4力的合成完美版

1、3.4 力的合成一、教學(xué)內(nèi)容分析1 .內(nèi)容與地位在普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)共同必修模塊物理一的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中 涉及本節(jié)內(nèi)容有“通過實(shí)驗(yàn)，理解力的合成與分解，區(qū)分矢量與標(biāo)量, 用力的合成與分解分析日常生活中的問題”。該條目要求學(xué)生通過實(shí) 驗(yàn)對力的合成與分解的學(xué)習(xí)應(yīng)達(dá)到理解的水平， 并能用力的合成與分 解分析日常生活中的問題，這體現(xiàn)了關(guān)注物理與生產(chǎn)、生活的聯(lián)系?！傲Φ暮铣伞边@一節(jié)研究的是力的等效關(guān)系，依據(jù)等效思想總結(jié) 出力的平行四邊形定則。教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生體會運(yùn)用“等效”思想研究 問題是物理學(xué)研究中的一種重要方法。 平行四邊形定則是矢量運(yùn)算普 遍遵循的法則，而矢量運(yùn)算貫穿高中物理始終，因此，本節(jié)內(nèi)容為以 后

2、學(xué)習(xí)速度、速度的變化，動量、動量的變化等矢量及其運(yùn)算奠定了 基礎(chǔ)，它具有承上啟下的作用。教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)注重學(xué)生知識的形成過程 和對知識的真正理解。采用實(shí)驗(yàn)探究的學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)生收集信息、 處理信息、分析論證的能力，養(yǎng)成事實(shí)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和良好的合作 習(xí)慣。2 . 教學(xué)目標(biāo)1) 正確理解力的效果和掌握合力和分力的概念；2) 通過實(shí)驗(yàn)探究平行四邊形定則，能應(yīng)用平行四邊形法則分析合力和分力的的關(guān)系；3) 會用作圖法求合力，會用直角三角形知識計(jì)算合力；4) 培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)動手能力及分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能力，能運(yùn)用等效的方法解決問題的能力；5) 養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。3.教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)1) 本節(jié)課

3、的重點(diǎn)是通過實(shí)驗(yàn)探究歸納總結(jié)出力的平行四邊形法則2) 能從力的效果正確理解和掌握合力和分力的概念是本節(jié)課既是知識的跨越,E1的難點(diǎn)；同時(shí)，由代數(shù)求和擴(kuò)充到矢量求和, 也是概念的延伸，必然給初學(xué)者帶來難度。二、案例設(shè)計(jì)1 .引入教學(xué)：正確理解和掌握合力和分力的概念創(chuàng)設(shè)“懸念” :1 + 1在什么情況下不等于2?在算錯(cuò)的情況下不等于2通過這節(jié)課學(xué)習(xí)我們可以知道：即使在算正確的情況下也不等于 2教師：經(jīng)驗(yàn)告訴我們，一個(gè)祛碼可以用一根細(xì)線提起來，也可以 用兩根細(xì)線提起來，其效果完全一樣，如圖 1所示。如果一個(gè)力 作用在物體上產(chǎn)生的效果跟幾個(gè)力共同作用在物體上產(chǎn)生的效果 相同，這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力

4、，而那幾個(gè)力就叫做這個(gè)力 的分力。上例中F就是Fi、F2的合力，F(xiàn)p F2就是F的分力。求 Fi、F2兩個(gè)力的合力F的過程，就叫做二力的合成。2 .問題情境創(chuàng)設(shè)：取一個(gè)質(zhì)量較大的祛碼放在桌面上 .要用細(xì) 棉線把它提起來，用一根線易斷還是兩根線易斷？預(yù)測：學(xué)生可能回答是一根線易斷。實(shí)驗(yàn)演示：用一根細(xì)線可將祛碼穩(wěn)穩(wěn)地提起， 而用兩根同樣的細(xì) 線（故意使兩線間有一較大夾角）提祛碼時(shí)，細(xì)線斷開了.教師問：為什么兩根線的作用效果反而不如一根線呢？說明：這一 “懸念”的創(chuàng)設(shè)在學(xué)生的大腦里立即產(chǎn)生了撞擊，思 維被迅速地激活，學(xué)生的求知欲望油然而升。3 . 引入課題：互成角度的兩個(gè)力的合力跟兩個(gè)分力的關(guān)系 教

