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2019-2020年高中物理 第二章 力 第5節(jié) 力的合成教案 教科版必修1 【教學(xué)目標(biāo)】 1．知識(shí)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(huì)用作圖法求解兩個(gè)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(huì)用直角三角形知識(shí)求合力。 2．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(gè)共點(diǎn)力的合成遵循平行四邊形定則。 （2）培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)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(jì)實(shí)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。 3．情感、態(tài)度與價(jià)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(shí)。 （3）培養(yǎng)學(xué)生合作、交流、互助的精神 【重點(diǎn)】 （1）通過實(shí)驗(yàn)歸納出力的平行四邊形定則 （2）力的平行四邊形定則的理解和應(yīng)用 【難點(diǎn)】 （1）對(duì)物體進(jìn)行簡單的受力分析、通過作圖法確定合力 （2）合力與分力間的等效替代關(guān)系，尤其是合力的大小與兩個(gè)分力間夾 角的關(guān)系 教學(xué)策略：通過實(shí)驗(yàn)探究和聯(lián)系實(shí)際舉例，使學(xué)生自然地接受力的平行四邊形定則， 理解其運(yùn)用方法，并能用以解決相關(guān)問題。 【設(shè)計(jì)思想】 新課標(biāo)對(duì)高中物理教學(xué)明確要求，以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為核心，把學(xué)生活動(dòng)的過程、方法以及經(jīng)歷活動(dòng)過程中的體驗(yàn)作為課程標(biāo)準(zhǔn)之一。依據(jù)這種教學(xué)理念，為了讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究過程，了解科學(xué)研究方法，把力的合成規(guī)律這種全新的知識(shí)，讓學(xué)生去研究，獲得親身感受，加深對(duì)矢量合成法則的理解。所以這節(jié)課主要是實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生通過自己動(dòng)腦、動(dòng)手，猜想、實(shí)驗(yàn)研究找出合力與分力之間的關(guān)系，體會(huì)等效替代的思想和矢量合成的方法――平行四邊形定則。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)的過程中，倡導(dǎo)他們勇于發(fā)表自己的看法，大膽猜想，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，從而鍛煉學(xué)生的能力。 但是高一學(xué)生剛接觸矢量，對(duì)矢量的運(yùn)算沒有任何感性認(rèn)識(shí)，沒有任何生活經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，以前有的只是對(duì)如質(zhì)量、時(shí)間等標(biāo)量的代數(shù)運(yùn)算。所以對(duì)他們來說，研究力的合成定則是一個(gè)難題，教學(xué)過程中注重老師的“引導(dǎo)”、學(xué)生的“研究”，體現(xiàn)老師是主導(dǎo)、學(xué)生是主體的原則，淡化教師的“教”，加強(qiáng)小組間的學(xué)習(xí)、交流、討論，讓學(xué)生積極參與課堂活動(dòng)，猜想、設(shè)計(jì)方案、探求規(guī)律，使學(xué)生始終處于積極探求知識(shí)的過程中。同時(shí)一方面盡量增加學(xué)生參與的機(jī)會(huì)，親自體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程，另一方面充分利用演示實(shí)驗(yàn)、多媒體等現(xiàn)代化的教學(xué)手段，提高整個(gè)課堂教學(xué)的效果。 