4力的合成优秀教案内容

4　力的合成　 高中物理       人教2003课标版

第三章 相互作用

                           第四节 力的合成     铜梁区实验中学

一、教学课题：力的合成                    唐明模                  

二、教学目标：

（一）知识与技能：

1、知道力的合成的概念；

2、知道二力合成的方法：平行四边形定则；

3、知道多力合成的方法。

（二）过程与方法：

1、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。

2、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。

（三）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，使学生领会科学探究中严谨、务实的精神和态度。

三、教学重难点：

重点：探究力的合成的方法，平行四边形定则的内容。

难点：设计实验，得出合力与分力之间满足平行四边形定则的结论。

四、学情分析：

（一）高一学生刚接触矢量，对矢量的运算没有任何感性认识，习惯对只有大小没有方向的物理量如质量、体积之间的代数运算。对于高一学生来说，力的合成方法是个难关，而一旦过了这个坎，就对矢量学习在认识上有了一次质的飞跃。

（二）学生已经学习了合力与分力的概念，并知道合力与分力之间是等效替代的关系。

（三）学生进行科学探究能力较弱但热爱科学探究，充满强烈的求知欲。

五、教学方法：

讲授法、问答法、讨论法和实验法

六、实验器具：

弹簧测力计（四个）、两端都带绳套的橡皮条（两条）、画有半圆刻度的纸（三张）、挂钩（两个）、刻度尺等。

七、教学过程：

（一）新课引入

【创设问题情境】

师：首先，我们来听一首歌（播放歌曲《众人划桨开大船》片段），这首歌叫做《众人划桨开大船》，从物理学的角度说，一个人划桨产生的力太小不能开大船，众人划桨产生的力合起来才能开动大船。如果知道每个人划桨的力，怎样求合起来的力呢？求几个力的合力的过程，就是我们今天要学习的力的合成。

（二）新课教学

    【提出问题】

师：上节课我们学习了合力与分力的概念：当一个物体受到几个力的共同作用时，我们常常可以求出这样一个力，这个力产生的效果跟原来几个力的共同效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，原来的几个力叫做分力。那么，合力与分力的定性关系是什么？

生：等效替代

师：要求力的合成，就要知道合力与分力的定量关系。初中时我们学过同一直线上的两个力与其合力的关系是什么？

生：合力是这两个力的代数和

师：那互成角度的两个力与其合力又有何关系呢？

【猜想与假设】

师：在两孩子提起水保持静止的情境中，假如这桶水的重量是200N，两个孩子合力的大小也一定是200N，问题来了，两个孩子分别用力为F1和F2，那F1和F2大小的和是大于还是小于，或者等于200N 呢？同学们可以做出猜想。

生：F1+F2=F，F1+F2>F，F1+F2<F

师：究竟哪个猜想对呢？接下来该怎么办？

生：做实验。

师：对，实验是检验真理的唯一标准，我们可以自己设计实验来验证猜想。

【设计实验】

师：首先我们要搞清楚实验目的是什么？

生：探究互成角度的两个力与其合力的关系。

师：是的，那实验原理呢？提示，从合力与分力的定性关系上来寻找。

生：等效替代。

师：也就是让合力与分力的作用效果相同，并用合力来替代分力。现在提供的实验器材有：两个弹簧测力计（已调零且读数一致，可测拉力的大小）、一条两端都带绳套的橡皮筋（可拉伸）、一套自制实验仪器：一张纸，上面画有左右对称的半圆刻度（0刻度线在竖直方向上，挂钩与圆心和0刻度线在一条直线上，可用作量角器）、还有刻度尺（可用来作图）等。同学们可带着以下三个问题来思考：怎样用以上实验器材来模拟两小孩提水和一个大人提水的情景。

（1）怎样产生分力与合力？

（2）等效的标志是什么？

（3）怎样得到力的大小、方向和作用点？

1分钟后请同学分别回答这几个问题。

生：讨论

师：时间到，哪位同学设计好了？第一个问题，有请。

生：首先把橡皮条一端固定在挂钩上，用两只弹簧测力计成一定角度把橡皮筋节点拉到量角器圆心O点，得到两个力，再换用一个弹簧测力计同样拉橡皮条节点到O点，得到一个力，这个力就是那两个力的合力。

