高中物理人教必修一3.4 力的合成和分解教學(xué)設(shè)計

1、第三章 相互作用力3.4 力的合成和分解力的分解和力的合成均是矢量運算的工具，是高中物理的基石。教材中依據(jù)等效思想給出合力與分力概念，并通過實驗探究推理歸納出矢量運算普遍遵守的法則平行四邊形定則，使學(xué)生對矢量和標(biāo)量認(rèn)識更加深刻。矢量運算始終貫穿在高中物理的全過程中，具有基礎(chǔ)性和普遍性。生已經(jīng)通過實驗探究，感悟和理解了合力、分力的概念和平行四邊形定則，與力的合成相比，力的分解難點是一個確定的力可以分解成無數(shù)組分解的方法，力的分解不是唯一的，要根據(jù)對已知了的實際情況進(jìn)行分解?！疚锢碛^念】能夠從力的作用效果理解合力、分力、力的合成和力的分解；【科學(xué)思維】理解平行四邊形運算法則和特點，掌握平行四邊形法

2、則，知道它是矢量合成的普遍規(guī)律，知道矢量與標(biāo)量運算法則是不同的?！究茖W(xué)探究】通過演示實驗引出合力和分力的概念，了解物理學(xué)常用的方法等效替代法?！究茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任】通過力的合成和分解的學(xué)習(xí)，感受對立統(tǒng)一的觀點在物理學(xué)中的意義；通過實驗培養(yǎng)良好的觀察習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)精神?！窘虒W(xué)重點】1.合力與分力的關(guān)系。2.平行四邊形定則及應(yīng)用?！窘虒W(xué)難點】1.理解合力與分力的等效替代關(guān)系。2.實驗探究力的合成所遵循的平行四邊形定則。PPT【新課導(dǎo)入】一個靜止的物體，在某平面上受到 5 個力作用，你能判斷它將向哪個方向運動嗎？如果我們能找到一種方法，即“用一個力的單獨作用替代兩個力的共同作用，而效果不變”，上述

3、問題就迎刃而解了。你覺得這個力和被替代的兩個力會有怎樣的關(guān)系呢？【新課講授】一 、合力和分力知識回顧共點力幾個力如果都作用在物體的同一點，或者它們的作用 線相交于一點，這幾個力叫作共點力。生活中常常見到這樣的事例：例如，兩個小孩分別用力F1、F2共同提著一桶水，水桶靜止（圖3.4-1甲）；一個大人單獨向上用力F也能提著這桶水，讓水桶保持靜止（圖3.4-1乙）。一盞吊燈懸吊在天花板上保持靜止，懸線對吊燈的拉 力是F（圖3.4-2甲），若用兩根線共同懸掛吊燈，懸線上 端分別固定在天花板的左右兩處，線的拉力是F1和F2，也 能產(chǎn)生使吊燈保持靜止的效果（圖3.4-2乙）。假設(shè)一個力單獨作用的效果跟某幾

4、個力共同作用的效果相同，這個力就叫作那幾個力的合力。 假設(shè)幾個力共同作用的效果跟某個力單獨作用的效果相 同，這幾個力就叫作那個力的分力。二、力的合成和分解（實驗：探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律）在物理學(xué)中，我們把求幾個力的合力的過程叫作力的合成把求一個力的分力的過程叫作力的分解力的合成是一種等效替代的方法，即用一個假設(shè)的力去代替幾個共同作用的力，代替后產(chǎn)生的效果與原來幾個力共同作用時相同。力的合成中，分力是客觀存在的物體真實受到的力，合力是假想力，用于等效替代分力。力的分解是一種等效替代的方法，即用幾個假設(shè)的力去代替一個單獨作用的力，代替后產(chǎn)生的效果與原來一個力單獨作用時相同。力的分解中，合力

5、是客觀存在的物體真實受到的力，分力是假想力，用于等效替代合力。實驗：探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律器材：兩個彈簧秤、橡皮條、細(xì)繩、 木板、白紙、圖釘、刻度尺等 步驟1：用兩個力F1、F2共同作 用在橡皮條上，使橡皮條從E點伸長到O點。記下F1、F2的大小和方向步驟2：只用一個彈簧稱將同一個橡皮條從E伸至O點。記下F的大小和方向。步驟3：用同一標(biāo)度，將三個力在同一點用力的圖示出來，觀察它們之間的位置關(guān)系。實驗結(jié)論：多次實驗后，可得出結(jié)論：在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，兩個力的合力為以這兩分力為鄰邊作出的平行四邊形的對角線注意下面幾個問題:1.沿細(xì)繩方向就是幾個力的方向，因此要將細(xì)繩方向描在木板的白紙上