【教學(xué)資源】 合力與分力關(guān)系模擬演示器（磁性黑板、帶磁鐵的滑輪、鉤碼、橡皮筋（帶細(xì)繩 套）、實(shí)驗(yàn)器材（學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)用）；方木塊1塊、彈簧秤2個(gè)、橡皮筋1條，20cm 細(xì)線1條（兩端打好套）、白紙1張、圖釘幾個(gè)、三角板一對(duì) 【教學(xué)設(shè)計(jì)】 課堂引入----問題：在現(xiàn)實(shí)生活中，一個(gè)物體往往會(huì)同時(shí)受到幾個(gè)力的作用，對(duì)于我們研究問題不利，這就要求我們要對(duì)這些力先做一些處理，以方便研究。 為解決這些問題，今天這節(jié)課我們一起來研究第五節(jié)力的合成。 【課堂學(xué)習(xí)】 感受合力和分力：生活中常見到這樣的事例 1、一個(gè)力的作用效果＝兩個(gè)力的作用效果 2、一個(gè)力的作用效果＝多個(gè)力的作用效果 問題1：這個(gè)過程中有一個(gè)重要的物理思想，是什么？合力和分力的定義是什么？什么叫力的合成？ 1、合力與分力：一個(gè)力產(chǎn)生的效果跟幾個(gè)力共同產(chǎn)生的效果相同，這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力。原來的幾個(gè)力叫做分力。 2、力的合成：求幾個(gè)力的合力的過程，叫做力的合成。 3、說明：用這個(gè)力來代替那幾個(gè)力，這就是力的等效代替。注意：不是物體又多受了一個(gè)合力。 問題2：力合成的法則是什么呢？ 1、同一直線上的力的合成 （1）兩個(gè)力的方向相同 （2）兩個(gè)力的方向相反 2、互成角度的兩個(gè)力的合成：探究求合力的方法 結(jié)論：遵循平行四邊形法則：以表示這兩個(gè)力的線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就代表合力的大小和方向，這個(gè)法則叫做平行四邊形法則。 問題3：平行四邊形法則具體的應(yīng)用？ 1、作圖法（即力的圖示法）求合力 2、計(jì)算法求合力 問題4：F1、F2大小一定，合力隨分力間夾角θ如何變化，合力的范圍如何？ （1）F合隨F1和F2的夾角增大而減小。 （2）θ＝0時(shí)，即F1、F2共線同方向：F合＝F1＋F2 ，合力最大 。 （3）θ＝180時(shí)，即F1、F2共線反方向：F合＝｜F1－F2｜，合力最小 ，合力方向與分力F1、F2中較大的方向相同。 （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。 問題5：多力合成的方法？ 例：三個(gè)力F1=4N、 F2= 5N、F3= 6N的合力F的大小的范圍？ 例：三個(gè)力的大小分別為F1=4N、 F2= 5N和F3= 6N，已知其合力為0，則F1、 F2的合力的大小和方向如何？ 問題6：什么叫共點(diǎn)力？ 1、共點(diǎn)力：幾個(gè)力同時(shí)作用在物體的同一點(diǎn)，或它們的作用線相交于同一點(diǎn)，這幾個(gè)力叫做共點(diǎn)力。 2、平行四邊形定則只適用于共點(diǎn)力。 【課堂小結(jié)】 【板書設(shè)計(jì)】 一、合力、分力與力的合成的概念（等效替代） 二、力的合成 三、平行四邊形定則（適用于所有矢量的運(yùn)算） 四、多力合成的方法 五、共點(diǎn)力 【課堂反饋】 1．一個(gè)物體受到兩個(gè)力的作用，則（ ） A.當(dāng)兩個(gè)力大小相等時(shí)，物體所受合力一定為零 B.當(dāng)兩個(gè)力大小相等時(shí)，物體所受合力可能為零 C.當(dāng)兩個(gè)力中一個(gè)較大時(shí)，物體所受合力一定與較大的力同方向 D.當(dāng)兩個(gè)力互相垂直時(shí)，物體所受合力將取最大值 2．關(guān)于共點(diǎn)力，下列說法中正確的是（ ） A、作用在一個(gè)物體上的兩個(gè)力，如果大小相等，方向相反，這兩力是共點(diǎn)力 B、作用在一個(gè)物體上的兩個(gè)力，如果是一對(duì)平衡力，則這兩力是共點(diǎn)力 C、作用在一個(gè)物體的幾個(gè)力，如果它們的作用點(diǎn)在同一點(diǎn)上，則這幾個(gè)力是共點(diǎn)力 D、作用在一個(gè)物體的幾個(gè)力，如果它們力的作用線匯交于同一點(diǎn)，則這幾個(gè)力是共點(diǎn)力 3．