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2019-2020年高中物理 力的合成教案 魯科版必修1 教學(xué)目的 1.理解合力、分力、力的合成、共點(diǎn)力的概念． 2.理解力的合成本質(zhì)上是從作用效果相等角度進(jìn)行力的相互替代. 3.會(huì)用力的合成的平行四邊形定則進(jìn)行力的合成． 教學(xué)難點(diǎn) 運(yùn)用等效替代思想理解合力概念是難點(diǎn)． 知識(shí)重點(diǎn) 1．運(yùn)用平行四邊形定則求合力． 2．合力與分力的關(guān)系． 教學(xué)過(guò)程 教學(xué)方法和手段 引入 故事導(dǎo)入渺 據(jù)報(bào)道，因近日雨水較多路面太滑，一輛拖拉機(jī)在某地不慎落入路邊的一條水溝，司機(jī) 閏師傅被壓在拖拉機(jī)后輪下面的水里，當(dāng)場(chǎng)昏迷，幸虧附近十幾個(gè)村民合力抬起車(chē)輪把閏師 傅救出來(lái)抬到岸上才使閆師傅及時(shí)脫險(xiǎn)． - 除了十幾個(gè)村民抬起拖拉機(jī)外，我們還可以用吊車(chē)吊起拖拉機(jī)來(lái)達(dá)到同樣的目的．在這 個(gè)例子中吊車(chē)的作用效果與十幾個(gè)村民的作用效果是相同的． 實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入姆 兩個(gè)女同學(xué)把一桶水抬到講桌上，然后再讓一個(gè)男同學(xué)自己把水提到講桌上． 在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)女同學(xué)對(duì)水桶的作用效果和一個(gè)男同學(xué)的作用效果相同． 概念分析 推進(jìn)新課 一、力的合成 一個(gè)力與幾個(gè)力產(chǎn)生了向樣的效果，可以用這一個(gè)力代替那幾個(gè)力，這一個(gè)力是那幾個(gè) 力的合力，那幾個(gè)力是這一個(gè)力的分力． 當(dāng)一個(gè)物體受到幾個(gè)力共同作用時(shí)，我們常?？梢郧蟪鲞@樣一個(gè)力．這個(gè)力的作用效果 跟原來(lái)幾個(gè)力的作用效果相同，這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力．求幾個(gè)力的合力的過(guò)程叫做 力的合成F面我們來(lái)探究一下求幾個(gè)力的合力的方法． 演示l：兩個(gè)彈簧秤互成角度地懸掛一個(gè)鉤碼，拉力分別為Fl和F2；再用一個(gè)彈簧秤懸掛l司一個(gè)鉤碼，拉力為F． 分析：F和F2共同產(chǎn)生的效果與力F產(chǎn)生的效果是相同的，即均使鉤碼處于靜止?fàn)? 態(tài)由于力F產(chǎn)生的效果與力F，和F2共同作用產(chǎn)生的效果相同，力F就叫做力F。和F2 的合力．、這種等效代替的方法是物理學(xué)中常用的方法． 問(wèn)題：互成角度的兩個(gè)力的合力與分力的大小、方向是否有關(guān)?如果有關(guān)．又有什么樣 的關(guān)系? 我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究這個(gè)問(wèn)題． 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：一根橡皮條，使其伸長(zhǎng)一定的長(zhǎng)度，可以用一個(gè)力F作用。也可以用2個(gè)力 F1和Fz同時(shí)作用．如能想辦法確定F，和F2以及F的大小和方向，就可知F與F。和F2間 的關(guān)系 演示2：將如圖3—4—1所示實(shí)驗(yàn)裝置安裝在貼有白紙的豎直平板上． 橡皮條(；E在兩個(gè)力的共同作用下，沿直線GC伸長(zhǎng)了E0這樣的長(zhǎng)度，若撤去F。和F， 用一個(gè)力F作用在橡皮條上，使橡皮條沿著相同的直線伸長(zhǎng)相同的長(zhǎng)度，則力F對(duì)橡皮條 產(chǎn)生的效果跟力F-和Fz共同作用產(chǎn)生的效果相同，力F等于F。和F2的合力，在力F，和 F2的方向上各作線段0A和OB，根據(jù)選定的標(biāo)度，使它們的長(zhǎng)度分別表示力F．和F。的大 小，再沿力F的方向作線段0C，根據(jù)選定的標(biāo)度，使0C的長(zhǎng)度表示F的大?。? 學(xué)生實(shí)驗(yàn)：將白紙釘在方木板上，用圖釘固定一橡皮筋，用兩只彈簧秤同時(shí)用力互成角度地沿規(guī)定方向拉橡皮筋，使橡皮筋的另--端f$4AN 0點(diǎn)，記下此時(shí)兩彈簧秤的示數(shù)，這就 是分力的大小再用一只彈簧秤通過(guò)細(xì)繩套也把橡皮筋拉到位置0，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．