4力的合成第一课时导学案

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理解力的合成实质上是作用效果相同的力等效替代。

过程与方法

1.了解物理常用的方法——等效替代法。

2.设计实验并解决试验中可能遇到的问题，初步体会实验探究的过程和意义。

3.让学生在自主找规律的过程中体会学习的乐趣。

情感、态度与价值观

1.培养学生的合作精神、交流能力，促进学生更好地发展。

2.通过力的等效替代，使学生感悟解决问题方式的多样化。

       我所面对的学生是一群徘徊在联招线，基础薄弱，没有形成物理思维的高一学生。他们对力的认识仅仅停留在相同方向二力相加和相反方向二力相减的这两种数量计算，而对于矢量计算毫无概念。要想打破思维限制，就必须借助生活中的矢量相加例子来帮助理解。学生刚刚从高中过度到初中，对于高中的物理学习方式很不适应，没有逻辑思维，不能从问题出发找到解决方法，所以需要教师循循善诱，培养学生物理思维。

重点

1.合力与分力关系

2.平行四边形定则及其应用

难点

1.实验探究方案的设计与实施

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理解力的合成实质上是作用效果相同的力等效替代。

过程与方法

1.了解物理常用的方法——等效替代法。

2.设计实验并解决试验中可能遇到的问题，初步体会实验探究的过程和意义。

3.让学生在自主找规律的过程中体会学习的乐趣。

情感、态度与价值观

1.培养学生的合作精神、交流能力，促进学生更好地发展。

2.通过力的等效替代，使学生感悟解决问题方式的多样化。

1.从情景展示中体会合力与分力的等效替代关系。

2.从实验中探究平行四边形定则。

实验探究方案的设计与实施

1.准备：事先让两名同学提起一桶水，拍照备用，再让另一名同学一个人提起相同的一桶水，拍照备用，将两张照片放在同一页ppt中。上课之前让两人提水的两名同学在门外守候，一人提水的同学主动举手来再次提起这桶水。以便制造瞬时照片上传的假象。

2.教学过程

    教师提问：还有两名同学去哪了？

（学生提水进入）

    教师： 他给我们带来了今天的研究课题——一桶水，两名同学用两个力将水桶提起，我把这一画面纪录下来，以供分析（教师假装用手机拍照，底下学生非常震惊），那么一名同学能不能将相同的水桶提起来？

   学生：可以，我来试一试。

    （预备好的学生将一桶水提起，教师拍照，假装上传）

    教师：一桶水，两名同学用两个力F1和F2将其提起，一名同学用一个力F将其提起，我们可以看到两个力F1、F2作用的效果与一个力F作用的效果相同。那么我们就把力F1、F2称为力F的分力，力F称为力F1、F2的合力。（板书）

1.准备：教师在黑板上悬挂一根弹簧并在弹簧旁边画上刻度参考，用手机拍摄两根绳子将弹簧拉伸到某一位置的照片（图1），一根绳子将弹簧拉伸到相同位置的照片（图2），以及两根绳子将弹簧拉伸到另一不同位置的照片（图3），放在PPT供学生分析。

2.教学过程

       教师：这是同一根弹簧被拉伸的情景（播放图1、图2），图中力F1、F2能否称为力F的分力？为什么？

       学生：可以，因为力F1、F2与力F的作用效果相同

       教师：（播放图2、图3）图中力F能否称为力F3、F4的合力？

       学生：不能，因为弹簧拉伸长度不一样，作用效果不同。

       教师：很好，看来大家已经非常清楚分力与合力的关系，能够互相称为合力和分力，前提是它们的作用效果相同。如果用四个字来形容，就是等效替代。（板书）

      教师：我们把已知分力求合力的过程，称为力的合成。（板书）力，怎么合成呢？我们先来回顾初中学习的力的知识。

    （PPT播放大象和人一起同方向推汽车的图片）

      教师：大象和人一起向右推汽车，这两个力怎么合成？

      学生：直接相加

      （PPT播放两头大象往相反方向拉汽车的图片）

      教师：两头大象往相反方向拉汽车，这两个力怎么合成？

       学生：直接相减

       教师：在同一方向上的两个力可以直接相加或相减，那么互成角度的两个力又如何合成呢？还能不能直接相加减呢？

    (PPT播放两个力提水桶照片)

