4力的合成教学设计与反思

4　力的合成　 高中物理       人教2003课标版

(一)、知识目标

    1.理解力的合成和合力的概念。

    2.掌握力的平行四边形定则，会用作图法求共点力的合力。

    3.要求知道合力的大小与分力间夹角的关系。

(二)、能力目标

       培养学生动手能力、物理思维能力。

(三)、德育目标

       在实验的过程中，掌握正确的方法，结果要符合实验数据，培养学生实事求是的求实精神。

课堂学生为高一重点班，学生基础普遍比较好，但矢量运算是高中学生新接触的概念，如何让学生在以前学习基础之上接受本节课内容是一个难点。 
在很节课之前学生已经学习了位移以及力的概念，初步接触了矢量的概念，但对矢量方向性的理解还仅停留在表面上。本节课应着重让学生通过实验探究来体验矢量运算并非简单相加减，而是遵循平行四边形定则。 
 “等效替代”是高中物理学习中常用的方法之一，但很多学生对此却不甚熟悉，教师可以通过学生的实实践体验和对多个实例的分析说明，加深学生对等效替代的认识。

重点：

1.理解合力与分力的关系。

2.力的平行四边形定则。

难点：

合力的大小与分力间夹角的关系。

一、引入新课(出示投影片)

    如图甲，一个力用力F可以把一筒水慢慢地提起，图乙是两个人分别用F1、F2两个力把同样的一筒水慢慢地提起。那么力F的作用效果与F1、F2的共同作用的效果如何？

    学生：效果是一样的。

老师：那么力F就叫做F1与F2的合力，也就是说若一个力作用在物体上，所产生的效果跟几个力共同产生的效果相同，则这个力叫那几个力的合力。

【注意】

力的合成是唯一的。

2．只有同一物体所受的合力才可合成。

3．不同性质的力也可以合成。

4．分力与合力物体实质上讲是在力的作用效果方面的一种等效代替关系，而不是物体的重复受力。

老师：我们这节课就来学习力的合成符合什么规律。

 1.如何进行力的合成呢？请同学看下面实验（请一位同学上讲台帮忙）。

   （1）把放木板固定在黑板上，用图钉把白纸定字再生放木块上。

  （2）用图钉把橡皮条一端固定在A点，结点自然状态在O点，结点上系着细绳，细绳的另一端系着绳套。

  （3）用两弹簧秤分别勾住绳索，互成角度地拉橡皮条，使结点到达O′点。让学生记下O′的位置，用铅笔和刻度尺在白纸上从O′点沿两条细纸的方向画线，记下F1、F2的力的大小。

   （4）放开弹簧秤，使结点重新回到O点，再用一只弹簧秤，通过细绳把橡皮条的结点拉到O′，读出弹簧秤的示数F，记下细绳的方向，按同一标度作出F1、F2和F1的力的图示。

   （5）用三角板以F1、F2为邻边作平行四边形，在误差范围内，F几乎是F1、F2为邻边的平行四边形的对角线。

    经过前人们很多次的、精细的实验，最后确认，对角线的长度、方向、跟合力的大小、方向一致，即对角线与合力重合，也就是说，对角线就表示F1、F2的合力。

   （6）指导学生进行分组实验

    观察学生实验情况，数据处理，要求操作的规范，遵从实验结果，尽量把误差减小到最小。

    要求同学用平行四边形法则作出F1与F2的合力，与实际合力对照，相距多远，差距大不大。

    总结：可见互成角度的两个力的合成，不是简单的斤两个力相加减，而是用表示两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向。这就要平行四边形定则。以后我们还要利用这个定则进行速度、加速度等的合成，只要是矢量的合成、就遵从平行四边形定则。

