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1、2022年人教版高中物理必修1 第3章第4節(jié) 力的合成（教案） 【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(yùn)用力 的平行四邊形定則求解共點(diǎn)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(diǎn)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。 【過程與方法】 1、能夠通過實(shí)驗(yàn)演示歸納出互成角度的兩個共點(diǎn)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(dá)能力。 3、培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實(shí)

2、驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、探索規(guī)律、歸納總結(jié)的研究問題的方法的能力。 【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(shí)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。 【教學(xué)過程】 ★重難點(diǎn)一、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，這個力叫做那幾個力的合力，原來的幾個力叫做分力。 在實(shí)際問題中，我們就可以用這個力來代替那幾個力，這就是力的等效代替。而不是物體又多受了一個合力。 ★合力與分力的相關(guān)性 (1)等效性：合力的作用效果與分力的共同作用效果相同，它們在效果上可以相互替代。 (

3、2)同體性：各個分力是作用在同一物體上的，分力與合力為同一物體，作用在不同物體上的力不能求合力。 (3)瞬時性：各個分力與合力具有瞬時對應(yīng)關(guān)系，某個分力變化了，合力也同時發(fā)生變化。 ★共點(diǎn)力 如果一個物體受兩個或多個力作用，這些力都作用在物體上的同一點(diǎn)，或者雖不作用在同一點(diǎn)上，但它們的作用線相交于同一點(diǎn)，這幾個力叫做共點(diǎn)力。 ★重難點(diǎn)二、實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證力的平行四邊形定則★ 1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (1)驗(yàn)證兩個力合成時的平行四邊形定則。 (2)通過驗(yàn)證力的平行四邊形定則，培養(yǎng)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并得出結(jié)論的能力。 2．實(shí)驗(yàn)原理 若某個力F′的作用效果與兩個力F1、F2的共同作用效果都能使橡

4、皮條伸長到同一點(diǎn)，則F′為F1和F2的合力，作出F′的圖示，再根據(jù)平行四邊形定則作出F1和F2的合力F的圖示，比較F′、F，分析在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否大小相等、方向相同。即可驗(yàn)證平行四邊形定則。 3．實(shí)驗(yàn)器材 方木板、白紙、彈簧測力計(兩個)、橡皮條、細(xì)繩套(兩個)、三角板、刻度尺、圖釘(若干)、鉛筆。 4．實(shí)驗(yàn)步驟 (1)釘白紙：用圖釘把白紙固定在水平桌面上的方木板上。 (2)拴繩套：用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn)，橡皮條的另一端拴上兩個細(xì)繩套。 (3)兩個力拉： ①通過細(xì)繩用兩個彈簧秤互成角度拉橡皮條，橡皮條伸長，使結(jié)點(diǎn)伸長到O點(diǎn)(如圖所示)。 ②用鉛筆記下O點(diǎn)的

5、位置，畫下兩條細(xì)繩的方向，并記下兩個測力計的讀數(shù)。 (4)一個力拉： ①只用一個測力計，通過細(xì)繩把橡皮條上的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O。 ②記下測力計的讀數(shù)和細(xì)繩的方向。 (5)重復(fù)：改變F1和F2的夾角和大小，再做兩次。 5．?dāng)?shù)據(jù)處理 (1)理論值：在白紙上按比例從O點(diǎn)開始作出兩個彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示，利用刻度尺和三角板根據(jù)平行四邊形定則求出合力F。 (2)測量值：按同樣的比例用刻度尺從O點(diǎn)起作出一個彈簧測力計拉橡皮條時拉力F′的圖示。 (3)相比較：比較F′與用平行四邊形定則求得的合力F在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等。 6．操作技巧及注意事項(xiàng) (1)正確使

6、用彈簧測力計 ①彈簧測力計的選取方法：將兩只彈簧測力計調(diào)零后互鉤水平對拉，若兩只彈簧測力計在對拉過程中，讀數(shù)相同，則可選；若讀數(shù)不同，應(yīng)另換，直至相同為止。 ②彈簧測力計不能在超出它的測量范圍的情況下使用。 ③使用前要檢查指針是否在零刻度線上，否則應(yīng)校正零位。 ④被測力的方向應(yīng)與彈簧測力計軸線方向一致，拉動時彈簧不可與外殼相碰或摩擦。 ⑤讀數(shù)時應(yīng)正對、平視刻度。 (2)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) ①不要直接以橡皮條端點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，可拴一短細(xì)繩連兩細(xì)繩套，以三繩交點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，應(yīng)使結(jié)點(diǎn)小些，以便準(zhǔn)確地記錄結(jié)點(diǎn)O的位置。 ②互成角度兩個力的合力的變化，看橡皮條結(jié)點(diǎn)O的位置變化，而在每次實(shí)驗(yàn)中橡皮條結(jié)點(diǎn)的

7、位置一定不能改變。 ③經(jīng)驗(yàn)得知兩個分力F1、F2間夾角θ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θ角取得太大，一般以不大于90°為最佳。橡皮條、細(xì)繩、測力計應(yīng)在同一平面內(nèi)，測力計的掛鉤應(yīng)避免與紙面摩擦。 ④拉橡皮條的細(xì)線要長些，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)出兩個定點(diǎn)的位置，并使這兩個點(diǎn)的距離要盡量遠(yuǎn)些。 ⑤作圖要用尖鉛筆，圖的比例要盡量大些，要用嚴(yán)格的幾何方法作出平行四邊形，圖旁要畫出表示力的比例線段，且注明每個力的大小和方向。 【典型例題】（1）在做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)時，橡皮條的一端固定在木板上，另一端