       教师：要想解决这个问题，我们就需要借助实验进行探究，请同学们设计一种实验方案。

1.准备：教师拿出事先准备好的实验器材（栓有两根细绳的橡皮筋、贴在黑板上的挂钩，两个后背粘有强磁铁的弹簧测力计，刻度尺，三角板）

教师：要想知道互成角度的二力怎么合成，首先找出作用效果相同的两个分力与一个合力，怎么找呢？

      学生：可以利用橡皮筋的形变，将橡皮筋挂在黑板的挂钩上，用两个力将橡皮筋与绳子的结点O拉伸到某一位置，再用一个力将橡皮筋与绳子的结点O拉伸到相同的位置，纪录力的大小和方向进行比较。    （学生边说，边用实验仪器比划操作）

      教师：非常棒！但是问题来了，如何纪录力的大小和方向呢？

      学生：绳子的方向就是力的方向，力的大小可以用弹簧测力计测得。

      教师：非常了不起！同学们智慧的结晶果真厉害，现在我来按照这个设计方案来实施，首先我用两个弹簧测力计将橡皮筋拉伸到某一位置，纪录结点O点位置，以及两个分力F1、F2的大小和方向，大小由弹簧测力计测得，方向由两点确定一条直线来纪录。为了更加形象的展示力的大小和方向，我们可以画出力F1、F2的图示，图示的标度同学们可以自由选取。（教师边解说边完成实验）

      教师：同学们，现在请各小组结合自己的实验器材，做出具有相同作用效果的两个分力与一个合力，做出力的图示。

  （实验时间15min，其间教师引导各小组的数据不要雷同，比如让有的组两个分力适当角度取大一些）

      教师：大多数小组已经做出了分力与合力的图示，现在请同学们分析分力和合力之间可能存在的关系，或者尝试将力的端点连接起来观察。

      （学生将力的端点连接起来）

        学生：好像是分力和合力是一个平行四边形的两条边和对角线。

        教师：（收集几组同学的实验成果展示）有同学认为分力和合力是一个平行四边形的两条边和对角线的关系，这样的结论是否具有普遍性呢？我们来多分析几组不同的数据。

     （教师用投影仪展示实验成果，并用红色签字笔对常见错误进行批改，加深学生印象。）

       教师：再来看看老师的实验数据，对比几组数据来看，具有相同作用效果的两个分力和一个合力确实构成了一个平行四边形，这个关系前人早就发现，还得出了一个二力合成的平行四边形定则，这个定则的内容是两个力合成时，以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就是合力的大小和方向。

例题1

     力F1=45N，方向水平向右，力F2=60N，方向竖直向上，用作图法求这两个力的合力的大小和方向。

   （3min，教师用投影仪批阅学生作业，指出易错点）

教师：通常情况下，一个物体受到两个或更多的力的作用，有的力共同作用在一点，或不在一点但延长线交于一点，这样的力叫做共点力。力的平行四边形定则只适用于共点力。

4　力的合成　

4　力的合成　

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理解力的合成实质上是作用效果相同的力等效替代。

过程与方法

1.了解物理常用的方法——等效替代法。

2.设计实验并解决试验中可能遇到的问题，初步体会实验探究的过程和意义。

3.让学生在自主找规律的过程中体会学习的乐趣。

情感、态度与价值观

1.培养学生的合作精神、交流能力，促进学生更好地发展。

2.通过力的等效替代，使学生感悟解决问题方式的多样化。

1.从情景展示中体会合力与分力的等效替代关系。

2.从实验中探究平行四边形定则。

实验探究方案的设计与实施

1.准备：事先让两名同学提起一桶水，拍照备用，再让另一名同学一个人提起相同的一桶水，拍照备用，将两张照片放在同一页ppt中。上课之前让两人提水的两名同学在门外守候，一人提水的同学主动举手来再次提起这桶水。以便制造瞬时照片上传的假象。

2.教学过程

    教师提问：还有两名同学去哪了？

（学生提水进入）

    教师： 他给我们带来了今天的研究课题——一桶水，两名同学用两个力将水桶提起，我把这一画面纪录下来，以供分析（教师假装用手机拍照，底下学生非常震惊），那么一名同学能不能将相同的水桶提起来？

   学生：可以，我来试一试。

    （预备好的学生将一桶水提起，教师拍照，假装上传）

    教师：一桶水，两名同学用两个力F1和F2将其提起，一名同学用一个力F将其提起，我们可以看到两个力F1、F2作用的效果与一个力F作用的效果相同。那么我们就把力F1、F2称为力F的分力，力F称为力F1、F2的合力。（板书）