    如果在实验中，对角线与合力相距比较远，那就找一找原因，是否有错误操作，即使操作完全正确，也会有实验误差，也不会完全重合。

    这种情况很正常，一个规律的得出要很多人在很长时间里，进行许多此实验才总结出来，并不是一次实验就能得到。

三、运用平行四边形定则求互成角度的两个力的合力。

【例1】如图1-5-2（a）所示，物体受到大小相等两个拉力作用，每个拉力都是2000N，夹角时50°，求这两个拉力的合力。

【解析】本题考查合力的求解方法。

做图法：取5mm表示500N的力，做出四边形如图1-5-2（b）所示，量得对角线长36mm，故合力大小为 N=3600N，合力方向沿两分力F1和F2的夹角的角分线上。

计算法：⑴本题做出的平行四边形菱形，可用几何知识求合力F，如图1-4-2（c）所示，直角三角形OAD中，OD表示合力F的一半，∠AOD=25°， =F1cos25°=2×2000×0.9063N=3625N。

⑵ 也可用公式计算：

=2000× =3625N

    例2：力F1＝45N，方向水平向右。力F2＝60N，方向竖直向上，用作图法求解合力F的大小和方向。

    解：选择某一标度，利用0.5cm的长度表示15N的力，作出力的平行四边形，用刻度尺量出对角线的长度L，利用F＝15N×  即可求出。

    教师要在黑板上板演示。

 四、如果是三个共点力作用在物体上，又如何求他们的合力呢？为什么可以这样求？

    学生讨论会得到：先求出任意两个力的合力，再求出这个合力跟第三个力的合力，直到把所有的力都合成进去，就得到其合力。因为每一次合成都遵从每两力与其合力产生共同效果的思想，所以可以这样合成。

 五、请同学完成P63的思考与讨论。

    提问，如果两个分力F1、F2，他们的夹角不定，求其合力的范围。（用作图法）

    同学们用作图法得到：

Fmax=F1+F2(两力夹角为0°)

Fmin=F1－F2（两力夹角为180°，F合于大的方向一致）

夹角在0°——180°之间，后介于Fmin与Fmax之间。

    总结：1、两个供电力的合力大于等于二力之差，小于等于二力之和。

2.合力F可大于某一分力，也可以小于某一分力

六、共点力：几个力如果都作用在物体的同一点，或它们的作用线相

交于一点，这几个力叫共点力。

力的平行四边形，只适用于共点力。

这节课主要掌握利用平行四边形定则，用作图法求两共点力的合力，并且用作图法得出两力夹角不定的情况下，F合取值范围，我们下课后要多动手练习，掌握这种方法。

1.  P64 3,4

    2. 有F1＝5N，F2＝8N，F3＝10N，他们之间的夹角可以任意改变，求他们的最大合力和最小合力。

1、概念：合力、力的合成、公共力点

2.力的合成遵循平行四边形。

4　力的合成　

4　力的合成　

一、引入新课(出示投影片)

    如图甲，一个力用力F可以把一筒水慢慢地提起，图乙是两个人分别用F1、F2两个力把同样的一筒水慢慢地提起。那么力F的作用效果与F1、F2的共同作用的效果如何？

    学生：效果是一样的。

老师：那么力F就叫做F1与F2的合力，也就是说若一个力作用在物体上，所产生的效果跟几个力共同产生的效果相同，则这个力叫那几个力的合力。

【注意】

力的合成是唯一的。

2．只有同一物体所受的合力才可合成。

3．不同性质的力也可以合成。

4．分力与合力物体实质上讲是在力的作用效果方面的一种等效代替关系，而不是物体的重复受力。

老师：我们这节课就来学习力的合成符合什么规律。

 1.如何进行力的合成呢？请同学看下面实验（请一位同学上讲台帮忙）。

   （1）把放木板固定在黑板上，用图钉把白纸定字再生放木块上。

  （2）用图钉把橡皮条一端固定在A点，结点自然状态在O点，结点上系着细绳，细绳的另一端系着绳套。

  （3）用两弹簧秤分别勾住绳索，互成角度地拉橡皮条，使结点到达O′点。让学生记下O′的位置，用铅笔和刻度尺在白纸上从O′点沿两条细纸的方向画线，记下F1、F2的力的大小。

