4力的合成第二课时教学设计

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.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.

    3.会用力的合成的平行四边形定则进行力的合成 .

过程与方法

    1.培养学生的实验能力，理解问题的能力，应用数学知识解决物理问题的能力；

    2.进行科学态度和科学方法教育，了解研究自然规律的科学方法，培养探求知识的能力；

    3.树立等效观点，形成等效思想.

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.

    3.让学生积极参与课堂活动，设疑、解疑、探求规律，使学生始终处于积极探求知识的过程中，达到最佳的学习心理状态

教学重点

      1.理解合力、分力、力的合成、共点力的概念

      2.运用平行四边形定则求合力.

      3.合力与分力的关系.

教学难点

       运用等效替代思想理解 合力概念是难点.

实验导入：

    两个女同学把一桶水抬到讲桌上，然后再让一个男同学自己把水提到讲桌上.

    在这个实验中两个女同学对水桶的作用效果和一个男同学的作用效果相同.

       两个弹簧秤互成角度地悬挂一个钩码，拉力分别为F1和F2；再用一个弹簧秤悬挂同一个钩 码，拉力为F.

        分析：F1和F2共同产生的效果与力F产生的效果是相同的，即均使钩码处于静止状态.由于力F产生的效果与力F1和F2共同作用产生的效果相同，力F就叫做力F1和F2的合力.这种等效代替的方法是物理学中常用的方法.

       问题：互成角度的两个力的合力与分力的大小、方向是否有关？如果有关，又有什么样的关系？

       我们通过实验来研究这个问题.

       实验设计：一根橡皮条，使其伸长一定的长度，可以用一个力F作用，也可以用2个力F1和F2同时作用.如能想办法确定F1和F2以及F的大小和方向，就可知F与F1和F2间的关系.

       演示2：将如图3-4-1所示实验装置安装在贴有白纸的竖直平板上.

       橡皮条GE在两个力的共同作用下，沿直线GC伸长了EO这样的长度，若撤去F1和F2用 一个力F作用在橡皮条上，使橡皮条 沿着相同的直线伸长相同的长度，则力F对橡皮条产生的效果跟力F1和F2共同作用产生的效果相同，力F等于F1和F2的合力，在力F1和F2的方向上各作线段OA和OB，根据选定的标度，使它们的长度分别表示力F1和F2的大小，再沿力F的方向作线段OC，根据选定的标度，使OC的 长度表示F的大小

       学生实验：将白纸钉在方木板上，用图钉固定一橡皮筋，用两只弹簧秤同时用力互成角度地沿规定方向拉橡皮筋，使橡皮筋的另一端伸长到O点，记下此时两弹簧秤的示数，这就是分力的大小，再用一只弹簧秤通过细绳套也把橡皮筋拉到位置O，弹簧秤的读数就是合力的大小，细绳的方向就是合力的方向.用力的图示作出这3个 力观察找出3个力之间的关系

以OA、OB为邻边作平行四边形OACB，画平行四边形的对角线，发现对角线与合力很接近.

        问题：合力F与F1和F2的夹角有什么关系？

        如果两个分力的大小分别为F1、F2，两个分力之间的夹角为θ，当θ＝0°时，它们的合力等于多少？当θ＝180°时，它们的合力又等于多少？

平行四边形定则的具体应用方法有两种：

    1.图解法

    （1）两个共点力的合成：从力的作用点作两个共点力的图示，然后以F1、F2为边作平行四边形，对角线的长度即为合力的大小，对角线的方向即为合力的方向。

        用直尺量出对角线的长度，依据力的标度折算出合力的大小，用量角器量出合力与其中一个力之间的夹角θ.   如图3-4-3所示.

       图3-4-3中F1=50 N，F2=40 N，合力F=80 N.

    （2）两个以上力的合成：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，直到所有的力都合成进去，最后得到的结果就是这些力的合力.

    2.计算法

       先依据平行四边形定则画出力的平行四边形，然后依据数学公式（如余弦定理）算出对角线所表示的合力的大小和方向.图3-4-4

       当两个力互相垂直时，如图3-4-4有：

                F=    tanθ=F2/F1.

        合力大小 的范围：

       运用合力与分力关系模拟演示器，让两个力F1和F2之间的夹角θ由0°→180°变化，可以得到：

      （1）合力F随θ的增大而减小.

      （2）当θ=0°时，F有最大值Fmax=F1+F2，当θ=180°时，F有最小值Fmin=F1-F2.

      （3）合力F既可以大于，也可以等于或小于原来 的任意一个分力. www.xkb1.com]

         一般地|F1-F2|≤F≤F1+F2

        问题：如何求多个力的合力？

        引导学生分析：任何两个共点力均可以用平行四边形定则求出其合力，因此对多个共点力的合成，我们可以先求出任意两个力的合力，再求这个合力跟第三个力的合力，直到把所有的力都合成进去，最后得到的结果 就是这些力的合力.

          3.矢量和标量

          问题：我们学过许多物理量，如：长度、质量、时间、能量、温度、力、速度等.这些物理量有什么异同？

          引导学生分析：力、速度是既有大小又有方向的物理量，而质量、时间、能量、长度等物理量只有大小，没有方向，前者叫矢量，后者叫标量，矢量的合成遵守平行四边形定则.

二、共点力

         学生自学课本上有关共点力的知识，教师提示学生在阅读的时候注意这样几个问题：

        1.什么样的力是共点力？

        2.你认为掌握共点力概念时应该注意什么问题？

        3.力的合成的平行四边形定则有没有适用条件，如果有，适用条件是什么？

        以上问题由学生自学解决，可单独完成，也可以合作完成

        参考答案:

       1.如果一个物体受到两个或更多个力的作用，有些情况下这些力共同作用在同一个点上，或者虽然不是作用于同一个点上，但是他们的延长线交于一点，这样的一组力叫做共点力.