6、；2. F1、F2、F的大小由彈簧測力計讀出，用力的圖示法在紙上畫出表示幾個力的箭頭；3. 怎樣表述合力的大小、方向與分力的大小、方向的關(guān)系？在上述實驗中，如果把圖 3.4-3乙和圖 3.4-3丙的操作順序?qū)φ{(diào)，即先用拉力 F把圓環(huán)拉到 O點，再用拉力 F1 和 F2 共同拉圓環(huán)產(chǎn)生相同效果，則 F1 和 F2 就是 F的分力，這就變成了“探究力的分解規(guī)律”的實驗。由于各個力的數(shù)據(jù)都沒有改變，因此，力的分解也遵從平行四邊形定則。平行四邊形定則兩個力合成時，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。這個法則就叫平行四邊形定則。應(yīng)用平行四邊形定則時注意四

7、點：分力、合力的起點相同分力、合力的標(biāo)度比例一致虛、實要分清，力畫實線，輔助線畫虛線求合力時既要得出合力的大小還要得出力的方向1、作圖法根據(jù)兩個力的大小和方向，按一定的標(biāo)度用力的圖示從力的作用點起作出兩個分力F1、F2以F1、F2為鄰邊作平行四邊形，從而得到F1、F2之間的對角線根據(jù)分力的標(biāo)度，量得的對角線長度就代表了合力的大小，對角線與任一分力的夾角就代表合力的方向總結(jié)：作圖法求合力時，作圖時的注意事項：（1）合力、分力要共點，實線、虛線要分清；（2）合力、分力的標(biāo)度要相同，作圖要準(zhǔn)確；（3）對角線要找準(zhǔn)【例題】某物體受到一個大小為32 N的力，方向水平向右，還受到另一個大小為44 N的 力

8、，方向豎直向上。通過作圖求出這兩個力的合力的大小和方向。需要指出的是，如果沒有限制，對于同一條對角線， 可以作出無數(shù)個不同的平行四邊形（圖3.4-5）。也就是說， 同一個力 F 可以分解為無數(shù)對大小、方向不同的分力。一 個已知力究竟應(yīng)該怎樣分解，要根據(jù)具體問題來確定。如果兩個以上的共點力作用在一個物體上，也可以應(yīng) 用平行四邊形定則求出它們的合力。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，直到把所有的 力都合成進(jìn)去，最后得到的結(jié)果就是這些力的合力。對于多個力的合成，可以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，直到把所有的力都合成進(jìn)去，最后得到的結(jié)果就是這些力的合力

9、.小 結(jié)：1. 合力與分力的關(guān)系是“等效替代”。2. 平行四邊形定則：不在一條直線的兩個力的合成時，以表示這兩個力的線段為鄰邊做平行四邊形，這兩個鄰邊之間的對角線就代表合力的大小和方向。3. 合力與分力的大小關(guān)系: （1）合力大小范圍F1 - F2FF1 + F2 合力不一定比分力大 （2）在兩個分力F1、F2大小不變的情況下， 兩個分力的夾角越大，合力越小。 （3）合力不變的情況下，夾角越大，兩個等值分力的大小越大。三、矢量和標(biāo)量既有大小又有方向，相加時遵從平行四邊形定則的物 理量叫作矢量（vector）。只有大小，沒有方向，相加時遵 從算術(shù)法則的物理量叫作標(biāo)量（scalar）。力的合成，可以認(rèn)為是力的相加。二力相加時，不能 簡單地把兩個力的大小相加，而要按平行四邊形定則來確 定合力的大小和方向。我們曾經(jīng)學(xué)過位移。一個人從A 走到B，發(fā)生的位移 是AB，又從B 走到C，發(fā)生的位移是BC。在整 個運動過程中，這個人的位移是AC，AC是合位移。如果平行地移動矢量 BC，使它的始端B與第一次位移 的始端 A 重合，于是我們看到，兩次表示位移的線段構(gòu)成 了一個平行四邊形的一組鄰邊，而表示合位移正是它們所 夾的對角線AC（圖3.4-8）。所以說，位移合成時也遵從平行四邊形定則 尤其