4力的合成优质课一等奖

4　力的合成　 高中物理       人教2003课标版

1、知识与能力

     掌握合力与分力的概念力的平行四边形定则，知道它是力的合成的基本规律；初步运用力的平行四边形定则求解力的合成
     会用作图法求解两个共点力的合力，并能利用平行四边形定则求解多力合成问题。

2、过程与方法

     能够通过实验探究归纳出护城角度的两个共点力的合成遵循平行四边形定则
培养设计实验、观察实验、探索规律、归纳总结的研究问题的能力。

3、情感态度与价值观

     培养物理思维能力和看雪探究的能力与态度。
培养合作、互助、交流的精神。

       课堂学生为普通班，学生基础普遍比较差，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。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。

   重点

        1、合力与分力的概念以及力的合成的概念
        2、力的合成的平行四边形定则
        3、力的合成的方法

   难点

        力的合成的平行四边形定则的使用

一、创设情境，提出合力分力的概念

1．出示卡通画，介绍共点力概念

在大多数实际问题中，物体同时受到几个力，引入共点力和非共点力概念，分别给出共点力和非共点力的图片示例。在研究中如果使用质点模型，则受力均可以作为共点力处理。  本节课研究物体受共点力的情况。

出示卡通画：

小车均匀速向前运动，一头牛拉车的效果与三位同学拉车的效果相同。

2．学生小实验

一个力气大的男生在讲台上提起一桶水，使水桶保持静止；另外两位同学一起提起这桶水并使之保持静止。分析在两种情况下这桶水的受力情况，并画出示意图。提问：可以发现各个力之间有什么关系？