师：这位同学善于模仿，用类比的方法设计了实验，他的等效标志同学们听清楚没？是什么？

生：橡皮筋一端固定，另一端两次都被拉伸到同一点。

师：也就是橡皮筋沿同一方向的形变量相同，那第三个问题怎么解决呢？

生：大小可从弹簧测力计上读出，方向可从量角器上读出。

师：对啦。作用点呢？

生：橡皮筋的节点（量角器圆心O）

师：非常好，我们得到了合力与分力的三要素，应该用什么方法来表示出来呢？

生：力的图示

师：对，得到力的图示之后再来研究它们的关系。以上方案大家觉得可行吗？

生：可行

师：好，老师要提醒大家注意几点：（PPT展示注意事项）

1、要正确使用弹簧测力计：观察是否调零、注意量程、正确读数。

2、在拉橡皮条时，必须把节点平行于黑板平面拉到同一点才能实现等效。

3、在判断橡皮筋节点是否到达同一圆心O点时，视线要与黑板平面垂直。

4、同时记录弹簧测力计的读数和它与0刻度线的夹角。

5、要在同一标度下作出力的图示。

师：通过大家的努力，得到了实验步骤如下。不清楚的同学可以再看看（PPT展示实验步骤）

一、调零弹簧测力计，观察它们的量程。

二、将橡皮筋一端固定，先用两只弹簧测力计互成角度且平行于黑板平面将橡皮筋节点拉到圆心O点，同时记录两分力的大小和方向。

三、换用一只弹簧测力计平行于黑板平面将橡皮筋节点拉到同一O点，记录合力的大小和方向。

四、在同一标度下做力的图示。

【实验操作】【记录数据】

师：由于实验器材有限，下面请四位同学上来帮老师做演示实验，两两一组，另外一位同学来帮老师把数据记录在表格中。哪几位同学愿意上来？非常积极，有请。时间3分钟，大家抓紧。注意，台上的同学尽量不要把实验挡住了，要展示给大家看。

生：做实验。

师：台下同学认真观察他们的操作是否规范，并回忆注意事项。等会我来抽人起来回答（表格）

       参数

编号

F1  角度

F2    角度

F   角度

F1+F2与F的关系><=

1

2

    师：同学顺利完成，大家掌声鼓励。

【处理数据】

师：两位同学分别作力的图示，记录数据的同学完成表格的最后一项。

生：处理数据

师：我们发现，分力的大小之和大于合力的大小。得到一个不等式，不等式属于不定量关系，究竟合力与分力的定量关系是什么呢？注意，我们的猜想只考虑了力的大小，没考虑方向，现在来看力的图示，观察这两个图，大家发现了什么？没发现什么对吧，提示，添加辅助线，把两分力的箭头分别与合力的箭头相连，得到了两个四边形，观察这两个四边形的边长和角度有何特点。

生：得到菱形和矩形。

师：结合我们的数学知识，左边一个图形由两个全等的正三角形组成，在误差范围以内，得到一个菱形，右边一个图形：简单的分析过后，得到一个矩形。那么，菱形和矩形有何共同特点？

生：都是平行四边形。

师：同学们非常善于归纳总结。我们得到的图形都是平行四边形，其中两邻边表示两分力，两邻边之间的对角线表示合力。

【得出本实验结论和推广普适结论】

师：在误差范围内，合力与分力构成平行四边形，其中，两邻边代表两分力，两邻边所夹的对角线代表合力。这就是本实验的结论。

师：有同学可能觉得两组实验不具有足够的普遍性和代表性，不能草率地得出实验结论。同学们尽可放心，在此之前，科学家们用不同实验方法，已经做了大量重复实验，并用理论和作图两种方法加以分析和论证，得到了和本实验一样的结论，并把该结论命名为平行四边形定则，它的内容是：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代表合力的大小和方向。这就是合力与分力的定量关系，如果已知两个力的大小和方向，就可根据平行四边形定则求合力，于是，我们找到了二力合成的方法。