用力的圖示作出這3個(gè)力觀察找出3個(gè)力之間的 關(guān)系． 演示3：以0A、OB為鄰邊作平行四邊形OACB，畫(huà)平行四邊形的對(duì)角線，發(fā)現(xiàn)對(duì)角線與 合力很接近． 問(wèn)題：由此看來(lái)，求互成角度的兩個(gè)力的合力，不是簡(jiǎn)單地將兩個(gè)力相加減．那么互成角度的兩個(gè)力FJ和R的合力的大小和方向是不是可以用以F。和F2的有向線段為鄰邊所作 的平行四邊形的對(duì)角線來(lái)表示呢?下面請(qǐng)同學(xué)根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證． 結(jié)論：總結(jié)平行四邊形則：求互成角度的兩個(gè)力的合力，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(duì)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3—4—2． ——— l53．．—— 問(wèn)題：合力F與F。和F2的夾角有什么關(guān)系? 如果兩個(gè)分力的大小分別為F。、Fz，兩個(gè)分力之間的夾角為，當(dāng)時(shí)，它們的合力等于多少?當(dāng)時(shí)，它們的合力又等于多少? 平行四邊形定則的具體應(yīng)用方法有兩種： 1．圖解法 (1)兩個(gè)共點(diǎn)力的合成：從力的作用點(diǎn)作兩個(gè)共點(diǎn)力的圖示，然后以F，、F2為邊作平行 四邊形，對(duì)角線的長(zhǎng)度即為合力的大小，對(duì)角線的方向即為合力的方向． 用直尺量出對(duì)角線的長(zhǎng)度，依據(jù)力的標(biāo)度折算出合力的大小，用量角器量出合力與其中 一個(gè)力之間的夾角曉 如圖3—4—3所示． 圖3—4—3中F。=50 N，F(xiàn)：一40 N，合力F一80 N． (2)兩個(gè)以上力的合成：先求出任意兩個(gè)力的合力，再求出這個(gè)合力跟第三個(gè)力的合力， 直到所有的力都合成進(jìn)去，最后得到的結(jié)果就是這些力的合力． 2．計(jì)算法 先依據(jù)平行四溈形宦碾Il畫(huà)出力的平行四溈形，然后依據(jù)數(shù)學(xué)公式(如余弦定理)算出對(duì) 角線所表示的合力的大小和方向． 當(dāng)兩個(gè)力互相垂直時(shí)，如圖3—4—4有： F一、席，礙 tan0=F2／Fl． 教材例題 如圖3—4—5所示，一個(gè)木塊放在水平桌面上，在水平方向共 受到三個(gè)力即F。、F。和靜摩擦力作用，而且三個(gè)力的合力為零，其中F。=10 N，F(xiàn)：一2 N．若 撤去力F。，則木塊在水平方向受到的合力為多少? 解析：F。和F。的合力F。。一F，一F。=8 N，方向向右，又因物體受三力作用且合力為零故靜摩擦力，一8 N，方向向左． 若撤去力F．．則木塊受F。作用而有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，此時(shí)物體受到的靜摩擦力為2 N， 方向向右，木塊仍保持靜止?fàn)顟B(tài)，木塊在水平方向受到的合力為零． 答案：0 合力大小的范圍： 運(yùn)用合力與分力關(guān)系模擬演示器，讓兩個(gè)力Fl和F2之間的夾角口由o。一l80。變化，可以得到： (1)合力F隨口的增大而減?。? (2)當(dāng)口=0。時(shí)，F(xiàn)有最大值F。。=F，+F2，當(dāng)口=180。時(shí)，F(xiàn)有最小值F。；。=F，一F：． (3)合力F既可以大于，也可以等于或小于原來(lái)的任意一個(gè)分力． --——l54--—— 問(wèn)題：如何求多個(gè)力的合力? 引導(dǎo)學(xué)生分析：任何兩個(gè)共點(diǎn)力均可以用平行四邊形定則求出其合力，因此對(duì)多個(gè)共點(diǎn) 力的合成，我們可以先求出任意兩個(gè)力的合力，再求這個(gè)合力跟第三個(gè)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． 3．矢量和標(biāo)量 問(wèn)題：我們學(xué)過(guò)許多物理量，如：長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間、能量、溫度、力、速度等．這些物理量什么異同? 引導(dǎo)學(xué)生分析：力、速度是既有大小又有方向的物理量，而質(zhì)量、時(shí)間、能量、長(zhǎng)度等物理量只有大小，沒(méi)有方向，前者叫矢量，后者叫標(biāo)量，矢量的合成遵守平行四邊形定則． 