4力的合成特级教师教学实录

4　力的合成　 高中物理       人教2003课标版

新课程改革下，高中物理课堂教学形式多种多样。“探究式教学”是《新课标》提倡的“多样化教学方式”中的一种。

根据新课程理念，教学过程应注重学生的体验与感受，注重学生获取知识的过程与方法，发展自主学习能力，培养良好的思维品质。因此本节课精心创设情境，激发学生的探究欲望，并通过实验探究，自己发现规律，积极主动地探索新知，自我构建。教学过程注重教师的“导”和“激发”，淡化教师的“教”，教师也是一个积极的课堂参与者；调动学生的主动性；强化小组学习与小组交流；在师生互动、生生互动的氛围中达到学习的目的。

本节课是人教版高中物理必修一的第三章第四节。力的合成是解决力学问题的基础和工具，力的合成不过关，后续课的学习中，对牛顿第二定律、物体平衡、动量定理、动能定理的理解和应用都无从谈起。这节课前学生接触到了三种常见的力，本节课后将要学习力的分解和力学的一些重要定律的应用，因此这节课在物理学中的地位和作用至关重要。

本节课是学生在初中从未接触过的全新内容。等效观点、力的合成等内容，学生都感到陌生。学生对标量的运算法则已经比较熟悉，而对矢量的运算则一无所知，因此，需要在原有基础上建构新内容，这对学生来说是一个挑战。

