點力作用的情況． 培養(yǎng)學生的實驗能力 培養(yǎng)學生善于交流的合作精神在交流合作中發(fā)展能力，并形成良好的學習習慣和學 習方法． 通過力的等效替代，使學生領略跨學科知識結合的奇妙，同時領會科學探究中嚴謹、務實的精神和態(tài)度 讓學生積極參與課堂活動，設疑、解疑、探求規(guī)律，使學生始終處于積極探求知識的過 程中，達到最佳的學習心理狀態(tài)． 例題講解 【例１】 如圖3—4—5所示，一個木塊放在水平桌面上，在水平方向共 受到三個力即F。、F。和靜摩擦力作用，而且三個力的合力為零，其中F。=10 N，F：一2 N．若 撤去力F。，則木塊在水平方向受到的合力為多少? 解析：F。和F。的合力F。。一F，一F。=8 N，方向向右，又因物體受三力作用且合力為零故靜摩擦力，一8 N，方向向左． 若撤去力F．．則木塊受F。作用而有向左運動的趨勢，此時物體受到的靜摩擦力為2 N， 方向向右，木塊仍保持靜止狀態(tài)，木塊在水平方向受到的合力為零． 答案：0 合力大小的范圍： 運用合力與分力關系模擬演示器，讓兩個力Fl和F2之間的夾角口由o。一l80。變化，可以得到： (1)合力F隨口的增大而減?。? (2)當口=0。時，F有最大值F。。=F，+F2，當口=180。時，F有最小值F。；。=F，一F：． (3)合力F既可以大于，也可以等于或小于原來的任意一個分力． --——l54--—— 課堂練習 課堂訓練 1．甲、乙兩個小孩共同推著一輛小車在水平地面上以0．5 m／s的速度向右勻速運動，丙小孩單獨使同一輛小車在同一水平面運動，下列情況中丙對車的作用力與甲、乙對車的合作用力相同的是…………………………………………………………．．………………．( ) A．丙推著小車以0．5 m／s的速度向右勻速運動 B．丙拉著小車以0．5 m／s的速度向右勻速運動 C．丙推著小車以0．5 m／s的速度向左勻速運動 D．丙推著小車由靜止開始向右運動的瞬間 2．關于兩個大小不變的共點力F．、F2與其合力F的關系，下列說法中正確的是( ) A．F的大小隨F。、F。問夾角的增大而增大 8，F大小一定大于F。、F2中最大者 C．F大小隨F-、Fz間夾角的增大而減小 D．F大小不能小于F。、F2中最小者 3．大小分別為30 N和25 N的兩個力，同時作用在一個物體上，兩個力的合力F的大小 一定為………．( ) 4．如圖3—4—6為兩個共點力的合力F跟它的兩個分力之間的 夾角口的關系圖象，則這兩個分力大小分別是………………( ) A．1 N和4 N B．2 N和3 N C．1 N和5 N D．2 N和4 N 答案ll．AB 2．C 3．D 4．合力為零5．B --—— l55--—— 其他 實驗器材：木板、白紙、圖釘(若干)、橡皮筋、細繩套(兩根)、彈簧秤(兩只)、三角板、鉛筆． 小結與作業(yè) 課堂小結 1．互成角度的二力合成，不是簡單地利用代數方法相加減，而是遵守平行四邊形定則， 即合力的大小不僅取決于兩個分力的大小，而且取決于兩個分力的夾角． 2．對平行四邊形定則的認識，是通過實驗歸納來完成的，實驗歸納的步驟是：提出問 曬一設計實驗一進行實驗一數據分析一多次實驗一歸納總結一得出結論。 本課作業(yè) 課后作業(yè)：2、3 本課教學反思（課堂設計理念，實際教學效果及改進設想） 本節(jié)課上下來，我覺得自己處理得還算妥當的地方有兩點： 教學內容的安排上，我主要分成了兩大塊：一是關于合力、分力以及力的合成的概念，二是探究合力與分力之間的關系。在第二部分內容的教學中，我又分成三個層次來展開教學：首先是討論同一直線上的兩個力的合成，然后提問不在同一直線上的兩個分力的合成是否依然遵循剛才的規(guī)律，通過學生分組實驗大家發(fā)現合力應與兩個分力的大小和方向均有關系，從而進一步指導學生進行探究活動。這樣處理使整個課堂教學的線路非常清晰，各個教學環(huán)節(jié)之間銜接比較緊。 在實驗方案的設計上，首先由學生發(fā)言提出方案，其他學生補充，然后老師點評，師生互動，共同完善方案，在此過程中同時向學生點明操作中的一些注意點。在探究過程中，對于部分學生新出現的問題，再拿出來共同分析討論，改進后鼓勵他們再次進行實驗，最后得出結論。這樣的一個過程對學生來講也許會有更深刻的體驗。 課后，通過與其他老師的交流還有劉老師的指導，我也認識到有幾點還做得很不夠，需要在今后的教學過程中不斷改進。 提問的有效性、可答性。本節(jié)課一上來就有個提問弄的學生難以回答，課堂氣氛一下子有點僵，雖然后來我自己把這個問題接過來了，但已經明顯覺得不夠自然了。 實驗細節(jié)處理能力還要進一步加強，多給學生鋪設臺階，另外，可叫兩個學生到前面操作，在這個過程中我再進行指點，這樣會更有利于學生領會實驗操作的要點。 情景引入太過單調、枯燥了，若能增加一些學生體驗活動的話效果會更好些。