（三）复习与巩固

    1、复习

师：好了，现在我们来复习一下本节课的重要内容，首先，实验原理是什么？

生：等效替代

师：通过实验探究得到二力合成的方法是什么？

生：平行四边形定则。

师：它的内容是什么？大家跟我复述一遍：

师生：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代表合力的大小和方向。

2、巩固

师：现在回到课前的问题：当众人划桨时，有多个力存在，怎样求多个力的合力呢？怎么办？

生：两两合成，多作几次平行四边形。

师：对了，可以将某两个人的力按平行四边形定则合成，再把这个合力和其它人的力逐一合成，最后就只得到一个合力，即众人划桨产生的合力。这就是多力合成的方法。

（四）作业布置

    师：一起来看今天的作业。思考两个大小一定的力的合力与这两个力的夹角间的关系。

（五）板书设计

3.4 力的合成

作图

作图

PPT

【新课教学】

一、提出问题

二、猜想与假设

三、设计实验

四、实验操作、记录数据

五、处理数据

六、得出本实验结论

七、推广普适结论

【复习与巩固】

【作业布置】

八、教学反思

（一）成功之处：

     1、用一首歌引入新课，引起学生的兴趣。

     2、让学生带着问题思考如何模仿两小孩提水和一个大人提水，学生善于模仿，降低了实验设计的难度。

     3、根据科学探究的步骤，思路清晰，层次分明，重点突出，难点突破，过程完整。

（二）不足之处

     1、只做了演示实验，且实验次数较少，只有部分学生参与了实验，其余学生没有经历实验操作这一过程。

     2、由于时间限制，只截取了本课题的一部分内容，导致内容不太完整。

     3、由于是演示实验，实验在黑板平面内进行，存在一定的误差。

     4、由于PPT丰富，板书太简洁。

（三）再教设计

      若时间改为一课时，则可详将分力与合力的概念；可结合三角函数和作图，通过例题强化平行四边形定则。

4　力的合成　

4　力的合成　

第三章 相互作用

                           第四节 力的合成     铜梁区实验中学

一、教学课题：力的合成                    唐明模                  

二、教学目标：

（一）知识与技能：

1、知道力的合成的概念；

2、知道二力合成的方法：平行四边形定则；

3、知道多力合成的方法。

（二）过程与方法：

1、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。

2、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。

（三）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，使学生领会科学探究中严谨、务实的精神和态度。

三、教学重难点：

重点：探究力的合成的方法，平行四边形定则的内容。

难点：设计实验，得出合力与分力之间满足平行四边形定则的结论。

四、学情分析：

（一）高一学生刚接触矢量，对矢量的运算没有任何感性认识，习惯对只有大小没有方向的物理量如质量、体积之间的代数运算。对于高一学生来说，力的合成方法是个难关，而一旦过了这个坎，就对矢量学习在认识上有了一次质的飞跃。

（二）学生已经学习了合力与分力的概念，并知道合力与分力之间是等效替代的关系。

（三）学生进行科学探究能力较弱但热爱科学探究，充满强烈的求知欲。

五、教学方法：

讲授法、问答法、讨论法和实验法

六、实验器具：

弹簧测力计（四个）、两端都带绳套的橡皮条（两条）、画有半圆刻度的纸（三张）、挂钩（两个）、刻度尺等。

七、教学过程：

（一）新课引入

【创设问题情境】

师：首先，我们来听一首歌（播放歌曲《众人划桨开大船》片段），这首歌叫做《众人划桨开大船》，从物理学的角度说，一个人划桨产生的力太小不能开大船，众人划桨产生的力合起来才能开动大船。如果知道每个人划桨的力，怎样求合起来的力呢？求几个力的合力的过程，就是我们今天要学习的力的合成。

（二）新课教学

    【提出问题】

师：上节课我们学习了合力与分力的概念：当一个物体受到几个力的共同作用时，我们常常可以求出这样一个力，这个力产生的效果跟原来几个力的共同效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，原来的几个力叫做分力。那么，合力与分力的定性关系是什么？