    学生讨论得到：F单独作用和F1、F2共同作用的力的效果相同。

3．引出等效替代关系，提出合力、分力概念

从前面两个情境出发，抓住共同点：一个力单独作用时可以和多个力一起作用时产生相同的作用效果。自然地引出等效替代的关系，并从力的角度分析，得到合力、分力的概念。

用问题引导学生讨论合力、分力的概念：

谈合力、分力的出发点在于什么？

（力的作用效果相同，可以用一个合力去替代几个分力的作用）

合力与几个分力同时存在吗？

（不是，合力只是几个分力的等效替代，并不是物体又多受到了一个力）

二、探究求合力的方法

1．情境讨论，激发认知冲突

    提问：前面三位同学拉车的情境中，如果三位同学水平向右的拉力分别为F1、F2、F3，那么这三个力的合力是多少呢？方向是怎么样的呢？

    （学生利用以前所学的知识，可以得到合力F=F1+F2+F3，方向与三个拉力方向相同）

    提问：把所有的分力相加就得到合力的大小，这个方法就是求合力的方法吗？请学生讨论。

    （有学生提出异议，以前学过，两个力方向相反时，合力应该是两个力相减，方向与较大的力方向相同）

    提问：求合力就是把分力相加或者相减吗？

实验：两个弹簧秤互成一定角度，提起几个钩码保持静止，分别读出弹簧秤示数。用一个弹簧秤提起同样的钩码保持静止，读出弹簧秤示数。

提问：两个分力大小与合力既不满足相加关系，也不满足相减关系。如果给定两个分力，到底应该怎么去求这两个力的合力呢？

2．设计探究实验

    提出任务：探究合力与分力之间到底有什么样的关系。介绍可用的实验器材：木板、白纸、弹簧秤（2个）、橡皮条、细绳、刻度尺、图钉、三角板。

问题讨论，引导实验设计：

①根据器材，可以用什么方法来得到分力，以及两个分力的合力？

（两个弹簧秤拉橡皮条和一个弹簧秤拉橡皮条，使作用效果相同）

②怎么样保证分力的作用效果与合力的作用效果相同？

（把橡皮条一端固定，保证另一端与绳子的节点拉到相同的位置）

③需要记录哪些数据？怎么样来记录？

（橡皮条节点的位置，合力和分力的大小。引导讨论是否需要记录力的方向。讨论文字记录的不足，引导思考怎样更好地同时记录描述力的大小和方向？力的图示。）

    请各小组学生再整理探究实验的方案，确定明白实验的目的、过程、操作。

3．小组实验，记录实验结果

各小组根据自行整理好的方案进行实验，并用力的图示记录实验结果。教师巡视，观察各小组实验进行情况，进行适当指导。

思考讨论，得出实验结论

    观察实验得到的F及F1、F2的大小和方向，猜想F1、F2和F之间有什么样的关系。引导学生适当地添加辅助线，研究几何关系。

（学生得出，连接分力和合力的末端，得到的几何图形大致是一个平行四边形）

两个分力为平行四边形的一对邻边，合力为此对邻边所夹的对角线。

各个小组实验时，力的大小和方向都各不相同，都能大致得到这样一个结论，说明有一定的普遍性。请各小组再次实验，改变力的大小、方向，看是否满足同样的结论。

演示实验，特殊角度特殊值验证（即大纲版教材中本节的演示实验）。橡皮条一端固定，另一端与绳系为节点。两分力互成90度，分别由三个钩码、四个钩码的重力提供。合力沿橡皮条拉伸方向，由5个钩码的重力提供。

三、平行四边形定则

两个共点力合成时，遵循平行四边形法则：以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，两邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。

讨论：为什么力的合成（两个力相加）不是简单的加减，而是满足平行四边形法则呢？

（力是既有大小，又有方向的矢量，相加时既要考虑大小又要考虑方向，所以满足的法则必须是大小和方向同时考虑的。）

思考：对于有大小有方向的矢量相加，是否都不能简单地加减呢？

    平行四边形定则适用于所有矢量的合成。

四、练习与拓展

1．利用平行四边形定则求合力

通过实验，可以发现一种直观的求两个分力的合力的方法——作图法。请学生描述，用作图法求合力的步骤。看教科书例题，规范作图法的方法步骤，强调不能遗漏合力的方向。

如果两个分力夹角为90度，那么此时力所成平行四边形为矩形，可以应用直角三角形的知识来计算合力的大小方向。再看教科书例题，请学生计算得到合力大小方向。

2．合力与两分力夹角的关系

    提问：从平行四边形法则可以知道，合力的大小和方向随着F1、F2的夹角而变化。这个变化有什么样的规律？

    （学生画图思考，讨论）

    用几何画板制作的课件演示，合力随分力夹角的变化而变化。请学生根据演示总结出规律。

    （夹角为0度时，合力最大；夹角为180度时，合力最小；成其它角度时，大小介于二者之间）

3．两个以上力的合成

    提问：通过平行四边形法则知道两个力合成的方法，那如果有三个或者更多的力呢，应该如何合成？

    学生思考讨论，得到利用平行四边形法则的多力合成方法。

    总结多力合成方法，并告知下节课会进一步学习更简单的多力合成方法。

【板书设计】

一、合力与分力：

如果一个力F和其它几个力的作用效果相同，则称F为那几个力的合力，而那几个力称为F的分力。

二、力的合成

1、二力合成            

a、同向：F=F1+F2,方向和F1、F2方向相同

1）、同一直线： 

                  b、反向：F=|F1-F2|, 方向和F1、F2中大者方向相同

2）、互成角度：

探究：互成角度的两个力合成时应该满足什么样的关系？

结论：

平行四边形定则：二力合成时，以表示这两个力的线段为邻边做平行四边形，则两个邻边所夹对角线即表示合力的大小和方向

2、多力合成：多个力合成时，任选其中两个力做平行四边形，得到一个合力，再以此合力与其它一个力做平行四边形，以此类推，直至用完所有的力，最终所得的力即为所要求的合力。

三、共点力：

    物体收到多个力作用，如果这几个力作用于同一点或者虽不在同一点，但他们的延长线交于一点，称这些力为共点力，否则就不是共点力。

【教学反思】

1、正如教材分析中所述，力的合成是人教版物理必修I第三章第四节的内容。在学习本节课之前学生已经学习了重力、弹力、摩擦力等力的概念，对力有了一定的认识，同时在第一章中已经学习了位移矢量，对矢量有了一定的知识储备。

    同时力的合成又是高中物理中极为重要的一个知识点。以后学习牛顿定律等知识时对物体的受力分析是很重要的地方。同时本节课所学平行四边形定则也是处理矢量的一个通则，因此本节课为以后内容打下了坚实的基础，具有承上启下的作用。

2、 本节课是在高一年纪普通班上的一节探究课，学生基础均比较差，因此我在课程当中加入了很多学生自己思考与探索的机会以加深学生对知识的理解与掌握。

3、 在本节课程当中，整体思路设计比较合理，也注重了学生探究以及对学生的任务驱动，但仍存在很多不足之处，列举如下：

未给学生明确一个合理、正确的探究应该有什么样的规律，换句话说，没有告诉学生探究过程应该是怎样的。
经验欠缺的原因，造成对学生课堂的把握不是很好，主要体现在后一阶段。给出问题之后学生回答有了一定的难度。
学生探究实验结束之后给学生展示的空间太少，未能给学生提供一个展示与锻炼的平台
学生在探究中学习对矢量运算法则有了基本的认识。还需进一步加深理解。
通过本节课只要能让学生初步了解科学探究方法并体验科学探究过程，还需合理引导。

【作  业】64页1、2、4.