5、師問：同學(xué)們猜測一下合力和分力之間可能存在什么關(guān)系？ 預(yù)測：合力大小比每個(gè)分力大小都大？合力大小等于兩分力大小之和？ 合力大小總小于兩分力大小之和？ 合力和兩分力的關(guān)系構(gòu)成平行四邊形？合力為其中一條 對角線？教師：今天我們要通過實(shí)驗(yàn)來研究這個(gè)問題。4 .請同學(xué)們根據(jù)所提供的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)一個(gè)能證實(shí)自己猜想 的實(shí)驗(yàn)方案實(shí)驗(yàn)器材木板一塊；彈簧秤兩個(gè)；細(xì)繩兩段；橡皮 條一段；白紙；鉛筆；尺；量角器；圖釘。說明：彈簧秤可以只用一個(gè)，分別測出兩個(gè)分力，雖然操作較麻 煩，但可避免兩個(gè)測力計(jì)的不一致性帶來的系統(tǒng)誤差。（增加師生互動的過程，描述學(xué)生是怎樣討論發(fā)現(xiàn)問題，最終形 成正確的方案）啟發(fā)學(xué)生：用橡皮筋來

6、表示力的作用效果，將橡皮筋 一端固定在M點(diǎn)，第一次用互成角度的兩個(gè)力 FP F2共同作用，將 橡皮筋的另一端拉到 O點(diǎn)；第二次只用一個(gè)力，也將橡皮筋的另一 端拉到O點(diǎn)。如圖1、圖2。由于兩次產(chǎn)生的效果相同（都將橡皮筋的另一端拉到 O點(diǎn)），圖 2所示的F就是圖1所示的那兩個(gè)力Fi、F2的合力，而Fi、F2就叫這 個(gè)力F的分力。教師問：那么怎樣確定兩個(gè)分力 FF2的大小、方向呢？啟發(fā)學(xué)生：確定分力的大?。海ㄟ呇菔具呏v解兩人如何分工合作）一位同學(xué) 用兩只彈簧秤分別鉤掛細(xì)繩套，同時(shí)用力互成角度地拉橡皮筋，使橡 皮筋的另一端伸長到 O點(diǎn)；另一位同學(xué)用筆分別記下兩個(gè)彈簧秤的 讀數(shù)。這就是分力的大小。同時(shí)提

7、醒學(xué)生拉動橡皮筋時(shí)，要使兩只彈 簧秤與木板平面平行。確定分力的方向：分力的方向分別沿細(xì)線方向，另一位同學(xué)用 筆分別記下兩個(gè)彈簧秤的讀數(shù)的同時(shí)還要標(biāo)記每條細(xì)線方向， 標(biāo)記每 條細(xì)線方向的方法是使視線通過細(xì)線垂直于紙面， 在細(xì)線下面的紙上 用鉛筆點(diǎn)出兩個(gè)定點(diǎn)的位置，并使這兩個(gè)點(diǎn)的距離要盡量遠(yuǎn)些， 沿所 標(biāo)明的兩個(gè)定點(diǎn)畫出細(xì)線方向，即為分力的方向。教師問：怎樣確定合力F的大小、方向呢？引導(dǎo)學(xué)生回答：用一只彈簧秤通過細(xì)繩套也把橡皮筋拉到位置O,彈簧秤的讀數(shù)就是合力的大小，細(xì)繩的方向就是合力的方向。確定合力的大小和方向：一位同學(xué)用一只彈簧秤通過細(xì)繩套也把 橡皮筋拉到位置O,另一位同學(xué)用筆記下細(xì)繩的方向，

8、并記下彈簧秤 的讀數(shù)。這就是合力的方向、大小。注意強(qiáng)調(diào)前后兩次實(shí)驗(yàn) O點(diǎn)應(yīng) 該重合。5 .學(xué)生分組動手實(shí)驗(yàn)（觀察學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況）說明：經(jīng)驗(yàn)得知兩個(gè)分力Fi、F2間夾角0越大，用平行四邊形作圖得出的合力F的誤差也越大，所以實(shí)驗(yàn)中不要把0角取得太大，一 般不大于90°為最佳，為了直觀地看出分力可能大于合力，可以使其 中一次兩個(gè)分力的夾角大于120°?？蓪W(xué)生分成4組，0角分別取300、 45、60、135。6 .對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行交流到此為止，我們已經(jīng)確定了兩個(gè)分力以及它們的合力的大小、方向。為了弄清楚兩個(gè)力的合力與分力的大小、方向的關(guān)系，我們可以 用力的圖示法形象地將分力和合力的大

