4力的合成公开课教案

4　力的合成　 高中物理       人教2003课标版

（一）知识目标

1、知道什么是分力、合力、力的合成、共点力。 

2、能通过实验探究求合力的方法—--的平行四边形定则。 

3、初步体会等效替代的物理思想。 

4、会用力的图示法求合力。

（二）过程与方法

1．通过合力与分力概念的建立过程，体会物理学中常用的研究方法─等效替代法。

2．通过探究求互成角度的两个力合力方法的过程，让学生体验科学探究的过程。

（三）情感态度与价值观

1．体会逻辑思维和实验相结合研究问题的方法，由此体验到科学研究的乐趣。

2．体会科学研究中合作、交流的重要性和必要性。

目前学生已经学习了力的三要素、力的图示等物理知识和有关平行四边形和三角形的几何知识，但是他们刚刚接触矢量，对矢量的运算没有任何感性认识，没有任何生活经验可供借鉴，他们习惯于标量的代数运算，即使学习了位移、速度、加速度等矢量，也不涉及到矢量运算，而是通过规定正方向将矢量运算变成了简单的加减问题，没有触及矢量运算。同时有些学生几何知识迁移能力较差，对力的平行四边形定则的应用往往不习惯。意识到学生在这个问题上的困难，通过小组探究方式教学，让学生在探究活动过程中获得切身体验，加深对平行四边形定则的理解。一则，能提高学生科学素养，力的合成对学生来说全新的知识，学生在探究活动过程中的体验真实而深刻，其效果远非那种目标和路线都明摆着的形式化的探究活动可比。二则，学生对矢量运算是完全陌生的，放慢教学过程，让学生在探究过程中感受规律的形成过程，有利于学生更深刻的理解矢量的合成法则。

本节课运用等效替代的思想来进行平行四边形定则的教学，因而培养学生建立等效替代的概念是很重要的。

针对本校学生的具体情况采用辅导式的教学，在实验环节争取让学生自己动手体会等效的思想方法而老师则针对学生的不足之处进行辅导帮助其完成实验。

一、教学重点

让学生通过对实验探究的参与，认识互成角度的两个力合成的情况，从而培养学生对物理现象的观察、归纳、总结能力。

二、教学难点

1．让学生了解等效替代法，认识等效替代的重要作用；

2．要求学生能在观察自然、生活现象中发现问题，勇于探究自然现象和日常生活中蕴含的物理知识

请两位同学亲历体验提水桶：1.请两位同学分别单手提水桶再请两位同学共同单手提水桶。比较两种不同情景下提水桶的感受。2.请思考：比较一下两个人拉开些点距离提水桶省力还是靠近些距离提水桶省力？

让学生通过具体的情境体会等效的概念。

复习：初中所学同一直线上二力合成的方法，请学生讨论上面提水桶的两种情境与初中所学的二力合成有什么不同？

给出 生活中并不都是两个力合成时是在同一直线上，请学生讨论并给出具体例子，老师最后做出补充总结。

学生继续探讨提水桶的实例，从物理学的角度谈自己的感悟，通过教师的启发完成以下知识的学习。

 1、两种情景力的作用效果怎样？

 （答：作用效果相同）

 2、谁是谁的合力，谁是谁的分力？

(答：F是F1 、F2 的合力, F1 、F2是F的分力) 

3、从力的作用效果看合力与分力关系？

 （答：等效替代）

 4、F是F1 、F2的合力，那F与F1 、F2大小关系怎样？（引入下个问题）

 1、请学生阅读课本后回答下列问题，也可将这一活动作为学生的预习活动进行

 （1）、什么叫力的合成？

（答：求几个力的合力的过程，叫力的合成）

 （2）、什么是共点力？

 （答：如果几个力都作用在物体上的同一点，或者它们的作用线相交于同一点，这几个力叫做共点力）．

 （3）、猜想F与F1 、F2的关系（学生可能在上一环节的感悟中说出），设计怎样的实验验证你的猜想？

 2、本节实验方案：用一条橡皮条代替水桶，用两支弹簧秤互成角度地把它拉伸一定的长度x，两弹簧秤的读数F1 、F2为两个已知分力的大小,并记录两个分力方向，再用一支弹簧秤把橡皮条拉长到同一点，读数为合力F大小（两次力的作用效果相同），记录方向。画出各个力的图示，就能研究出力F与力F1、F2的关系．

（学生也可能提出其他方案）

3、请一个同学到前面和老师一起演示，其他同学观看实验操作步骤。（也可以通过看视频学习如何进行实验操作）

 4、投影实验操作步骤及注意事项

 Ⅰ：实验操作步骤：

（1）．用图钉把白纸钉在方木板上。

（2）．用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套。

（3）．用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置O，用铅笔记下O点的位置及此时两条细绳套的方向，记录两弹簧秤的示数。

（4）．用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出F1 、F2的图示。

（5）．用一只弹簧秤钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧秤的读数F 和细绳的方向，按选定的标度沿记录的方向作拉力F的图示。