4　力的合成　

4　力的合成　

一、创设情境，提出合力分力的概念

1．出示卡通画，介绍共点力概念

在大多数实际问题中，物体同时受到几个力，引入共点力和非共点力概念，分别给出共点力和非共点力的图片示例。在研究中如果使用质点模型，则受力均可以作为共点力处理。  本节课研究物体受共点力的情况。

出示卡通画：

小车均匀速向前运动，一头牛拉车的效果与三位同学拉车的效果相同。

2．学生小实验

一个力气大的男生在讲台上提起一桶水，使水桶保持静止；另外两位同学一起提起这桶水并使之保持静止。分析在两种情况下这桶水的受力情况，并画出示意图。提问：可以发现各个力之间有什么关系？

    学生讨论得到：F单独作用和F1、F2共同作用的力的效果相同。

3．引出等效替代关系，提出合力、分力概念

从前面两个情境出发，抓住共同点：一个力单独作用时可以和多个力一起作用时产生相同的作用效果。自然地引出等效替代的关系，并从力的角度分析，得到合力、分力的概念。

用问题引导学生讨论合力、分力的概念：

谈合力、分力的出发点在于什么？

（力的作用效果相同，可以用一个合力去替代几个分力的作用）

合力与几个分力同时存在吗？

（不是，合力只是几个分力的等效替代，并不是物体又多受到了一个力）

二、探究求合力的方法

1．情境讨论，激发认知冲突

    提问：前面三位同学拉车的情境中，如果三位同学水平向右的拉力分别为F1、F2、F3，那么这三个力的合力是多少呢？方向是怎么样的呢？

    （学生利用以前所学的知识，可以得到合力F=F1+F2+F3，方向与三个拉力方向相同）

    提问：把所有的分力相加就得到合力的大小，这个方法就是求合力的方法吗？请学生讨论。

    （有学生提出异议，以前学过，两个力方向相反时，合力应该是两个力相减，方向与较大的力方向相同）

    提问：求合力就是把分力相加或者相减吗？

实验：两个弹簧秤互成一定角度，提起几个钩码保持静止，分别读出弹簧秤示数。用一个弹簧秤提起同样的钩码保持静止，读出弹簧秤示数。

提问：两个分力大小与合力既不满足相加关系，也不满足相减关系。如果给定两个分力，到底应该怎么去求这两个力的合力呢？

2．设计探究实验

    提出任务：探究合力与分力之间到底有什么样的关系。介绍可用的实验器材：木板、白纸、弹簧秤（2个）、橡皮条、细绳、刻度尺、图钉、三角板。

问题讨论，引导实验设计：

①根据器材，可以用什么方法来得到分力，以及两个分力的合力？

（两个弹簧秤拉橡皮条和一个弹簧秤拉橡皮条，使作用效果相同）

②怎么样保证分力的作用效果与合力的作用效果相同？

（把橡皮条一端固定，保证另一端与绳子的节点拉到相同的位置）

③需要记录哪些数据？怎么样来记录？

（橡皮条节点的位置，合力和分力的大小。引导讨论是否需要记录力的方向。讨论文字记录的不足，引导思考怎样更好地同时记录描述力的大小和方向？力的图示。）

    请各小组学生再整理探究实验的方案，确定明白实验的目的、过程、操作。

3．小组实验，记录实验结果

各小组根据自行整理好的方案进行实验，并用力的图示记录实验结果。教师巡视，观察各小组实验进行情况，进行适当指导。

思考讨论，得出实验结论

    观察实验得到的F及F1、F2的大小和方向，猜想F1、F2和F之间有什么样的关系。引导学生适当地添加辅助线，研究几何关系。

（学生得出，连接分力和合力的末端，得到的几何图形大致是一个平行四边形）

两个分力为平行四边形的一对邻边，合力为此对邻边所夹的对角线。

各个小组实验时，力的大小和方向都各不相同，都能大致得到这样一个结论，说明有一定的普遍性。请各小组再次实验，改变力的大小、方向，看是否满足同样的结论。

演示实验，特殊角度特殊值验证（即大纲版教材中本节的演示实验）。橡皮条一端固定，另一端与绳系为节点。两分力互成90度，分别由三个钩码、四个钩码的重力提供。合力沿橡皮条拉伸方向，由5个钩码的重力提供。