（一）知识与技能目标

1.能从力的作用的等效性来理解合力及力的合成；

2.能通过实验探究力合成的方法——平行四边形定则，并知道这是矢量运算的普遍法则；

3.知道合力的大小和分立间夹角的关系。

（二）过程与方法目标

 1.初步体会“等效替代”的物理思想方法；

2.尝试应用探究实验的方法研究共点力合成的平行四边形定则。

（三）情感态度与价值观目标

1.探究求合力的方法，在实验中培养学生严谨科学的态度和团结合作的精神；

2.培养学生应用力的合成的知识解决日常生活中有关物理问题的意识；

3.体验科学探究的乐趣，发现并体会物理学中的美，提高学生的科学素养。

理解合力、分力的概念以及力的合成方法。

 平行四边形定则的探究与理解。

（一）导入新课

【由一副美丽的秋景图片引入儿时秋天的游戏：“钩老将”游戏，即两人各拿一枚树叶柄互相钩住拉，被拉断就为输。学生两人一组进行游戏；老师与一位同学比赛（学生输）】

师：你们知道我为什么会赢吗？

生：不知道。

师：这里面有个秘密，想不想知道？

生：想知道。

师：偏不告诉你。

生：（愕然）、、、、、、

师：秘密就藏在本节课里，不过需要同学们自己去寻找。

（板书）力的合成

新课学习

合力与分力

观察名画“伏尔加河上的纤夫”：这里面蕴藏着什么物理道理呢？

（动画演示）两个小孩能提起一桶水，一个大人也可以提起同样的一桶水。

师：两个小孩能提起一桶水，一个大人也可以提起同样的水，这一力和那两个力是等效的。我们在什么地方也曾用过等效的思想呢？

生：等效电阻，等效电路、、、、、、

师：其实古人也曾用过等效的思想，如曹冲称象（展示画面）。

（体验）用两个弹簧测力计通过细绳套把一端固定的橡皮筋拉至某一位置。

换用一把测力计，也把橡皮筋拉至同一位置，体验一个力与两个力的等效性。

                                                （1）合力与分力：如果一个力的作用效果和几个力共同的作用效果相同，那么这一个力就叫做那几个力的合力，那几个力叫做分力。

（2）力的合成：求几个已知力的合力叫力的合成。

2.力的合成法则

师：（提出问题）上例中如果两个小孩所用力都是100N，他们的合力一定是200N吗？也就是说，“1+1”一定等于“2”吗？

生：（回答）不一定。

师：那么“1+1”究竟等于几呢？

（探究问题）：大小均为1N的两个力，其合力究竟是多大呢？你能用桌上的器材验证你的猜想吗？

（学生实验，老师在黑板上板书）

分力：F1=1N，F2=1N；合力：F=？

学生汇报实验结果：1.6N，1.4N，1.2N，1.5N，1.8N，1.7N，2.0N、、、

师：（提问）为什么会有这么多结果呢？这是怎么回事呢？

生：（回答）可能与二力之间的夹角有关系。

师：（评价）非常好！因为两个力的大小是确定的，现在得到了不同的合力，结果一定是两个分力的方向，也即夹角有关。

师：（提问）那么我们能否利用分力与合力的图示来进行研究呢？

实验探究竞赛：

师：这是多么值得研究的一个问题！让我们开始这项意义非凡的工作吧！各组之间展开竞赛，看看哪个实验小组最先找到答案。

在你们实验之前，请思考：

第一，用两个力F1、F2拉橡皮筋，怎样才能把两个力F1和F2的大小，方向都记录下来呢？

 （细绳套的方向就是拉力的方向，在白纸上记下O、A、B三个点，就记下了F1、F2的方向。）

第二，各组员之间应该怎样分工与合作？

用力的图示在白纸上画出分力F1和F2以及合力F的图示，然后观察，比较。

师：（启发学生）做数学题我们经常做辅助线，如果把合力的箭头端与分离的箭头端连接，看能得到什么启示？

师：请两位同学代表自己小组做汇报，并提出自己的猜想。

（教师给予激励性评价）

师：请同学们根据自己的探究结果发表看法。(教师及时鼓励，并启发学生自己作图验证)

最后，师生达成共识。

力的合成遵守平行四边形定则：以表示两个力的线段为邻边做平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。

（教师总结）原来合力与分力依靠一个美丽的几何图形——平行四边形联系在一起。这是多么奇妙的事情啊！它是数学与物理的完美结合！这就是科学的魅力！

师：下来，让我们进一步来研究一下这一美丽的法则。根据平行四边形定则，即使分离的大小确定，由于分力之间夹角的改变，也会使合力取不同值。那么，合力与分力的夹角有什么关系呢？

（体验）橡皮筋套在大拇指和食指之间，用另一只手的食指钩住，保证橡皮条长度不在改变的情况下，大拇指和食指逐渐分开，体验另一只手食指的感觉。（教师先示范，然后学生动手做实验）

师：由此能得出什么结论呢？

生：随两分力夹角的增大，合力较小。

（动画演示）合力随两分力夹角的改变而改变。

师：（提问）通过观察我们还能发现什么规律？合力的变化有没有范围？“1+1”能否大于“2”？

（学生观察、思考后得出结论）如果把F1平移，则F1、F2和F构成一个三角形，因此合力应大于两分力之差。小于两分力之和。

师：（进一步启发学生）当两分力方向相同或相反时，合力也可以等于两分力之差（和）！

现在你明白游戏中的秘诀了吗？（你找到答案了吗？）

3.多力合成

师（提问）：如果一个物体同时受到几个力的作用，怎样求它们的合力呢？

生：可以两两合成！

（动画演示）“多力合成”。

4.共点力

（观察画面）直接给出：一个物体受多个力作用，这些力作用在同一点上，或延长线交于一点，这样的一组力叫共点力。另一些情况下，这些力没有作用在同一点，而且它们的延长线也不能相交于同一点，这一组力就叫非共点力。