生：等效替代

师：要求力的合成，就要知道合力与分力的定量关系。初中时我们学过同一直线上的两个力与其合力的关系是什么？

生：合力是这两个力的代数和

师：那互成角度的两个力与其合力又有何关系呢？

【猜想与假设】

师：在两孩子提起水保持静止的情境中，假如这桶水的重量是200N，两个孩子合力的大小也一定是200N，问题来了，两个孩子分别用力为F1和F2，那F1和F2大小的和是大于还是小于，或者等于200N 呢？同学们可以做出猜想。

生：F1+F2=F，F1+F2>F，F1+F2<F

师：究竟哪个猜想对呢？接下来该怎么办？

生：做实验。

师：对，实验是检验真理的唯一标准，我们可以自己设计实验来验证猜想。

【设计实验】

师：首先我们要搞清楚实验目的是什么？

生：探究互成角度的两个力与其合力的关系。

师：是的，那实验原理呢？提示，从合力与分力的定性关系上来寻找。

生：等效替代。

师：也就是让合力与分力的作用效果相同，并用合力来替代分力。现在提供的实验器材有：两个弹簧测力计（已调零且读数一致，可测拉力的大小）、一条两端都带绳套的橡皮筋（可拉伸）、一套自制实验仪器：一张纸，上面画有左右对称的半圆刻度（0刻度线在竖直方向上，挂钩与圆心和0刻度线在一条直线上，可用作量角器）、还有刻度尺（可用来作图）等。同学们可带着以下三个问题来思考：怎样用以上实验器材来模拟两小孩提水和一个大人提水的情景。

（1）怎样产生分力与合力？

（2）等效的标志是什么？

（3）怎样得到力的大小、方向和作用点？

1分钟后请同学分别回答这几个问题。

生：讨论

师：时间到，哪位同学设计好了？第一个问题，有请。

生：首先把橡皮条一端固定在挂钩上，用两只弹簧测力计成一定角度把橡皮筋节点拉到量角器圆心O点，得到两个力，再换用一个弹簧测力计同样拉橡皮条节点到O点，得到一个力，这个力就是那两个力的合力。

师：这位同学善于模仿，用类比的方法设计了实验，他的等效标志同学们听清楚没？是什么？

生：橡皮筋一端固定，另一端两次都被拉伸到同一点。

师：也就是橡皮筋沿同一方向的形变量相同，那第三个问题怎么解决呢？

生：大小可从弹簧测力计上读出，方向可从量角器上读出。

师：对啦。作用点呢？

生：橡皮筋的节点（量角器圆心O）

师：非常好，我们得到了合力与分力的三要素，应该用什么方法来表示出来呢？

生：力的图示

师：对，得到力的图示之后再来研究它们的关系。以上方案大家觉得可行吗？

生：可行

师：好，老师要提醒大家注意几点：（PPT展示注意事项）

1、要正确使用弹簧测力计：观察是否调零、注意量程、正确读数。

2、在拉橡皮条时，必须把节点平行于黑板平面拉到同一点才能实现等效。

3、在判断橡皮筋节点是否到达同一圆心O点时，视线要与黑板平面垂直。

4、同时记录弹簧测力计的读数和它与0刻度线的夹角。

5、要在同一标度下作出力的图示。

师：通过大家的努力，得到了实验步骤如下。不清楚的同学可以再看看（PPT展示实验步骤）

一、调零弹簧测力计，观察它们的量程。

二、将橡皮筋一端固定，先用两只弹簧测力计互成角度且平行于黑板平面将橡皮筋节点拉到圆心O点，同时记录两分力的大小和方向。

三、换用一只弹簧测力计平行于黑板平面将橡皮筋节点拉到同一O点，记录合力的大小和方向。

四、在同一标度下做力的图示。

【实验操作】【记录数据】

师：由于实验器材有限，下面请四位同学上来帮老师做演示实验，两两一组，另外一位同学来帮老师把数据记录在表格中。哪几位同学愿意上来？非常积极，有请。时间3分钟，大家抓紧。注意，台上的同学尽量不要把实验挡住了，要展示给大家看。