Ⅱ：注意事项

（1）．正确选取弹簧秤．先将弹簧秤调零，再将两只弹簧秤钩好后对拉，若两秤在拉的过程中，读数相同，则可选；若不同，应另选，直至相同为止。

（2）．拉动时，弹簧秤应保持与木板平行，在不超过弹性限度的条件下，应使拉力尽量大一些。

（3）．实验中两分力F1 、F2的夹角不要取的太大。

（4）．在同一次实验中，橡皮条拉长的结点O位置一定要相同。

（5）．读数时要正视，按有效数字正确读数和记录。

（6）．作图时，应选定恰当的标度，尽量把图画大些，但也不能画出纸外。

 5、实验数据分析猜想：

 （1）合力F是否能用F1 、F2的代数和表示？（观察并计算）

 （2）用虚线连接F1 、F2及力F的末端点并观察图示，有什么发现？

(方法提示) 

（3）利用三角板以力F1 、F2  为邻边做平行四边形，画出其对角线F′，看力F、F′是否重合？

（4）若没有实验误差F′和F应该怎样．即实验结论：

在以上过程中老师要实时做出辅导便于学生得出正确的结论。

       力的平行四边形定则：求两个共点力的合力时，可分别用表示这两个力的有向 线段F1和F2为邻边做平行四边形，这两个邻边之间的对角线就是合力F的大小和方向，这就是平行四边形定则．?

 力的合成平行四边形定则适用于共点力的合成。

（理论知识具体应用、并发现规律）

 【例题】已知共点力F1=3N，F2=4N，用作图法求出θ=30°，90°，120°时合力F的大小．归纳当两个分力夹角变大时，合力大小的变化情况

请两个学生到黑板上画图完成，其他同学在练习本上完成，老师在巡视过程中对学生给出适当的指导。

老师通过课件演示当分力F1 、F2  一定时，夹角θ在0~180°之间发生变化时，合力F

的大小变化情况．

归纳：合力的大小与分力大小关系

 两分力的夹角θ越大，它们的合力就越小；

合力最小值为/F1-F2/，此时两分力在同一直线上且方向相反时；

合力最大值为F1+F2，此时两分力在同一直线上且方向相同；

则有：合力F的取值范围为   |F1-F2|≤F≤F1+F2（合力可能大于某一分力，也可能小于某一分力）

1、PPT展示两张图片，根据图片中两组力的特点说明什么是共点力，什么是非共点力。

2、强调：力的合成的平行四边形定则仅适用于共点力。

1、下列说法正确的是（）

A、几个力的合力就是这几个力的代数和。

B、几个力的合力一定大于这几个力中的任何一个分力。

C、几个力的合力可能小于这几个力中最小的一个。

D、几个力的合力可能大于这几个力中最大的力

2、关于两个大小不变的共点力F1、F2与其合力的关系，下列说法中正确的是（）

A、F的大小随F1、F2的夹角增大而增大

B、F的大小一定大于F1、F2中的最大值

C、F的大小随F1、F2之间夹角增大而减小

D、F的大小不能小于F1、F2中的最小值

3、下列说法正确的是（    ）

A、分力与合力同时作用在物体上。

B、分力同时作用在物体上的共同效果与合力单独作用时效果相同。

C、合力可能大于分力的大小也可能小于分力的大小

D、合力与分力是一对平衡力。

1、首先由学生总结本节课学到了哪些知识

 2、老师对课堂内容做出总结：

（1）让学生通过生活现象感悟合力与分力，知道等效代替是物理中研究问题的一种方法．

（2）求互成角度的二力的合力的方法——力的平行四边形定则

（3）合力的大小与分力大小关系|F1-F2|≤F≤F1+F2

（4）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　

请两位同学亲历体验提水桶：1.请两位同学分别单手提水桶再请两位同学共同单手提水桶。比较两种不同情景下提水桶的感受。2.请思考：比较一下两个人拉开些点距离提水桶省力还是靠近些距离提水桶省力？

让学生通过具体的情境体会等效的概念。

复习：初中所学同一直线上二力合成的方法，请学生讨论上面提水桶的两种情境与初中所学的二力合成有什么不同？

给出 生活中并不都是两个力合成时是在同一直线上，请学生讨论并给出具体例子，老师最后做出补充总结。

学生继续探讨提水桶的实例，从物理学的角度谈自己的感悟，通过教师的启发完成以下知识的学习。

 1、两种情景力的作用效果怎样？

 （答：作用效果相同）

 2、谁是谁的合力，谁是谁的分力？

(答：F是F1 、F2 的合力, F1 、F2是F的分力) 