1.准备：教师在黑板上悬挂一根弹簧并在弹簧旁边画上刻度参考，用手机拍摄两根绳子将弹簧拉伸到某一位置的照片（图1），一根绳子将弹簧拉伸到相同位置的照片（图2），以及两根绳子将弹簧拉伸到另一不同位置的照片（图3），放在PPT供学生分析。

2.教学过程

       教师：这是同一根弹簧被拉伸的情景（播放图1、图2），图中力F1、F2能否称为力F的分力？为什么？

       学生：可以，因为力F1、F2与力F的作用效果相同

       教师：（播放图2、图3）图中力F能否称为力F3、F4的合力？

       学生：不能，因为弹簧拉伸长度不一样，作用效果不同。

       教师：很好，看来大家已经非常清楚分力与合力的关系，能够互相称为合力和分力，前提是它们的作用效果相同。如果用四个字来形容，就是等效替代。（板书）

      教师：我们把已知分力求合力的过程，称为力的合成。（板书）力，怎么合成呢？我们先来回顾初中学习的力的知识。

    （PPT播放大象和人一起同方向推汽车的图片）

      教师：大象和人一起向右推汽车，这两个力怎么合成？

      学生：直接相加

      （PPT播放两头大象往相反方向拉汽车的图片）

      教师：两头大象往相反方向拉汽车，这两个力怎么合成？

       学生：直接相减

       教师：在同一方向上的两个力可以直接相加或相减，那么互成角度的两个力又如何合成呢？还能不能直接相加减呢？

    (PPT播放两个力提水桶照片)

       教师：要想解决这个问题，我们就需要借助实验进行探究，请同学们设计一种实验方案。

1.准备：教师拿出事先准备好的实验器材（栓有两根细绳的橡皮筋、贴在黑板上的挂钩，两个后背粘有强磁铁的弹簧测力计，刻度尺，三角板）

教师：要想知道互成角度的二力怎么合成，首先找出作用效果相同的两个分力与一个合力，怎么找呢？

      学生：可以利用橡皮筋的形变，将橡皮筋挂在黑板的挂钩上，用两个力将橡皮筋与绳子的结点O拉伸到某一位置，再用一个力将橡皮筋与绳子的结点O拉伸到相同的位置，纪录力的大小和方向进行比较。    （学生边说，边用实验仪器比划操作）

      教师：非常棒！但是问题来了，如何纪录力的大小和方向呢？

      学生：绳子的方向就是力的方向，力的大小可以用弹簧测力计测得。

      教师：非常了不起！同学们智慧的结晶果真厉害，现在我来按照这个设计方案来实施，首先我用两个弹簧测力计将橡皮筋拉伸到某一位置，纪录结点O点位置，以及两个分力F1、F2的大小和方向，大小由弹簧测力计测得，方向由两点确定一条直线来纪录。为了更加形象的展示力的大小和方向，我们可以画出力F1、F2的图示，图示的标度同学们可以自由选取。（教师边解说边完成实验）

      教师：同学们，现在请各小组结合自己的实验器材，做出具有相同作用效果的两个分力与一个合力，做出力的图示。

  （实验时间15min，其间教师引导各小组的数据不要雷同，比如让有的组两个分力适当角度取大一些）

      教师：大多数小组已经做出了分力与合力的图示，现在请同学们分析分力和合力之间可能存在的关系，或者尝试将力的端点连接起来观察。

      （学生将力的端点连接起来）

        学生：好像是分力和合力是一个平行四边形的两条边和对角线。

        教师：（收集几组同学的实验成果展示）有同学认为分力和合力是一个平行四边形的两条边和对角线的关系，这样的结论是否具有普遍性呢？我们来多分析几组不同的数据。

     （教师用投影仪展示实验成果，并用红色签字笔对常见错误进行批改，加深学生印象。）

       教师：再来看看老师的实验数据，对比几组数据来看，具有相同作用效果的两个分力和一个合力确实构成了一个平行四边形，这个关系前人早就发现，还得出了一个二力合成的平行四边形定则，这个定则的内容是两个力合成时，以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就是合力的大小和方向。

例题1

     力F1=45N，方向水平向右，力F2=60N，方向竖直向上，用作图法求这两个力的合力的大小和方向。

   （3min，教师用投影仪批阅学生作业，指出易错点）

教师：通常情况下，一个物体受到两个或更多的力的作用，有的力共同作用在一点，或不在一点但延长线交于一点，这样的力叫做共点力。力的平行四边形定则只适用于共点力。