2.5力的合成 教案

2.5力的合成教学设计思路：本节研究的是力的等效关系，依据等效思想从实验中归纳总结出力的平行四边形定则，是本章的重点和难点．平行四边形定则告诉我们，矢量运算不是简单的代数加减，1 ＋1 可能大于2，可能等于2，也可能小于2．平行四边形定则不仅是力的合成必须遵循的定则，所有的矢量运算都必须遵守此定则．因此本节内容为学生今后学习其他的矢量及运算奠定了基础，具有非常重要的作用．本设计从日常生活中的问题入手，设置悬念，激活学生思维，引导他们发现并提出问题，经历科学探究的全过程，获得体验，猜想并验证力的合成法则── 平行四边形定则，并运用此定则解决课前设置的问题，从生活走向物理，从物理走向社会，提高学生的科学素养．本设计包括共点力和力的合成两部分内容．本设计的基本思路是：借境引题—猜想—实验验证—完善实验方案—实验探究—得出结论—分析交流—得出结论—实际运用．即借多个生活实景图片，建立共点力的概念，引出等效概念和力的合成问题；接着由学生猜想结论，并初步实验验证，进一步完善实验方案，学生通过实验探究，归纳得出平行四边形定则；学生通过制作平行四边形模型深化对力的合成的理解．本设计强调学生自主探究和亲身感受，重视概念、规律的形成过程以及伴随这一过程的科学方法的教育，重视学生合作意识、团队协作精神和实事求是的科学态度的培养．完成本设计的内容约需2课时．初、高中学习方法差异很大，力的合成又是高中物理第一个全新的重要内容．要取得好的教学效果，不能全盘包办，也不能全盘撒手，否则可能会无法实现预期的教学目标．在学生探究的过程中一定要根据学生的实际情况对学生进行适当的方法指导，帮助学生搭好“学会方法”的平台．通过课堂提问，启发思考；通过实验，培养学生的学习兴趣，激发成就感；通过练习，强化有意注意，根据练习情况及时评价、鼓励学生．重在让学生弄懂平行四边形定则得出的过程而不在于得出一个结果．面向全体学生，分层次地调动学生的学习积极性．在实验提问练习中，对基础较差者设计简单问题，并给予适当的鼓励．对学习较好或学习态度由好变坏的学生提问难度较大的问题，给予严格要求．学生课下动手做演示教具——合力随夹角变化的情况，激发学生的兴趣培养学生的创造性．学习任务分析：力的合成是在学习了生活中常见的力之后，从等效的角度对两个力的作用效果所遵循的规律的深入探究．力的合成是解决力学问题的一个重要方法，是以后学习牛顿运动定律的基础之一，也是中学阶段其他矢量运算的基础．力的合成是本章教学的重点．学习本节内容需要的知识有：力的矢量性、力的三要素、力的图示和等效的思想．让学生通过提出问题，感悟等效思想，建立“共点力”、“合力与分力”、“合成与分解”等概念．在学生亲身体验的基础上，通过提问—思考—实验验证—引出新问题—再思考，为学生进一步的探究搭建一个平台，再引导学生通过实验探究，归纳出平行四边形定则．学生通过制作平行四边形模型，探究合力与分力的大小关系，以加深对平行四边形定则的认识，完成对实际问题的解释．本设计强调学生的参与和亲身体验，使学生在学习过程中感受等效的思想，通过对简单的实际问题的研究，知道力的合成在实际中的应用，从而自觉联系生活、生产和科技实际，激发求知欲望和研究周围事物的兴趣．