二、共點(diǎn)力 學(xué)生自學(xué)課本上有關(guān)共點(diǎn)力的知識(shí)，教師提示學(xué)生在閱讀的時(shí)候注意這樣幾個(gè)問(wèn)題： 1．什么樣的力是共點(diǎn)力? 2．你認(rèn)為掌握共點(diǎn)力概念時(shí)應(yīng)該注意什么問(wèn)題? 3．力的合成的平行四邊形定則有沒(méi)有適用條件，如果有，適用條件是什么? 注：這一部分知識(shí)相對(duì)簡(jiǎn)單，可以通過(guò)學(xué)生自學(xué)，鍛煉學(xué)生的閱讀能力和自學(xué)能力． 參考答案： 1．如果一個(gè)物體受到兩個(gè)或更多個(gè)力的作用，有些情況下這些力共同作用在同一個(gè)點(diǎn)上，或者雖然不是作用于同一個(gè)點(diǎn)上，但是他們的延長(zhǎng)線交于一點(diǎn)，這樣的一組力叫做共點(diǎn)力． 2．掌握共點(diǎn)力時(shí)，不僅要看這幾個(gè)力是不是作用于一個(gè)點(diǎn)，還要看它們的延長(zhǎng)線是不是交于一個(gè)點(diǎn)． 3．力的合成的平行四邊形定則只適用于共點(diǎn)力作用的情況． 培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰? 培養(yǎng)學(xué)生善于交流的合作精神在交流合作中發(fā)展能力，并形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué) 習(xí)方法． 通過(guò)力的等效替代，使學(xué)生領(lǐng)略跨學(xué)科知識(shí)結(jié)合的奇妙，同時(shí)領(lǐng)會(huì)科學(xué)探究中嚴(yán)謹(jǐn)、務(wù)實(shí)的精神和態(tài)度 讓學(xué)生積極參與課堂活動(dòng)，設(shè)疑、解疑、探求規(guī)律，使學(xué)生始終處于積極探求知識(shí)的過(guò) 程中，達(dá)到最佳的學(xué)習(xí)心理狀態(tài)． 例題講解 【例１】 如圖3—4—5所示，一個(gè)木塊放在水平桌面上，在水平方向共 受到三個(gè)力即F。、F。和靜摩擦力作用，而且三個(gè)力的合力為零，其中F。=10 N，F(xiàn)：一2 N．若 撤去力F。，則木塊在水平方向受到的合力為多少? 解析：F。和F。的合力F。。一F，一F。=8 N，方向向右，又因物體受三力作用且合力為零故靜摩擦力，一8 N，方向向左． 若撤去力F．．則木塊受F。作用而有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，此時(shí)物體受到的靜摩擦力為2 N， 方向向右，木塊仍保持靜止?fàn)顟B(tài)，木塊在水平方向受到的合力為零． 答案：0 合力大小的范圍： 運(yùn)用合力與分力關(guān)系模擬演示器，讓兩個(gè)力Fl和F2之間的夾角口由o。一l80。變化，可以得到： (1)合力F隨口的增大而減?。? (2)當(dāng)口=0。時(shí)，F(xiàn)有最大值F。。=F，+F2，當(dāng)口=180。時(shí)，F(xiàn)有最小值F。；。=F，一F：． (3)合力F既可以大于，也可以等于或小于原來(lái)的任意一個(gè)分力． --——l54--—— 課堂練習(xí) 課堂訓(xùn)練 1．甲、乙兩個(gè)小孩共同推著一輛小車(chē)在水平地面上以0．5 m／s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，丙小孩單獨(dú)使同一輛小車(chē)在同一水平面運(yùn)動(dòng)，下列情況中丙對(duì)車(chē)的作用力與甲、乙對(duì)車(chē)的合作用力相同的是…………………………………………………………．．………………．( ) A．丙推著小車(chē)以0．5 m／s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng) B．丙拉著小車(chē)以0．5 m／s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng) C．丙推著小車(chē)以0．5 m／s的速度向左勻速運(yùn)動(dòng) D．丙推著小車(chē)由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)的瞬間 2．關(guān)于兩個(gè)大小不變的共點(diǎn)力F．、F2與其合力F的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是( ) A．F的大小隨F。、F。問(wèn)夾角的增大而增大 8，F(xiàn)大小一定大于F。、F2中最大者 C．F大小隨F-、Fz間夾角的增大而減小 D．F大小不能小于F。、F2中最小者 3．