   （4）放开弹簧秤，使结点重新回到O点，再用一只弹簧秤，通过细绳把橡皮条的结点拉到O′，读出弹簧秤的示数F，记下细绳的方向，按同一标度作出F1、F2和F1的力的图示。

   （5）用三角板以F1、F2为邻边作平行四边形，在误差范围内，F几乎是F1、F2为邻边的平行四边形的对角线。

    经过前人们很多次的、精细的实验，最后确认，对角线的长度、方向、跟合力的大小、方向一致，即对角线与合力重合，也就是说，对角线就表示F1、F2的合力。

   （6）指导学生进行分组实验

    观察学生实验情况，数据处理，要求操作的规范，遵从实验结果，尽量把误差减小到最小。

    要求同学用平行四边形法则作出F1与F2的合力，与实际合力对照，相距多远，差距大不大。

    总结：可见互成角度的两个力的合成，不是简单的斤两个力相加减，而是用表示两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向。这就要平行四边形定则。以后我们还要利用这个定则进行速度、加速度等的合成，只要是矢量的合成、就遵从平行四边形定则。

    如果在实验中，对角线与合力相距比较远，那就找一找原因，是否有错误操作，即使操作完全正确，也会有实验误差，也不会完全重合。

    这种情况很正常，一个规律的得出要很多人在很长时间里，进行许多此实验才总结出来，并不是一次实验就能得到。

三、运用平行四边形定则求互成角度的两个力的合力。

【例1】如图1-5-2（a）所示，物体受到大小相等两个拉力作用，每个拉力都是2000N，夹角时50°，求这两个拉力的合力。

【解析】本题考查合力的求解方法。

做图法：取5mm表示500N的力，做出四边形如图1-5-2（b）所示，量得对角线长36mm，故合力大小为 N=3600N，合力方向沿两分力F1和F2的夹角的角分线上。

计算法：⑴本题做出的平行四边形菱形，可用几何知识求合力F，如图1-4-2（c）所示，直角三角形OAD中，OD表示合力F的一半，∠AOD=25°， =F1cos25°=2×2000×0.9063N=3625N。

⑵ 也可用公式计算：

=2000× =3625N

    例2：力F1＝45N，方向水平向右。力F2＝60N，方向竖直向上，用作图法求解合力F的大小和方向。

    解：选择某一标度，利用0.5cm的长度表示15N的力，作出力的平行四边形，用刻度尺量出对角线的长度L，利用F＝15N×  即可求出。

    教师要在黑板上板演示。

 四、如果是三个共点力作用在物体上，又如何求他们的合力呢？为什么可以这样求？

    学生讨论会得到：先求出任意两个力的合力，再求出这个合力跟第三个力的合力，直到把所有的力都合成进去，就得到其合力。因为每一次合成都遵从每两力与其合力产生共同效果的思想，所以可以这样合成。

 五、请同学完成P63的思考与讨论。

    提问，如果两个分力F1、F2，他们的夹角不定，求其合力的范围。（用作图法）

    同学们用作图法得到：

Fmax=F1+F2(两力夹角为0°)

Fmin=F1－F2（两力夹角为180°，F合于大的方向一致）

夹角在0°——180°之间，后介于Fmin与Fmax之间。

    总结：1、两个供电力的合力大于等于二力之差，小于等于二力之和。

2.合力F可大于某一分力，也可以小于某一分力

六、共点力：几个力如果都作用在物体的同一点，或它们的作用线相

交于一点，这几个力叫共点力。

力的平行四边形，只适用于共点力。

这节课主要掌握利用平行四边形定则，用作图法求两共点力的合力，并且用作图法得出两力夹角不定的情况下，F合取值范围，我们下课后要多动手练习，掌握这种方法。

1.  P64 3,4

    2. 有F1＝5N，F2＝8N，F3＝10N，他们之间的夹角可以任意改变，求他们的最大合力和最小合力。

1、概念：合力、力的合成、公共力点

2.力的合成遵循平行四边形。