4力的合成PPT专用课堂实录内容

4　力的合成　 高中物理       人教2003课标版

知识与技能

    1．理解合力、分力、力的合成、共点力的概念．

    2．掌握平行四边形定则，会用平行四边形定则求合力．

    3．理解力的合成本质上是从作用效果相等的角度进行力的相互替代．

    过程与方法

    1．通过学习合力和分力的概念，了解物理学常用的方法——等效替代法．

    2．通过实验探究方案的设计与实施，初步认识科学探究的意义和基本过程，并进行初步的探究．

    3．学生在自主找规律的过程中体会到学习的乐趣．实验结果在误差范围内是准确的．

    情感态度与价值观

    1．培养学生善于交流的合作精神，在交流合作中发展能力，并形成良好的学习习惯和学习方法．

    2．通过力的等效替代，使学生领略跨学科知识结合的奇妙，同时领会科学探究中严谨、务实的精神和态度

高一学生刚接触矢量，对矢量的运算没有任何感性认识，没有任何生活经验可供借鉴，他们习惯的是仅有大小没有方向如质量、体积等物理量之间的代数运算。所谓“万事开头难”，力的合成法则对高一学生来说是一个难关，而一旦过了这个坎，则是学生认识上的一次质的飞跃。标量到矢量的转变，是个难点。不光是知识的转变，也是思维方式的转变。

教学重点

    1．合力与分力的关系．

    2．平行四边形定则及应用．

教学难点

    实验探究方案的设计与实施．

1．小实验设置情景，渗透科学方法

一力气大的同学一人提起杠铃片，使杠铃片保持静止；另外两位同学一起通过拉动绳子将杠铃提起并使之保持静止，从实验中有什么发现？分析两种情况下杠铃片的受力情况并画出力的示意图，F与F1、F2是什么关系？引出力的等效替代关系，得出合力与分力的概念。

那么合力和分力之间遵循怎样的规律呢？具体的说，上面的例子里F与F1、F2的大小方向存在怎样的关系？猜想，并利用桌子上的实验器材，设计实验验证你的猜想。

可能会有学生猜想F=F1+F2，实际上猜想不一定要正确，与实验证实相比，实验证伪更能反映科学研究活动的真实情况。可用重锤模拟上面小实验中的杠铃片，两个弹簧秤可分别读出F与F1、F2的大小。

将各组实验数据记入下表中，事实上用一个弹簧秤秤重锤时读数为一确定值，而用两个弹簧秤互成角度秤重锤时的读数各不相同。

由实验数据，能得出什么结论？

看来分力F1、F2与合力F之间的运算关系不是简单的代数和运算，似乎还与分力F1、F2的方向有关，那么，如何探究它们之间的关系呢？首先我们要想办法把合力和分力的大小方向记录下来并方便地表达出来，怎样做呢?

请同学们利用桌子上的实验器材，设计方案，探究分力与合力之间的运算法则。若提供的实验器材不能满足你的设计要求，可报告教师。

每一小组在设计方案的过程中，思考以下几个问题：  

(1)用什么方法找出分力F1、F2及合力F；

(2)怎样使分力F1、F2的作用效果与合力F的作用效果相同？

(3)实验过程中需要记录哪些实验数据？怎样可以直观简洁的同时描述力的大小和方向？

各小组分别讨论，经互相补充和完善后，形成探究方案。

经实验可得到F1、F2及F的图示。

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。

　例：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。

　　（1）巩固训练：（出示投影片）

　　两个力互成90°角，大小分别为45和60N，用作图法求出合力的大小和方向。

　　（2）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。

板书设计

第四节 力的合成

　　1．几个概念

　　（1）合力与分力：

　　注：合力与分力只是等效替代

　　（2）力的合成：求几个力的合力。

　　（3）共点力：作用在物体同一点或者作用线相交于同一点的几个力

　　2．同一直线上力的合成

　　（1）两个分力方向相同    F=F1+F2

　　（2）两个分力方向相反    F =F2-F1

　　3．互成角度的力的合成

　　满足平行四边形定则

　　｜F1－F2｜≤F合≤ F1＋F2

4　力的合成　

4　力的合成　

1．小实验设置情景，渗透科学方法

一力气大的同学一人提起杠铃片，使杠铃片保持静止；另外两位同学一起通过拉动绳子将杠铃提起并使之保持静止，从实验中有什么发现？分析两种情况下杠铃片的受力情况并画出力的示意图，F与F1、F2是什么关系？引出力的等效替代关系，得出合力与分力的概念。

那么合力和分力之间遵循怎样的规律呢？具体的说，上面的例子里F与F1、F2的大小方向存在怎样的关系？猜想，并利用桌子上的实验器材，设计实验验证你的猜想。

可能会有学生猜想F=F1+F2，实际上猜想不一定要正确，与实验证实相比，实验证伪更能反映科学研究活动的真实情况。可用重锤模拟上面小实验中的杠铃片，两个弹簧秤可分别读出F与F1、F2的大小。

将各组实验数据记入下表中，事实上用一个弹簧秤秤重锤时读数为一确定值，而用两个弹簧秤互成角度秤重锤时的读数各不相同。

由实验数据，能得出什么结论？

看来分力F1、F2与合力F之间的运算关系不是简单的代数和运算，似乎还与分力F1、F2的方向有关，那么，如何探究它们之间的关系呢？首先我们要想办法把合力和分力的大小方向记录下来并方便地表达出来，怎样做呢?

请同学们利用桌子上的实验器材，设计方案，探究分力与合力之间的运算法则。若提供的实验器材不能满足你的设计要求，可报告教师。

每一小组在设计方案的过程中，思考以下几个问题：  

(1)用什么方法找出分力F1、F2及合力F；

(2)怎样使分力F1、F2的作用效果与合力F的作用效果相同？

(3)实验过程中需要记录哪些实验数据？怎样可以直观简洁的同时描述力的大小和方向？

各小组分别讨论，经互相补充和完善后，形成探究方案。

经实验可得到F1、F2及F的图示。

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。

　例：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。

　　（1）巩固训练：（出示投影片）

　　两个力互成90°角，大小分别为45和60N，用作图法求出合力的大小和方向。

　　（2）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。

板书设计

第四节 力的合成

　　1．几个概念

　　（1）合力与分力：

　　注：合力与分力只是等效替代

　　（2）力的合成：求几个力的合力。

　　（3）共点力：作用在物体同一点或者作用线相交于同一点的几个力

　　2．同一直线上力的合成

　　（1）两个分力方向相同    F=F1+F2

　　（2）两个分力方向相反    F =F2-F1

　　3．互成角度的力的合成

　　满足平行四边形定则

　　｜F1－F2｜≤F合≤ F1＋F2