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2019-2020年高中物理《力的合成》教案1 新人教版必修1 【教學(xué)目標(biāo)】 1、知識目標(biāo) (1) 理解合力和力的合成的概念； (2) 掌握力的平行四邊形定則，會用作圖法求共點(diǎn)力的合力。會用直角三角形知識計算兩個共點(diǎn)力的合力； (3) 要求知道合力的大小與分力間夾角的定性關(guān)系。 2、能力目標(biāo) 培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，通過實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)的物理思維能力。 3、德育目標(biāo) 在實(shí)驗(yàn)過程中，掌握正確的方法，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的求實(shí)精神。 【教學(xué)重點(diǎn)】 力的合成的平行四邊形定則。 【教學(xué)難點(diǎn)】 合力的大小與分力間夾角的定性關(guān)系。 【教學(xué)方法】 實(shí)驗(yàn)、歸納法。 【教具準(zhǔn)備】 平行四邊形定則演示器、鉤碼、彈簧秤、細(xì)線、三角板；學(xué)生每兩人一組：方木板、白紙、彈簧秤（兩個）、橡皮條、細(xì)繩套兩個、三角板、刻度尺、圖釘（幾個）。 【課時安排】 2課時 【教學(xué)過程】 一、導(dǎo)入新課 F1 F2 F 甲 乙 如圖甲，一個人用力F可以把一筒水提起來；如圖乙，兩個人可用力F1、F2把同樣的一筒水抬起來。那么力F的作用效果與F1、F2共同作用的效果如何呢？ 學(xué)生：效果是一樣的。 老師：我們這節(jié)課就來學(xué)習(xí)力的等效替代所遵循的規(guī)律。 二、新課教學(xué) 1、幾個概念 (1)合力：一個力作用在物體上，它產(chǎn)生的效果如果跟幾個力共同產(chǎn)生的效果相同，這個力就叫做那幾個力的合力。 如上例中力F就叫做F1與F2的合力。 (2)力的合成：求幾個力的合力，叫做力的合成。 (3)共點(diǎn)力：幾個力如果都作用在物體的同一點(diǎn)，或者它們的作用線相交于同一點(diǎn)，這幾個力叫做共點(diǎn)力。 (4)矢量和標(biāo)量 ①矢量：既有大小，又有方向的物理量，叫做矢量。 ②標(biāo)量：只有大小，沒有方向的物理量，叫做標(biāo)量。 2、力的合成 (1)同一條直線上的兩個力的合成 (結(jié)合初中學(xué)習(xí)的知識歸納總結(jié)) 當(dāng)F1、F2同向時，合力的大小等于兩分力的大小之和，F(xiàn)＝F1＋F2，合力的方向跟兩個力的方向相同； 當(dāng)F1、F2反向時，合力的大小等于兩分力的大小之差，F(xiàn)＝｜F1－F2｜，合力的方向跟兩個力中較大的那個力的方向相同； (2)互成角度的兩個力的合成。 ①實(shí)驗(yàn)探索 (可以加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生思維能力，變直接給出為實(shí)驗(yàn)探索，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)科研方法，鼓勵創(chuàng)新，全面提高學(xué)生素質(zhì)。) A）實(shí)驗(yàn)儀器中用的彈簧秤和橡皮條、細(xì)繩套、白紙、方木板，這些器材各發(fā)揮怎樣的功能？ B）合力與分力作用效果相同，怎樣去體現(xiàn)？ C）合力如何表示，分力如何表示？ D）合力、分力的關(guān)系與合力的圖示、分力的圖示之間的關(guān)系怎樣？ E）實(shí)驗(yàn)應(yīng)記錄些什么？怎樣處理這些實(shí)驗(yàn)記錄？最后得出什么結(jié)論？ 如何進(jìn)行力的合成呢？請同學(xué)看下面實(shí)驗(yàn)（請一位同學(xué)上講臺幫忙） ①把方木板固定在黑板上，用圖釘把白紙固定在方木塊上。 