8、系上兩根細(xì)繩，細(xì)繩的另一端都有繩套。實(shí)驗(yàn)中需用兩個彈簧測力計分別勾住繩套把橡皮條的一端拉到某一確定的O點(diǎn)，則下列說法中正確的是__ _ A．兩根細(xì)繩必須等長 B．同一次實(shí)驗(yàn)中，O點(diǎn)位置不允許變動 C．實(shí)驗(yàn)中，把橡皮條的另一端拉到O點(diǎn)時，兩個彈簧測力計之間的夾角必須取90° D．實(shí)驗(yàn)中，要始終將其中一個彈簧測力計沿某一方向拉到最大量程，然后調(diào)節(jié)另一彈簧測力計拉力的大小和方向，把橡皮條另一端拉到O點(diǎn) （2）如圖所示，是甲、乙兩位同學(xué)在做本實(shí)驗(yàn)時得到的結(jié)果，其中F是用作圖法得到的合力，F(xiàn)’是通過實(shí)驗(yàn)測得的合力，則哪個實(shí)驗(yàn)結(jié)果是符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的____(填“甲”或“乙”)。 【答案】（

9、1）B （2）甲 ★重難點(diǎn)三、力的合成★ 1. 定義：求幾個力的合力的過程或方法，叫做力的合成。 思考與討論：（課本62頁） 在圖中，假如這桶水的重量是 200 N，這兩個孩子合力的大小一定也是 200 N 。那么 ，連個孩子用力的大小分別是F1 和F2， F1 和 F2這兩個數(shù)值相加正好等于 200 N嗎？ ★求合力的方法 1．作圖法 (1)用作圖法求作用在同一點(diǎn)的兩個互成角度的力的合力的程序 ①選取同一標(biāo)度，用力的圖示，從力的作用點(diǎn)起，分別作出兩個分力F1、F2的圖示； ②以表示F1、F2的線段為鄰邊作出平行四邊形，從而得到兩分力F1、F2所夾的平行四邊形的對角

10、線，即表示合力F； ③用刻度尺量出該對角線的長度，根據(jù)選取的標(biāo)度計算合力的大?。辉倭砍鰧蔷€與某一分力的夾角，表示合力的方向； ④當(dāng)分力的個數(shù)多于兩個時，可先作出任意兩個分力的合力，再將這個合力依次與其他分力合成，最終求出所有分力的合力。 特別提醒 作圖法求合力注意事項(xiàng) ①分力、合力的作用點(diǎn)相同，切忌弄錯表示合力的對角線； ②分力、合力的比例要一致，力的標(biāo)度要適當(dāng)； ③虛線、實(shí)線要分清，表示分力和合力的兩條鄰邊和對角線畫實(shí)線，并加上箭頭，平行四邊形的另兩條邊畫虛線； ④求合力時既要求出合力的大小，還要求出合力的方向，不要忘了用量角器量出合力與某一分力間的夾角． 2．計算法

11、可以根據(jù)平行四邊形定則作出示意圖，然后由幾何知識求解對角線，即為合力．以下為求合力的幾種特殊情況： (1)相互垂直的兩個力的合成，如圖所示． 合力F＝，合力F與F1夾角正切值tanθ＝. 2．計算法 (2)夾角為θ、大小相等的兩個力的合成，如上圖所示．由幾何知識可知圖形為菱形，其對角線垂直平分，則合力F＝2F1cos，方向沿F1、F2的角平分線，與F1的夾角為. (3)夾角為120°的兩個大小相等的力的合成，如圖所示．由幾何知識得，對角線將平行四邊形分隔成兩個等邊三角形，故合力與分力大小相等，方向沿F1、F2夾角的平分線． ★合力與兩個分力的關(guān)系 1. θ ＝0°時

12、，即 F1、F2 共線同方向： F合＝ F1 ＋ F2 合力方向與兩個力的方向相同 2. θ ＝180°時，即 F1 、 F2共線反方向： F合＝｜ F1 － F2 ｜ 合力方向與分力 F1 、 F2中較大的方向相同。 3. 夾角 θ 越大，合力就越?。? F合隨 F1 和 F2 的夾角增大而減小 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 ★兩個以上的力的合成 若兩個以上的力作用在一個物體上時，如何求合力？ 先求出兩個力的合力，再求出這個合力跟第三個力的合力，直到把所

13、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。 特別提醒 (1)作圖時，合力、分力要共點(diǎn)，實(shí)線、虛線要分清，標(biāo)度要唯一且適當(dāng)。 (2)作圖法和計算法均為矢量運(yùn)算的通用方法。 【典型例題】有兩個大小相等的共點(diǎn)力F1和F2，當(dāng)它們間的夾角為90°時合力為F，則當(dāng)它們間的夾角為120°時，合力大小為 （ ） A.2F B. C. D. 【答案】B ★課堂小結(jié)★ 1. 合力與分力的關(guān)系是“等效替代”。 2. 平行四邊形定則：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。 3. 合力與分力的大小關(guān)系： （1）合力大小范圍︱F1 - F2︱ ≤ F ≤ F1 + F2 合力可能大于、等于、小于任一分力 （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。