三、平行四边形定则

两个共点力合成时，遵循平行四边形法则：以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，两邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。

讨论：为什么力的合成（两个力相加）不是简单的加减，而是满足平行四边形法则呢？

（力是既有大小，又有方向的矢量，相加时既要考虑大小又要考虑方向，所以满足的法则必须是大小和方向同时考虑的。）

思考：对于有大小有方向的矢量相加，是否都不能简单地加减呢？

    平行四边形定则适用于所有矢量的合成。

四、练习与拓展

1．利用平行四边形定则求合力

通过实验，可以发现一种直观的求两个分力的合力的方法——作图法。请学生描述，用作图法求合力的步骤。看教科书例题，规范作图法的方法步骤，强调不能遗漏合力的方向。

如果两个分力夹角为90度，那么此时力所成平行四边形为矩形，可以应用直角三角形的知识来计算合力的大小方向。再看教科书例题，请学生计算得到合力大小方向。

2．合力与两分力夹角的关系

    提问：从平行四边形法则可以知道，合力的大小和方向随着F1、F2的夹角而变化。这个变化有什么样的规律？

    （学生画图思考，讨论）

    用几何画板制作的课件演示，合力随分力夹角的变化而变化。请学生根据演示总结出规律。

    （夹角为0度时，合力最大；夹角为180度时，合力最小；成其它角度时，大小介于二者之间）

3．两个以上力的合成

    提问：通过平行四边形法则知道两个力合成的方法，那如果有三个或者更多的力呢，应该如何合成？

    学生思考讨论，得到利用平行四边形法则的多力合成方法。

    总结多力合成方法，并告知下节课会进一步学习更简单的多力合成方法。

【板书设计】

一、合力与分力：

如果一个力F和其它几个力的作用效果相同，则称F为那几个力的合力，而那几个力称为F的分力。

二、力的合成

1、二力合成            

a、同向：F=F1+F2,方向和F1、F2方向相同

1）、同一直线： 

                  b、反向：F=|F1-F2|, 方向和F1、F2中大者方向相同

2）、互成角度：

探究：互成角度的两个力合成时应该满足什么样的关系？

结论：

平行四边形定则：二力合成时，以表示这两个力的线段为邻边做平行四边形，则两个邻边所夹对角线即表示合力的大小和方向

2、多力合成：多个力合成时，任选其中两个力做平行四边形，得到一个合力，再以此合力与其它一个力做平行四边形，以此类推，直至用完所有的力，最终所得的力即为所要求的合力。

三、共点力：

    物体收到多个力作用，如果这几个力作用于同一点或者虽不在同一点，但他们的延长线交于一点，称这些力为共点力，否则就不是共点力。

【教学反思】

1、正如教材分析中所述，力的合成是人教版物理必修I第三章第四节的内容。在学习本节课之前学生已经学习了重力、弹力、摩擦力等力的概念，对力有了一定的认识，同时在第一章中已经学习了位移矢量，对矢量有了一定的知识储备。

    同时力的合成又是高中物理中极为重要的一个知识点。以后学习牛顿定律等知识时对物体的受力分析是很重要的地方。同时本节课所学平行四边形定则也是处理矢量的一个通则，因此本节课为以后内容打下了坚实的基础，具有承上启下的作用。

2、 本节课是在高一年纪普通班上的一节探究课，学生基础均比较差，因此我在课程当中加入了很多学生自己思考与探索的机会以加深学生对知识的理解与掌握。

3、 在本节课程当中，整体思路设计比较合理，也注重了学生探究以及对学生的任务驱动，但仍存在很多不足之处，列举如下：

未给学生明确一个合理、正确的探究应该有什么样的规律，换句话说，没有告诉学生探究过程应该是怎样的。
经验欠缺的原因，造成对学生课堂的把握不是很好，主要体现在后一阶段。给出问题之后学生回答有了一定的难度。
学生探究实验结束之后给学生展示的空间太少，未能给学生提供一个展示与锻炼的平台
学生在探究中学习对矢量运算法则有了基本的认识。还需进一步加深理解。
通过本节课只要能让学生初步了解科学探究方法并体验科学探究过程，还需合理引导。

【作  业】64页1、2、4.