物體受到兩個(gè)方向相反的力的作用, F1=8N, F2=10N, 當(dāng)F2由10N逐漸減小到零的過程中, 這兩個(gè)力的合力的大小變化是 ( ) A．逐漸變小 B．逐漸增大 C．先變大后變小 D．先變小后變大 4．作用在同一物體上的兩個(gè)力F1=F2=15N,用作圖法分別求出夾角為300、900、1200時(shí)合力的大小和方向. 5.如圖3－4－5所示，懸掛在天花板下重60N的小球，在均勻的水平風(fēng)力作用下偏離了豎直方向θ=30角．求風(fēng)對(duì)小球的作用力和繩子的拉力． 6．如圖3-4-6所示,懸線AO與天花板夾角為600,線AO的拉力F1=24N,線BO與墻壁垂直,線BO的拉力F2=12N.求： (1) 用圖解法求F1和F2的合力. (2) 用計(jì)算法求F1、F2的合力的大小. 7．物體受到三個(gè)力的作用, 其中兩個(gè)力的大小分別為5N和7N, 這三個(gè)力的最大值為21N, 則第三個(gè)力的大小為多少?這三個(gè)力的合力最小值為多少?若三個(gè)力的最大值為30N,則三個(gè)力的合力的最小值為多少? 參考答案 1． B 2． CD 3． D 4． 34.6N 6． 20.8N 7． 9N 0 【課后測評(píng)】 1．關(guān)于兩個(gè)大小不變的共點(diǎn)力與其合力的關(guān)系，下列說法正確的是 A．合力大小隨著兩力夾角的增大而增大 B．合力大小一定大于分力中最大者 C．兩分力夾角小于180時(shí)，合力隨夾角的減小而增大 D．合力不能小于分力中最小者 E．合力F一定大于任一個(gè)分力 F．合力的大小可能等于F1也可能等于F2 G．合力有可能小于任一個(gè)分力 2．兩個(gè)共點(diǎn)力，一個(gè)是40 N，另一個(gè)未知，合力大小是100 N，則另一個(gè)力可能是　 A．20 N　　　　　　　　　　　　B．40 N C．80 N　　　　　　　　　　　　D．150 N 3．兩個(gè)共點(diǎn)力的夾θ固定不變，其合力為F，當(dāng)其中一個(gè)力增大時(shí)，下述正確的是　 A．F一定增大 B．F矢量可以不變 C．F可能增大，也可能減小 D．當(dāng)0＜θ＜90，F(xiàn)一定減小 4．物體受到兩個(gè)相反的力作用，二力大小F1＝5 N，F(xiàn)2＝10 N，現(xiàn)保持F1不變，將F2從10N減小到零的過程，它們的合力大小變化情況是　 A．逐漸變小　　　　　　　　　　B．逐漸變大 C．先變小后變大　　　　　　　　D．先變大后變小 5．有三個(gè)力：Fl＝2 N，F(xiàn)2＝5 N，F(xiàn)3＝8 N，則　 A．F2和F3可能是F1的兩個(gè)分力 B．F1和F3可能是F2的兩個(gè)分力 C．F1和F2可能是F3的兩個(gè)分力 D．上述結(jié)果都不對(duì) 6．如圖3－4－6所示，有5個(gè)力作用于同一點(diǎn)O，表示這5個(gè)力的有向線段恰好構(gòu)成一個(gè)正六邊形的兩鄰邊和三條對(duì)角線，已知F3＝10 N，則這5個(gè)力的合力大小為________. 圖3－4－6 7．同時(shí)作用在某物體上的兩個(gè)力，大小分別為6 N和8 N．當(dāng)這兩個(gè)力之間的夾角由0逐漸增大至180時(shí)，這兩個(gè)力的合力將由最大值________逐漸變到最小值________. 8．作用在同一物體上的三個(gè)力，它們的大小都等于5 N，任意兩個(gè)相鄰力之間的夾角都是120，如圖3－4－7所示，則這三個(gè)力合力為________；若去掉Fl，而F2、F3不變，則F2、F3的合力大小為________，方向?yàn)開_______ 　　　　 圖3－4－7　　　　　　 圖3－4－8 9．六個(gè)共點(diǎn)力的大小分別為F、2F、3F、4F、5F、6F，相互之間夾角均為60，如圖3－4－8所示，則它們的合力大小是________，方向________， 10．有兩個(gè)大小相等的共點(diǎn)力Fl和F2，當(dāng)它們間的夾角為90時(shí)合力為F，則當(dāng)它們夾角為120時(shí)，合力的大小為________． 11．在研究兩個(gè)共點(diǎn)力合成的實(shí)驗(yàn)中得到如圖3－4－9所示的合力F與兩個(gè)分力的夾角的關(guān)系圖，問： 圖3－4－9 　　（1）兩個(gè)分力的大小各是多少? 　?。?）合力的變化范圍是多少? 參考答案 1． CFG 2． C 3． C 4． C 5． D 6． 30 N 7． 14 N　2 N 8． 0 N　5 N　與Fl相反 9． 6F　與5F相同 10． F 11．（1）8 N　6 N （2）2 N≤F≤14 N