生：做实验。

师：台下同学认真观察他们的操作是否规范，并回忆注意事项。等会我来抽人起来回答（表格）

       参数

编号

F1  角度

F2    角度

F   角度

F1+F2与F的关系><=

1

2

    师：同学顺利完成，大家掌声鼓励。

【处理数据】

师：两位同学分别作力的图示，记录数据的同学完成表格的最后一项。

生：处理数据

师：我们发现，分力的大小之和大于合力的大小。得到一个不等式，不等式属于不定量关系，究竟合力与分力的定量关系是什么呢？注意，我们的猜想只考虑了力的大小，没考虑方向，现在来看力的图示，观察这两个图，大家发现了什么？没发现什么对吧，提示，添加辅助线，把两分力的箭头分别与合力的箭头相连，得到了两个四边形，观察这两个四边形的边长和角度有何特点。

生：得到菱形和矩形。

师：结合我们的数学知识，左边一个图形由两个全等的正三角形组成，在误差范围以内，得到一个菱形，右边一个图形：简单的分析过后，得到一个矩形。那么，菱形和矩形有何共同特点？

生：都是平行四边形。

师：同学们非常善于归纳总结。我们得到的图形都是平行四边形，其中两邻边表示两分力，两邻边之间的对角线表示合力。

【得出本实验结论和推广普适结论】

师：在误差范围内，合力与分力构成平行四边形，其中，两邻边代表两分力，两邻边所夹的对角线代表合力。这就是本实验的结论。

师：有同学可能觉得两组实验不具有足够的普遍性和代表性，不能草率地得出实验结论。同学们尽可放心，在此之前，科学家们用不同实验方法，已经做了大量重复实验，并用理论和作图两种方法加以分析和论证，得到了和本实验一样的结论，并把该结论命名为平行四边形定则，它的内容是：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代表合力的大小和方向。这就是合力与分力的定量关系，如果已知两个力的大小和方向，就可根据平行四边形定则求合力，于是，我们找到了二力合成的方法。

（三）复习与巩固

    1、复习

师：好了，现在我们来复习一下本节课的重要内容，首先，实验原理是什么？

生：等效替代

师：通过实验探究得到二力合成的方法是什么？

生：平行四边形定则。

师：它的内容是什么？大家跟我复述一遍：

师生：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代表合力的大小和方向。

2、巩固

师：现在回到课前的问题：当众人划桨时，有多个力存在，怎样求多个力的合力呢？怎么办？

生：两两合成，多作几次平行四边形。

师：对了，可以将某两个人的力按平行四边形定则合成，再把这个合力和其它人的力逐一合成，最后就只得到一个合力，即众人划桨产生的合力。这就是多力合成的方法。

（四）作业布置

    师：一起来看今天的作业。思考两个大小一定的力的合力与这两个力的夹角间的关系。

（五）板书设计

3.4 力的合成

作图

作图

PPT

【新课教学】

一、提出问题

二、猜想与假设

三、设计实验

四、实验操作、记录数据

五、处理数据

六、得出本实验结论

七、推广普适结论

【复习与巩固】

【作业布置】

八、教学反思

（一）成功之处：

     1、用一首歌引入新课，引起学生的兴趣。

     2、让学生带着问题思考如何模仿两小孩提水和一个大人提水，学生善于模仿，降低了实验设计的难度。

     3、根据科学探究的步骤，思路清晰，层次分明，重点突出，难点突破，过程完整。

（二）不足之处

     1、只做了演示实验，且实验次数较少，只有部分学生参与了实验，其余学生没有经历实验操作这一过程。

     2、由于时间限制，只截取了本课题的一部分内容，导致内容不太完整。

     3、由于是演示实验，实验在黑板平面内进行，存在一定的误差。

     4、由于PPT丰富，板书太简洁。

（三）再教设计

      若时间改为一课时，则可详将分力与合力的概念；可结合三角函数和作图，通过例题强化平行四边形定则。