在教学探究方法的过程中，要引导学生思考以下几点：①实验中要用的弹簧橡皮条、细线、白纸、木板，这些器材各发挥怎样的功能？②合力与分力作用效果相同，怎样去体现？③合力的大小和方向如何表示，分力的大小和方向如何表示？④合力、分力的关系与合力的图示、分力的图示之间的关系怎样？⑤实验应记录些什么？怎样处理这些实验记录？最后得出什么结论？这样，可以加强实验教学，学生思维，变“直接给出”为“实验探索”，激发学生的学习兴趣，鼓励创新，全面提高学生素质．学生通过课堂练习，需要思考、总结出：①合力和分力的大小关系．②两分力的合力最大值、最小值．③两分力大小一定、夹角0°～180°时，合力如何变化？④两分力的合力一定且两分力相等，则两分力夹角变化时两分力如何变化？学习者分析：对于力的概念，初中教材中没有给出过矢量的概念，平行四边形定则是学生第一次接触，这对于初上高中的学生来说，是一个大的飞跃，因为学生习惯于代数运算，产生思维定势，所以对矢量运算不易接受．因此在作用效果相同的基础上理解合力与分力的关系，理解平行四边形定则，是教材的难点．平行四边形定则的探究应用是教材的重点．所以，无论从课堂讲解，还是实验的设计操作、习题练习、课后作业等，都应围绕平行四边形定则展开．此外，帮助学生建立一个生动活泼的场景，有利于学生的理解消化．本节课来源于生活中的大量实例，但学生对相关新事物新情况的了解较为片面，不能很好地由感性认识上升为理性认识，应通过本节的学习让学生掌握探究学习的一般方法，使其成为学生终身学习的基础．教学目标：1．知识和技能（1）知道合力与分力．（2）知道共点力，理解共点力的合成．（3）会用平行四边形定则求共点力的合力．知道合力的大小与分力间夹角的关系．（4）会用计算法求相互垂直的二力的合力．（5）培养学生的实验能力、理解问题的能力、应用数学知识解决物理问题的能力．2．过程和方法（1）通过物理情境，用一个力等效地替代两个力，在建立合力与分力、力的合成与分解等概念的过程中，感受“ 等效替代”这一物理方法．（2）猜想互成角度的二力合成的规律，再利用学生实验探索研究，最终获得力的合成的平行四边形定则，认识探究物理规律的基本环节：猜想→实验→结论．（3）学生通过自制平行四边形模型，感受物理实验在解决具体问题中的作用．3．情感、态度和价值观（1）通过生活实景的再现，感悟生活中处处有物理，激发探究的兴趣和学习的热情．（2）通过小组协作完成实验探究和实验结果的分析与互评，激发团队协作精神，培养实事求是的科学态度．（3）通过规范地用力的图示法求合力，培养学生严谨认真的科学态度．教学准备：实验器材画图板、橡皮筋、弹簧秤 (2 个 )、三角尺、白纸、绳套、铅笔．（装置参考教材例图）教学过程：[ 导入新课 ]一．几个力可用一个力来替代此处，引导学生按照力的作用效果分析，引出合力与分力的概念．1.合力: 当一个物体受到几个力的共同作用时,我们常常可以求出这样一个力,它产生的效果跟原来几个力共同作用的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力.那几个力叫做这个力的分力.注意: 合力与分力是效果上的等效替代，并不是物体的受力发生了变化。