3、从力的作用效果看合力与分力关系？

 （答：等效替代）

 4、F是F1 、F2的合力，那F与F1 、F2大小关系怎样？（引入下个问题）

 1、请学生阅读课本后回答下列问题，也可将这一活动作为学生的预习活动进行

 （1）、什么叫力的合成？

（答：求几个力的合力的过程，叫力的合成）

 （2）、什么是共点力？

 （答：如果几个力都作用在物体上的同一点，或者它们的作用线相交于同一点，这几个力叫做共点力）．

 （3）、猜想F与F1 、F2的关系（学生可能在上一环节的感悟中说出），设计怎样的实验验证你的猜想？

 2、本节实验方案：用一条橡皮条代替水桶，用两支弹簧秤互成角度地把它拉伸一定的长度x，两弹簧秤的读数F1 、F2为两个已知分力的大小,并记录两个分力方向，再用一支弹簧秤把橡皮条拉长到同一点，读数为合力F大小（两次力的作用效果相同），记录方向。画出各个力的图示，就能研究出力F与力F1、F2的关系．

（学生也可能提出其他方案）

3、请一个同学到前面和老师一起演示，其他同学观看实验操作步骤。（也可以通过看视频学习如何进行实验操作）

 4、投影实验操作步骤及注意事项

 Ⅰ：实验操作步骤：

（1）．用图钉把白纸钉在方木板上。

（2）．用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套。

（3）．用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置O，用铅笔记下O点的位置及此时两条细绳套的方向，记录两弹簧秤的示数。

（4）．用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出F1 、F2的图示。

（5）．用一只弹簧秤钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧秤的读数F 和细绳的方向，按选定的标度沿记录的方向作拉力F的图示。

Ⅱ：注意事项

（1）．正确选取弹簧秤．先将弹簧秤调零，再将两只弹簧秤钩好后对拉，若两秤在拉的过程中，读数相同，则可选；若不同，应另选，直至相同为止。

（2）．拉动时，弹簧秤应保持与木板平行，在不超过弹性限度的条件下，应使拉力尽量大一些。

（3）．实验中两分力F1 、F2的夹角不要取的太大。

（4）．在同一次实验中，橡皮条拉长的结点O位置一定要相同。

（5）．读数时要正视，按有效数字正确读数和记录。

（6）．作图时，应选定恰当的标度，尽量把图画大些，但也不能画出纸外。

 5、实验数据分析猜想：

 （1）合力F是否能用F1 、F2的代数和表示？（观察并计算）

 （2）用虚线连接F1 、F2及力F的末端点并观察图示，有什么发现？

(方法提示) 

（3）利用三角板以力F1 、F2  为邻边做平行四边形，画出其对角线F′，看力F、F′是否重合？

（4）若没有实验误差F′和F应该怎样．即实验结论：

在以上过程中老师要实时做出辅导便于学生得出正确的结论。

       力的平行四边形定则：求两个共点力的合力时，可分别用表示这两个力的有向 线段F1和F2为邻边做平行四边形，这两个邻边之间的对角线就是合力F的大小和方向，这就是平行四边形定则．?

 力的合成平行四边形定则适用于共点力的合成。

（理论知识具体应用、并发现规律）

 【例题】已知共点力F1=3N，F2=4N，用作图法求出θ=30°，90°，120°时合力F的大小．归纳当两个分力夹角变大时，合力大小的变化情况

请两个学生到黑板上画图完成，其他同学在练习本上完成，老师在巡视过程中对学生给出适当的指导。

老师通过课件演示当分力F1 、F2  一定时，夹角θ在0~180°之间发生变化时，合力F

的大小变化情况．

归纳：合力的大小与分力大小关系

 两分力的夹角θ越大，它们的合力就越小；

合力最小值为/F1-F2/，此时两分力在同一直线上且方向相反时；

合力最大值为F1+F2，此时两分力在同一直线上且方向相同；

则有：合力F的取值范围为   |F1-F2|≤F≤F1+F2（合力可能大于某一分力，也可能小于某一分力）

1、PPT展示两张图片，根据图片中两组力的特点说明什么是共点力，什么是非共点力。

2、强调：力的合成的平行四边形定则仅适用于共点力。

1、下列说法正确的是（）

A、几个力的合力就是这几个力的代数和。

B、几个力的合力一定大于这几个力中的任何一个分力。

C、几个力的合力可能小于这几个力中最小的一个。

D、几个力的合力可能大于这几个力中最大的力

2、关于两个大小不变的共点力F1、F2与其合力的关系，下列说法中正确的是（）

A、F的大小随F1、F2的夹角增大而增大

B、F的大小一定大于F1、F2中的最大值

C、F的大小随F1、F2之间夹角增大而减小

D、F的大小不能小于F1、F2中的最小值

3、下列说法正确的是（    ）

A、分力与合力同时作用在物体上。

B、分力同时作用在物体上的共同效果与合力单独作用时效果相同。

C、合力可能大于分力的大小也可能小于分力的大小

D、合力与分力是一对平衡力。

1、首先由学生总结本节课学到了哪些知识

 2、老师对课堂内容做出总结：

（1）让学生通过生活现象感悟合力与分力，知道等效代替是物理中研究问题的一种方法．

（2）求互成角度的二力的合力的方法——力的平行四边形定则

（3）合力的大小与分力大小关系|F1-F2|≤F≤F1+F2

（4）力的平行四边形定则只适用于共点力

• 优点:

  细致具体 形象生动 动手动脑 有讲有练 很好

• 缺点:

  结合信息技术的应用