9、小、 方向表示出來。選擇適當(dāng) 的標(biāo)準(zhǔn)長度（3cm長的線段表示1N力），利用三角板，從O點(diǎn)開始， 用力的圖示法分別表示兩個(gè)分力及合力的大小、方向。注意標(biāo)準(zhǔn)長度要一致。選出典型，投影講評。7 .總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果經(jīng)過前人多次的、精細(xì)的實(shí)驗(yàn)，最后確認(rèn)，對 Fz_ _ 角線的長度、方向，跟合力的大小、方向一致，即 . 一 -. 對角線與合力重合，也就是說，對角線就表示 匕、之二力: F2的合力?？梢娗蠡コ山嵌鹊膬蓚€(gè)力的合力，不是'簡單地將兩個(gè)力相加減，而是（可以）用表示兩個(gè)力的有向線段為鄰邊 作平行四邊形，這兩個(gè)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5所示。提問：有沒有

10、同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是對角線與合力相距比較遠(yuǎn)？有這種情況很正常，一個(gè)規(guī)律的得出，是由很多人在很長時(shí)間里， 進(jìn)行了許多次實(shí)驗(yàn)，才能總結(jié)出來，并要經(jīng)得起實(shí)踐檢驗(yàn)。因此，一 個(gè)規(guī)律，并不是通過一次實(shí)驗(yàn)就能得到的。 如果有同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是對 角線與合力相距比較遠(yuǎn)，不要著急，課下我們一起來看看問題出在哪 里。8、結(jié)論：求兩個(gè)力的合力時(shí)，可分別用表示這兩個(gè)力的線段為 鄰邊作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對角線就代表合力的大小和方 向，這叫做力的平行四邊形定則。力F2=60N,方向豎直向上。芭=45N【例題】力F1=45N,方向水平向右。 求這兩個(gè)力的合力F的大小和方向解：方法一：（作圖法）取1cm長的線段表示15N的

11、力 作出力的平行四邊形定則如圖所示合力大小 F=15 N X (30/6)=75N合力方向：與F1的夾角為53或與水平方向成53方法二：(公式法)解：合力的大小為：F 二 JFi2 F22 =75N:=53°合力與水平面的夾角口為加=是=49.小結(jié)F1 3(1)互成角度的兩個(gè)力的合成，不是簡單地利用代數(shù)方法相加減， 而是遵循平行四邊形定則。即合力 F的大小不僅取決于兩個(gè)分力 R、 F2的大小，而且取決于兩個(gè)分力的夾角?，F(xiàn)在，就來觀察一下合力與分力大小、方向的關(guān)系的動態(tài)情景。電腦演示合力F與兩個(gè)分力Fp F2的大小的關(guān)系；合力F與兩個(gè)分力Fp F2的夾角的關(guān)系。說明：沒有條件的學(xué)?？捎?/p>

12、自制教具演示合 力與分力大小、方向的關(guān)系的動態(tài)情景。(2)如何求出三個(gè)分力 匕、F? F3的合力？思考感悟兩個(gè)人共提一桶水，要想省力，兩個(gè)人拉力間的夾角應(yīng)大些還是小 些，為什么？請用橡皮筋做個(gè)簡單實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證你的結(jié)論.提示：夾角應(yīng)小一些.兩個(gè)力的大小確定時(shí)，合力隨這兩個(gè)力之間 夾角的減小而增大.反之，保證合力不變時(shí) (在這個(gè)問題中，合力的 大小等于一桶水重力的大小)，兩分力的大小會隨兩個(gè)力間夾角的減 小而減小，因此，夾角小一些，會更省力.正確理解共點(diǎn)力的概念作用于物體上同一點(diǎn)，或者力的作用線相交于同一點(diǎn)的幾個(gè)力稱為 共點(diǎn)力.10 .作業(yè)(略)三、案例評析1 .本節(jié)課開始創(chuàng)設(shè)了一個(gè)問題情境：取一個(gè)質(zhì)量較大的祛碼放 在桌面上，要用細(xì)棉線把它提起來，用一根線易斷還是兩根線易斷？ 這個(gè)問題情境既是學(xué)生熟悉的現(xiàn)象， 又能產(chǎn)生沖突，學(xué)生會產(chǎn)生強(qiáng)烈 的求知欲望。2 .本節(jié)課的重點(diǎn)是通過實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)出力的平行四邊形法則.矢量的運(yùn)算法則是矢量概念的核心內(nèi)容， 又是學(xué)習(xí)物理學(xué)的基礎(chǔ)，對于 初上高中的學(xué)生來說，是一個(gè)大的飛躍，學(xué)生剛開始接觸矢量的運(yùn)算 方法，定會出現(xiàn)許多困難，教師遵循學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，從能夠感知和 理解的日?，F(xiàn)象和規(guī)律出發(fā)，引出合力與分力的概念，采用實(shí)驗(yàn)探究 的學(xué)習(xí)方式，通過“猜想、實(shí)驗(yàn)、歸納總結(jié)”的過程，自己得出互成 角度的兩個(gè)力