2.力的合成:求几个力的合力叫力的合成.3.共点力(1). 共点力是指作用于物体上同一点，或者力的作用线相交于同一点的几个力。

如图所示，力都是共点力。

(2).现阶段，我们只研究共点力的合成问题。

二.学生实验：探究共点力合成的规律1.同一条直线上的两个力的合力的求法。

(课件演示)结论：同向相加，反向相减，合力方向与较大力的方向相同。

2.不在同一条直线上两个力的合力的求法。

(课件演示,学生上黑板做实验)书60页：实验器材,步骤。

(一种实验方案,供参考)[ 实验验证 ] 将橡皮条用强力磁铁固定于黑板上，教师让学生 (2～3人 ) 去前面操作，先用一个弹簧秤拉橡皮条使其伸长至某一点并记下这一点，同时记下弹簧秤的读数F 及其方向，然后用两个弹簧秤共同去斜拉橡皮条至同一点，记下两弹簧秤的读数F1、F2及其方向，引导学生分析F与F1、F2的大小关系，发现F≠F1＋F2．引导学生认真观察演示实验并思考问题：它们之间到底有什么关系呢？请学生们根据教材提示用现有的实验器材去验证自己的猜想．教师可以在实验过程中请学生们思考以下问题：1）实验中要用的弹簧、橡皮条、细线、白纸、木板，这些器材各发挥怎样的功能？2）合力与分力作用效果相同，怎样去体现？3）合力的大小和方向如何表示，分力的大小和方向如何表示？4）合力、分力的关系与合力的图示、分力的图示之间的关系怎样？5）实验应记录些什么？怎样处理这些实验记录？最后得出什么结论？教师巡视学生实验情况，适当的时候做些必要指导．可能需要的指导如下：1．为了保证效果相同，两次都要把结点拉到同一个位置．2．在使用弹簧测力计测量力的大小时，要注意其零刻度及最小刻度，同时要注意正确使用并正确读数．3．在确定力的大小和方向时：一位学生用两只弹簧秤分别钩挂细绳套，用互成角度的两个力拉结点，使橡皮筋的结点伸长到O点；另一位学生先将O点做个标记，然后记下两弹簧秤的读数，这就是力的大小．沿细绳方向在适当位置定下两点，确定力的方向．学生探究结束后，教师总结力的合成平行四边形法则，并用多媒体播放．（1）求互成角度的两个力的合力，不是简单的将两个力相加减，而是用表示两个力的有向线段作为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向．这个法则叫做平行四边形定则．（2）力是矢量，矢量的合成规律都是相同的，所以平行四边形定则适用所有矢量的合成．比如位移、速度、加速度等．结论：遵循平行四边形定则。

3.平行四边行定则如果用表示两个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形，那么合力F的大小和方向就可以用这两个邻边之间的对角线表示出来，这叫做力的平行四边形定则。

4.求多个力的合力先求出任意两个力的合力，再求出这个合力跟第三个力的合力，直到把所有的力都合成进去，最后得到的结果就是这些力的合力。

注意:合成的时候不一定按照顺时针或逆时针的顺序合成,要按实际情况而定。

活动:书61页5.合力可能大于分力，也可能等于分力，还可能小于分力。

6.分力值一定时，合力大小随着分力间夹角的增大而减小。

合力的变化范围是︱F1-F2︱≤F≤F1+F2两分力的合力一定且两分力相等，则两分力夹角变化时两分力如何变化？(夹角变大,分力也变大)三.互成直角的两个力的合成1.计算法:根据勾股定理，求出合力大小，然后再根据三角形的知识求出合力和某个分力之间的夹角。

2.作图法：以力的图示为基础，以表示两个力的线段为邻边作出平行四边形，然后量出这两个邻边之间的对角线的长度，从与图示标度的比例关系求出合力的大小，再用量角器量出对角线与一个邻边的夹角，表示合力的方向。

说明：作图时先确定力的标度，同一图上的各个力必须采用同一标度，表示分力和合力的有向线段共点且要画成实线，与分力平行的对边要画成虚线，力的线段上要画上刻度和箭头。

例题见课本61页3.矢量：在物理学中，矢量都是既有大小，又有方向的，并且在合成时遵循平行四边形定则。

练习: 1.下列关于合力与分力的说法中，正确的是( )A .分力与合力同时作用在物体上,所以它们都是物体受到的力.B .几个分力同时作用于物体时产生的效果与某一个力单独作用时产生的效果是相同的,那么这一个力就是这几个力的合力.C .合力只能大于分力,不可能小于分力D .两个分力夹角在0到1800之间变化时,若分力大小不变,则夹角越大合力越小.2.弹簧测力计两端各拴一绳,用大小都等于F,方向相反的两个力分别拉住两绳,则弹簧测力计的读数F1和弹簧测力计所受的合力F2分别是 ( )A . F1 =2F, F2 =2FB . F1=0, F2=0C . F1=2F, F2=0D . F1=F, F2=03.物体受到三个力的作用,大小分5N,7N,9N.则这三个力的合力的最大值和最小值分别为多少?[分析] 当三个力的方向相同时,它们合力最大,其最大值Fmax=5N+7N+9N=21N;5N和9N两个力合力的最大值为14N,最小值为4N,也有可能大小为7N.如果5N和9N这两个力的合力大小为7N,且恰与7N的力方向相反,则三个力的合力就为零,是三个力的最小值.即这三个力的最大值是21N,最小值为0[课堂小结]1. 合力和分力:2.力的合成: 求几个力的合力的过程,叫力的合成.3.共点力: 如果一个物体受到两个或更多个力的作用，有些情况下这些力共同作用在同一点上，或者虽不作用在同一点上，但它们的延长线交于一点，这样的一组力叫做共点力。