平行四边形定则仅适用于共点力。

5.力的合成的实际应用——物理与生活

（1）人见彩虹——斜拉桥（展示图片）

（2）建筑大力士——塔吊（展示图片）

6.课后探索

（小制作）利用平行四边形定则制作学具，继续探索合力与分力的关系。

结束语：同学们，只要我们细心观察，勤于思考，物理学的美就在我们身边。就像这秋天的景色，只有用心体会，才能领略到它的美丽。（前呼后应，升华主题。）

4　力的合成　

4　力的合成　

（一）导入新课

【由一副美丽的秋景图片引入儿时秋天的游戏：“钩老将”游戏，即两人各拿一枚树叶柄互相钩住拉，被拉断就为输。学生两人一组进行游戏；老师与一位同学比赛（学生输）】

师：你们知道我为什么会赢吗？

生：不知道。

师：这里面有个秘密，想不想知道？

生：想知道。

师：偏不告诉你。

生：（愕然）、、、、、、

师：秘密就藏在本节课里，不过需要同学们自己去寻找。

（板书）力的合成

新课学习

合力与分力

观察名画“伏尔加河上的纤夫”：这里面蕴藏着什么物理道理呢？

（动画演示）两个小孩能提起一桶水，一个大人也可以提起同样的一桶水。

师：两个小孩能提起一桶水，一个大人也可以提起同样的水，这一力和那两个力是等效的。我们在什么地方也曾用过等效的思想呢？

生：等效电阻，等效电路、、、、、、

师：其实古人也曾用过等效的思想，如曹冲称象（展示画面）。

（体验）用两个弹簧测力计通过细绳套把一端固定的橡皮筋拉至某一位置。

换用一把测力计，也把橡皮筋拉至同一位置，体验一个力与两个力的等效性。

                                                （1）合力与分力：如果一个力的作用效果和几个力共同的作用效果相同，那么这一个力就叫做那几个力的合力，那几个力叫做分力。

（2）力的合成：求几个已知力的合力叫力的合成。

2.力的合成法则

师：（提出问题）上例中如果两个小孩所用力都是100N，他们的合力一定是200N吗？也就是说，“1+1”一定等于“2”吗？

生：（回答）不一定。

师：那么“1+1”究竟等于几呢？

（探究问题）：大小均为1N的两个力，其合力究竟是多大呢？你能用桌上的器材验证你的猜想吗？

（学生实验，老师在黑板上板书）

分力：F1=1N，F2=1N；合力：F=？

学生汇报实验结果：1.6N，1.4N，1.2N，1.5N，1.8N，1.7N，2.0N、、、

师：（提问）为什么会有这么多结果呢？这是怎么回事呢？

生：（回答）可能与二力之间的夹角有关系。

师：（评价）非常好！因为两个力的大小是确定的，现在得到了不同的合力，结果一定是两个分力的方向，也即夹角有关。

师：（提问）那么我们能否利用分力与合力的图示来进行研究呢？

实验探究竞赛：

师：这是多么值得研究的一个问题！让我们开始这项意义非凡的工作吧！各组之间展开竞赛，看看哪个实验小组最先找到答案。

在你们实验之前，请思考：

第一，用两个力F1、F2拉橡皮筋，怎样才能把两个力F1和F2的大小，方向都记录下来呢？

 （细绳套的方向就是拉力的方向，在白纸上记下O、A、B三个点，就记下了F1、F2的方向。）

第二，各组员之间应该怎样分工与合作？

用力的图示在白纸上画出分力F1和F2以及合力F的图示，然后观察，比较。

师：（启发学生）做数学题我们经常做辅助线，如果把合力的箭头端与分离的箭头端连接，看能得到什么启示？

师：请两位同学代表自己小组做汇报，并提出自己的猜想。

（教师给予激励性评价）

师：请同学们根据自己的探究结果发表看法。(教师及时鼓励，并启发学生自己作图验证)

最后，师生达成共识。

力的合成遵守平行四边形定则：以表示两个力的线段为邻边做平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。

（教师总结）原来合力与分力依靠一个美丽的几何图形——平行四边形联系在一起。这是多么奇妙的事情啊！它是数学与物理的完美结合！这就是科学的魅力！

师：下来，让我们进一步来研究一下这一美丽的法则。根据平行四边形定则，即使分离的大小确定，由于分力之间夹角的改变，也会使合力取不同值。那么，合力与分力的夹角有什么关系呢？

（体验）橡皮筋套在大拇指和食指之间，用另一只手的食指钩住，保证橡皮条长度不在改变的情况下，大拇指和食指逐渐分开，体验另一只手食指的感觉。（教师先示范，然后学生动手做实验）

师：由此能得出什么结论呢？

生：随两分力夹角的增大，合力较小。

（动画演示）合力随两分力夹角的改变而改变。

师：（提问）通过观察我们还能发现什么规律？合力的变化有没有范围？“1+1”能否大于“2”？

（学生观察、思考后得出结论）如果把F1平移，则F1、F2和F构成一个三角形，因此合力应大于两分力之差。小于两分力之和。

师：（进一步启发学生）当两分力方向相同或相反时，合力也可以等于两分力之差（和）！

现在你明白游戏中的秘诀了吗？（你找到答案了吗？）

3.多力合成

师（提问）：如果一个物体同时受到几个力的作用，怎样求它们的合力呢？

生：可以两两合成！

（动画演示）“多力合成”。

4.共点力

（观察画面）直接给出：一个物体受多个力作用，这些力作用在同一点上，或延长线交于一点，这样的一组力叫共点力。另一些情况下，这些力没有作用在同一点，而且它们的延长线也不能相交于同一点，这一组力就叫非共点力。

平行四边形定则仅适用于共点力。

5.力的合成的实际应用——物理与生活

（1）人见彩虹——斜拉桥（展示图片）

（2）建筑大力士——塔吊（展示图片）

6.课后探索

（小制作）利用平行四边形定则制作学具，继续探索合力与分力的关系。

结束语：同学们，只要我们细心观察，勤于思考，物理学的美就在我们身边。就像这秋天的景色，只有用心体会，才能领略到它的美丽。（前呼后应，升华主题。）