G E O F1 F2 F A B C ②用圖釘把橡皮條一端固定在G點(diǎn)，結(jié)點(diǎn)自然狀態(tài)在E點(diǎn)，結(jié)點(diǎn)的另一端系著細(xì)繩套。 ③用兩彈簧秤分別勾住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使結(jié)點(diǎn)到達(dá)O點(diǎn)。記下O的位置，用鉛筆和刻度尺在白紙上從O點(diǎn)沿兩條細(xì)紙的方向畫線，記下F1、F2的力的大小。 ④放開彈簧秤，使結(jié)點(diǎn)重新回到E點(diǎn)，再用一只彈簧秤，通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到O，讀出彈簧秤的示數(shù)F，記下細(xì)繩套的方向，按同一標(biāo)度作出F1、F2和F的力的圖示。 ⑤用三角板以F1、F2為鄰邊作平行四邊形，在誤差范圍內(nèi)，F(xiàn)幾乎是F1、F2為鄰邊的平行四邊形的對角線。 經(jīng)過前人們很多次的、精細(xì)的實(shí)驗(yàn)，最后確認(rèn)，對角線的長度、方向，跟合力的大小、方向一致，也就是說，對角線就表示F1、F2的合力。 ⑥指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn) 觀察學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況，數(shù)據(jù)處理，要求操作規(guī)范，遵從實(shí)驗(yàn)結(jié)果，盡量把誤差減小到最小。 要求學(xué)生用平行四邊形定則作出F1與F2的合力，與實(shí)際合力進(jìn)行比較。 總結(jié)：可見互成角度的兩個力的合成，不是簡單的兩個力相加減，而是用表示兩個力的有向線段為鄰邊作平行四邊形，對角線就表示合力的大小和方向。這就是平行四邊形定則。只要是矢量的合成，都遵從平行四邊形定則。以后我們要利用這個定則進(jìn)行速度、加速度等的合成。 F1 F2 F O ②平行四邊形定則 用表示兩個共點(diǎn)力F1和F2的線段為鄰邊作平行四邊形，那么，合力F的大小和方向就可以用這兩個鄰邊之間的對角線表示出來，這就叫做力的平行四邊形定則。 ③三角形定則 根據(jù)平行四邊形對邊平行且相等的性質(zhì)，力的平行四邊形定則可用更簡單的力的三角形定則來代替。 把代表F1和F2的線段首尾相接地畫出來，最后從第個一力矢量的起點(diǎn)畫向第二個力矢量終點(diǎn)的有向線段就表示合力F的大小和方向，這就叫做力的三角形定則。 F1 F2 F O F1 F2 F O F1 F2 F O (3)兩個以上力的合成 ①依次用平行四邊形定則 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。 F1 F2 F F12 F3 ②力的多邊形定則 將需要合成的各個力的有向線段首尾相接地依次連接(與順序無關(guān))，最后從第一個力的起點(diǎn)連向最后一個力的終點(diǎn)，封閉多邊形的有向線段就表示所要合成的各個力的合力，這種作圖方法叫做力的多邊形定則。 (先按三角形定則將中間過渡的合力作出，然后再將其擦去，顯示出多邊形) F1 F2 F3 若各個力矢量首尾連接后自行封閉，則表示這些力的合力等于零。 思考練習(xí)：若物體受到三個力作用，三個力的合力為零，則三力首尾相接，將構(gòu)成封閉的矢量三角形。試分析右圖中三個力的合力為多少？ (答案：2F3) F1 F2 F O A B C D θ φ (4)兩個共點(diǎn)力合力的計算 兩個共點(diǎn)力大小分別為F1、F2，夾角為θ，以兩力為鄰邊作平行四邊形OBAC，過A作OC延長線的垂線，垂足為D。在直角三角形OAD中，合力F的大小為 F＝ 化簡后得 F＝ (1) 合力F的方向與分力F2之間的夾角為φ，則 tanφ＝ (2) (1)、(2)兩式是計算合力F的大小和方向的計算公式。其中(2)式不能死套，可從所作的直角三角形中靈活計算。 思考與討論：力F1和F2的大小一定，合力F的大小跟兩個力的夾角θ的關(guān)系？ (通過作圖、制作教具或用動態(tài)課件展示變化過程，分析得出結(jié)論) F1 F2 F θ 當(dāng)θ＝0時，F(xiàn)＝F1＋F2，方向跟兩分力方向相同。 當(dāng)0＜θ≤90時，合力一定大于每個分力。 當(dāng)90＜θ≤120時，合力有可能小于較大分力。 當(dāng)120＜θ≤180時，合力至少小于一個分力。 當(dāng)θ＝180時，F(xiàn)＝｜F1－F2｜，合力與較大分力的方向相同。 當(dāng)θ角在0和180之間變化時，θ↑→F↓，合力的方向也隨θ的變化而變化，且當(dāng)F⊥F2時，F(xiàn)與F1之間的夾角最大。合力F的取值范圍為： F1 F2 F 15N O θ ｜F1－F2｜≤F≤F1＋F2 例題：力F1＝45N，方向水平向右。力F2＝60N，方向豎直向上，用作圖法和計算法求解合力F的大小和方向。 作圖法解：選擇某一標(biāo)度，利用0.5cm的長度表示15N的力，作出力的平行四邊形，用刻度尺量出對角線的長度L，利用F＝15N 即可求出合力F的大小為75N。 用量角器量得合力F與力F1的夾角為θ＝53。 計算法解：合力F的大小為：F＝＝75N， 合力F的方向：tanθ＝F2/ F1＝4/3，故得合力F與力F1的夾角為θ＝53。 三、小 結(jié) 這節(jié)課主要學(xué)習(xí)了共點(diǎn)力合成的平行四邊形定則，掌握用作圖法求兩個共點(diǎn)力的合力，并且用作圖法得出兩力夾角不定的情況下，合力F的取值范圍。會計算兩互相垂直的共點(diǎn)力的合力。 四、作 業(yè) P14 練習(xí)四 (1)、(2)、(3)、(4) 【板書設(shè)計】 五 力的合成 1、幾個概念 (1)合力：一個力作用在物體上，它產(chǎn)生的效果如果跟幾個力共同產(chǎn)生的效果相同，這個力就叫做那幾個力的合力。 (2)力的合成：求幾個力的合力，叫做力的合成。 (3)共點(diǎn)力：幾個力如果都作用在物體的同一點(diǎn)，或者它們的作用線相交于同一點(diǎn)，這幾個力叫做共點(diǎn)力。 (4)矢量和標(biāo)量 ①矢量：既有大小，又有方向的物理量，叫做矢量。 ②標(biāo)量：只有大小，沒有方向的物理量，叫做標(biāo)量。 2、力的合成 (1)同一條直線上的兩個力的合成 當(dāng)F1、F2同向時，F(xiàn)＝F1＋F2，方向跟兩個力的方向相同； 當(dāng)F1、F2反向時，F(xiàn)＝｜F1－F2｜，方向跟兩個力中較大的那個力的方向相同。 (2)互成角度的兩個力的合成 ①實(shí)驗(yàn)探索 F1 F2 F O ②平行四邊形定則 用表示兩個共點(diǎn)力F1和F2的線段為鄰邊作平行四邊形，那么，合力F的大小和方向就可以用這兩個鄰邊之間的對角線表示出來，這就叫做力的平行四邊形定則。 ③三角形定則 把代表F1和F2的線段首尾相接地畫出來，最后從第一力矢量的起點(diǎn)畫向第二個力矢量終點(diǎn)的有向線段就表示合力F的大小和方向，這就叫做力的三角形定則。 F1 F2 F O F1 F2 F O F1 F2 F O (3)兩個以上力的合成 F1 F2 F F3 ①依次用平行四邊形定則 ②力的多邊形定則 (4)兩個共點(diǎn)力合力的計算 兩分力大小分別為F1、F2，夾角為θ，以分力為鄰邊作平行四邊形OBAC，過A作OC延長線的垂線，垂足為D。在直角三角形OAD中，合力F的大小為 F1 F2 F O A B C D θ φ F＝ 化簡后得 F＝ (1) 合力F的方向與分力F之間的夾角為φ，則 tanφ＝ (2) 思考與討論：力F1和F2的大小一定，合力F的大小跟兩個力的夾角θ的關(guān)系？ F1 F2 F θ 當(dāng)θ＝0時，F(xiàn)＝F1＋F2，方向跟兩分力方向相同。 當(dāng)0＜θ≤90時，合力一定大于每個分力。 當(dāng)90＜θ≤120時，合力有可能小于較大分力。 當(dāng)120＜θ≤180時，合力至少小于一個分力。 當(dāng)θ＝180時，F(xiàn)＝｜F1－F2｜，合力與較大分力的方向相同。 當(dāng)θ角在0和180之間變化時，θ↑→F↓，合力的方向也隨θ的變化而變化，且當(dāng)F⊥F2時，F(xiàn)與F1之間的夾角最大。合力F的取值范圍為： ｜F1－F2｜≤F≤F1＋F2 例題：