大小分別為30 N和25 N的兩個(gè)力，同時(shí)作用在一個(gè)物體上，兩個(gè)力的合力F的大小 一定為………．( ) 4．如圖3—4—6為兩個(gè)共點(diǎn)力的合力F跟它的兩個(gè)分力之間的 夾角口的關(guān)系圖象，則這兩個(gè)分力大小分別是………………( ) A．1 N和4 N B．2 N和3 N C．1 N和5 N D．2 N和4 N 答案ll．AB 2．C 3．D 4．合力為零5．B --—— l55--—— 其他 實(shí)驗(yàn)器材：木板、白紙、圖釘(若干)、橡皮筋、細(xì)繩套(兩根)、彈簧秤(兩只)、三角板、鉛筆． 小結(jié)與作業(yè) 課堂小結(jié) 1．互成角度的二力合成，不是簡(jiǎn)單地利用代數(shù)方法相加減，而是遵守平行四邊形定則， 即合力的大小不僅取決于兩個(gè)分力的大小，而且取決于兩個(gè)分力的夾角． 2．對(duì)平行四邊形定則的認(rèn)識(shí)，是通過(guò)實(shí)驗(yàn)歸納來(lái)完成的，實(shí)驗(yàn)歸納的步驟是：提出問(wèn) 曬一設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一進(jìn)行實(shí)驗(yàn)一數(shù)據(jù)分析一多次實(shí)驗(yàn)一歸納總結(jié)一得出結(jié)論。 本課作業(yè) 課后作業(yè)：2、3 本課教學(xué)反思（課堂設(shè)計(jì)理念，實(shí)際教學(xué)效果及改進(jìn)設(shè)想） 本節(jié)課上下來(lái)，我覺(jué)得自己處理得還算妥當(dāng)?shù)牡胤接袃牲c(diǎn)： 教學(xué)內(nèi)容的安排上，我主要分成了兩大塊：一是關(guān)于合力、分力以及力的合成的概念，二是探究合力與分力之間的關(guān)系。在第二部分內(nèi)容的教學(xué)中，我又分成三個(gè)層次來(lái)展開(kāi)教學(xué)：首先是討論同一直線上的兩個(gè)力的合成，然后提問(wèn)不在同一直線上的兩個(gè)分力的合成是否依然遵循剛才的規(guī)律，通過(guò)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)大家發(fā)現(xiàn)合力應(yīng)與兩個(gè)分力的大小和方向均有關(guān)系，從而進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng)。這樣處理使整個(gè)課堂教學(xué)的線路非常清晰，各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)之間銜接比較緊。 在實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)上，首先由學(xué)生發(fā)言提出方案，其他學(xué)生補(bǔ)充，然后老師點(diǎn)評(píng)，師生互動(dòng)，共同完善方案，在此過(guò)程中同時(shí)向?qū)W生點(diǎn)明操作中的一些注意點(diǎn)。在探究過(guò)程中，對(duì)于部分學(xué)生新出現(xiàn)的問(wèn)題，再拿出來(lái)共同分析討論，改進(jìn)后鼓勵(lì)他們?cè)俅芜M(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后得出結(jié)論。這樣的一個(gè)過(guò)程對(duì)學(xué)生來(lái)講也許會(huì)有更深刻的體驗(yàn)。 課后，通過(guò)與其他老師的交流還有劉老師的指導(dǎo)，我也認(rèn)識(shí)到有幾點(diǎn)還做得很不夠，需要在今后的教學(xué)過(guò)程中不斷改進(jìn)。 提問(wèn)的有效性、可答性。本節(jié)課一上來(lái)就有個(gè)提問(wèn)弄的學(xué)生難以回答，課堂氣氛一下子有點(diǎn)僵，雖然后來(lái)我自己把這個(gè)問(wèn)題接過(guò)來(lái)了，但已經(jīng)明顯覺(jué)得不夠自然了。 實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)處理能力還要進(jìn)一步加強(qiáng)，多給學(xué)生鋪設(shè)臺(tái)階，另外，可叫兩個(gè)學(xué)生到前面操作，在這個(gè)過(guò)程中我再進(jìn)行指點(diǎn)，這樣會(huì)更有利于學(xué)生領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)操作的要點(diǎn)。 情景引入太過(guò)單調(diào)、枯燥了，若能增加一些學(xué)生體驗(yàn)活動(dòng)的話效果會(huì)更好些。