       2.掌握共点力时，不仅要看这几个力是不是作用于一个点，还要看它们的延长线是不是交于一个点.

       3.力的合成的平行四边形定则只适用于共点力作用的情况.

4　力的合成　

4　力的合成　

实验导入：

    两个女同学把一桶水抬到讲桌上，然后再让一个男同学自己把水提到讲桌上.

    在这个实验中两个女同学对水桶的作用效果和一个男同学的作用效果相同.

       两个弹簧秤互成角度地悬挂一个钩码，拉力分别为F1和F2；再用一个弹簧秤悬挂同一个钩 码，拉力为F.

        分析：F1和F2共同产生的效果与力F产生的效果是相同的，即均使钩码处于静止状态.由于力F产生的效果与力F1和F2共同作用产生的效果相同，力F就叫做力F1和F2的合力.这种等效代替的方法是物理学中常用的方法.

       问题：互成角度的两个力的合力与分力的大小、方向是否有关？如果有关，又有什么样的关系？

       我们通过实验来研究这个问题.

       实验设计：一根橡皮条，使其伸长一定的长度，可以用一个力F作用，也可以用2个力F1和F2同时作用.如能想办法确定F1和F2以及F的大小和方向，就可知F与F1和F2间的关系.

       演示2：将如图3-4-1所示实验装置安装在贴有白纸的竖直平板上.

       橡皮条GE在两个力的共同作用下，沿直线GC伸长了EO这样的长度，若撤去F1和F2用 一个力F作用在橡皮条上，使橡皮条 沿着相同的直线伸长相同的长度，则力F对橡皮条产生的效果跟力F1和F2共同作用产生的效果相同，力F等于F1和F2的合力，在力F1和F2的方向上各作线段OA和OB，根据选定的标度，使它们的长度分别表示力F1和F2的大小，再沿力F的方向作线段OC，根据选定的标度，使OC的 长度表示F的大小

       学生实验：将白纸钉在方木板上，用图钉固定一橡皮筋，用两只弹簧秤同时用力互成角度地沿规定方向拉橡皮筋，使橡皮筋的另一端伸长到O点，记下此时两弹簧秤的示数，这就是分力的大小，再用一只弹簧秤通过细绳套也把橡皮筋拉到位置O，弹簧秤的读数就是合力的大小，细绳的方向就是合力的方向.用力的图示作出这3个 力观察找出3个力之间的关系

以OA、OB为邻边作平行四边形OACB，画平行四边形的对角线，发现对角线与合力很接近.

        问题：合力F与F1和F2的夹角有什么关系？

        如果两个分力的大小分别为F1、F2，两个分力之间的夹角为θ，当θ＝0°时，它们的合力等于多少？当θ＝180°时，它们的合力又等于多少？

平行四边形定则的具体应用方法有两种：

    1.图解法

    （1）两个共点力的合成：从力的作用点作两个共点力的图示，然后以F1、F2为边作平行四边形，对角线的长度即为合力的大小，对角线的方向即为合力的方向。

        用直尺量出对角线的长度，依据力的标度折算出合力的大小，用量角器量出合力与其中一个力之间的夹角θ.   如图3-4-3所示.

       图3-4-3中F1=50 N，F2=40 N，合力F=80 N.

    （2）两个以上力的合成：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，直到所有的力都合成进去，最后得到的结果就是这些力的合力.

    2.计算法

       先依据平行四边形定则画出力的平行四边形，然后依据数学公式（如余弦定理）算出对角线所表示的合力的大小和方向.图3-4-4

       当两个力互相垂直时，如图3-4-4有：

                F=    tanθ=F2/F1.

        合力大小 的范围：

       运用合力与分力关系模拟演示器，让两个力F1和F2之间的夹角θ由0°→180°变化，可以得到：

      （1）合力F随θ的增大而减小.

      （2）当θ=0°时，F有最大值Fmax=F1+F2，当θ=180°时，F有最小值Fmin=F1-F2.

      （3）合力F既可以大于，也可以等于或小于原来 的任意一个分力. www.xkb1.com]

         一般地|F1-F2|≤F≤F1+F2

        问题：如何求多个力的合力？

        引导学生分析：任何两个共点力均可以用平行四边形定则求出其合力，因此对多个共点力的合成，我们可以先求出任意两个力的合力，再求这个合力跟第三个力的合力，直到把所有的力都合成进去，最后得到的结果 就是这些力的合力.

          3.矢量和标量

          问题：我们学过许多物理量，如：长度、质量、时间、能量、温度、力、速度等.这些物理量有什么异同？

          引导学生分析：力、速度是既有大小又有方向的物理量，而质量、时间、能量、长度等物理量只有大小，没有方向，前者叫矢量，后者叫标量，矢量的合成遵守平行四边形定则.

二、共点力

         学生自学课本上有关共点力的知识，教师提示学生在阅读的时候注意这样几个问题：

        1.什么样的力是共点力？

        2.你认为掌握共点力概念时应该注意什么问题？

        3.力的合成的平行四边形定则有没有适用条件，如果有，适用条件是什么？

        以上问题由学生自学解决，可单独完成，也可以合作完成

        参考答案:

       1.如果一个物体受到两个或更多个力的作用，有些情况下这些力共同作用在同一个点上，或者虽然不是作用于同一个点上，但是他们的延长线交于一点，这样的一组力叫做共点力.

       2.掌握共点力时，不仅要看这几个力是不是作用于一个点，还要看它们的延长线是不是交于一个点.

       3.力的合成的平行四边形定则只适用于共点力作用的情况.