4力的合成课堂实录【3】

4　力的合成 高中物理       人教2003课标版

（一）知识与技能

1、理解合力与分力的概念，知道什么是力的合成。

2、掌握力的“平行四边形定则”，会用作图法求两个共点力的合力。

3、会定性分析合力随两个分力夹角的变化情况，掌握合力的变化范围。

4、知道共点力的概念，会计算在同一直线上的几个力的合力，会用直角三角形知识计算两个力的合力。

5、能区分矢量与标量，能用力的合成分析日常生活中的问题

（二）过程与方法

1、采用“等效替代”思想来理解合力与分力的概念，并在这一思想的指导下，通过实验探究来体验 “力的平行四边形定则”的发现过程。

2、采用实验探究的学习方式，通过独立思考与分组讨论等过程，培养学生设计实验、动手操作及观察实验现象的能力，以及分析、综合、归纳的能力。

3、通过课堂实验的设计及操作过程，培养学生利用现有器材设计实验的能力及一些器材的等效替代的实验方法。

（三）情感、态度与价值观

1、通过实验探究过程，激发学生的学习兴趣，发挥学生的积极性、主动性和创造性。

2、通过力的合成的研究与规律的发现，培养学生严谨的科学态度，逐步养成用科学方法与科学知识理解和解决实际问题的习惯，提高科学素养。

3、通过分组实验，培养学生合作、交流的能力与团结协作的精神。

通过实验探究、归纳

重点：渗透“等效替代”的物理思想；力的平行四边形定则的发现与深刻的理解。

难点：①实验的设计；

           ②平行四边形关系的发现；

           ③从“代数和”思维到“矢量和”思维的跨越；

           ④对合力与分力间的“等效替代”关系的真正理解与灵活运用。

演示用器材：重力为2~3N的钩码（系上细绳套两根），演示弹簧秤2只，粗大的橡皮条（可用许多小橡皮条组合而成）1根，三角板一副

学生实验用器材：按每四人小组：①木板1块；②白纸1张；③图钉5枚；④橡皮条1根；⑤细绳2根（两端做好套）；⑥弹簧秤2个；⑦铅笔1只；⑧量角器1只；三角尺1-2只。

（一）复习提问

通过前面几节课的学习，同学们已经学习了力的相关概念以及三种基本的力，现在请同学们回顾几个问题：

1、什么是力？研究力的时候需要搞清楚力的哪些要素？为什么是这几个要素？

2、我们如何认识一个力？我们研究力的目的是什么？

3、力作用在物体上会产生什么样的作用效果？

（二）引入新课

通常一个力作用在物体上，这一个力产生的作用效果我们容易不容易判断呢？（通过举例说明问题）。而在大量的实际问题中，物体往往不止是受一个力的作用，而是同时受几个力的作用，这多个力同时作用在物体上会产生一个共同的作用效果（举例），这一个作用效果好不好判断呢？我们能不能找出一个力来等效的代替这几个力的共同作用效果？

举例：两名小朋友可以共同使力让一个水桶离开地面，两名小朋友对水桶施加了两个力的作用，产生了一个作用效果——水桶离开了地面。我们能不能找出一个力施加在水桶上，可以产生跟前面相同的作用效果呢？（可以让一个大人单独提起一桶水）

通过前面的例子，我们已经知道，有时候两个力产生的作用效果跟一个力产生的作用效果是相同的。研究多个力的共同作用效果是复杂的，我们通常用一个力的作用效果来替代多个力的作用效果，这样就可以把较复杂的问题转换为较简单的问题来处理。

物理学中，把这种思想叫做“等效替代”，是物理学中一种常用的思想方法。

同学们想一想：还能举出哪些这样相同效果的例子呢？

……

（一）基本概念

两个力作用在物体上产生的作用效果可以用一个力去替代，也就是说它们是等效的，为了区分这些力，我们可以分别给这些力给个名称。

当一个物体受到几个力的共同作用时，我们可以求出这样一个力，使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。

求几个力的合力的过程叫做力的合成。

（二）探究求合力的方法

思考与讨论：

如何用一个力来等效代替两个互成角度的力呢？如果两个小孩施加在水桶上的力都是200N，那么一个大人需要施加多大的力才能等效替代？是不是400N呢？我们猜想的结果有科学依据吗？我们可不可以通过测量、通过实验来确定它们的关系呢？

实验探究过程(分小组进行)：

1、思考问题：

①实验的目的是什么？

②怎样保证合力与分力等效？

③力的大小怎样知道？

④力的方向如何确定？

2、确定方案：

3、进行探究：

4、分析处理数据、进一步得出结论：

实验指导：

1、两次都要把节点拉到同一位置；

2、注意弹簧秤的正确使用以及正确的读数方法；

3、在细绳上相距较远的位置确定两点以确定力的方向；

4、拉动橡皮筋时，要使两只弹簧秤与木板平面平行；

5、作图时要用力的图示。

归纳得出结论：

力的合成法则——平行四边形定则

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。这个法则就叫做平行四边形定则。

（三）例题分析（略）

（四）两个力的合力的大小范围：

通过课件动画演示可得：

①合力F随θ的增大而减小；

②当θ=0°时，F有最大值F_max=F₁+F₂，当θ=180°时，F有最小值F_min=F₁－F₂；

③合力既可以大于，也可以等于或小于任意一个分力。

一般地

（五）两个以上力的合成

引导学生探讨：两个以上力的合成该用什么方法——先求出两个力的合力，再求出这个力跟第三个力的合力。

（六）共点力

如果一个物体受到两个或更多的力的作用，有些情况下这些力共同作用在一点上，或者虽不作用在同一点上，但它们的延长线交于一点，这样的一组力叫做共点力。

力的合成的平行四边形定则，只适用于共点力。

1、通过本节课的学习，我们知道合力与分力是等效的，分力是真实存在的，合力是不存在的。我们求合力的目的是为了使较复杂的问题简单化。

2、学习了共点力合成的平行四边形定则，掌握用作图法求两个共点力的合力，并且用作图法得出两力夹角不定的情况下，合力F的取值范围。会计算两互相垂直的共点力的合力。

一、基本概念

1、合力和分力

2、力的合成

二、探究求合力的方法

1、实验探究

2、平行四边形定则

3、合力与分力夹角的关系

4、求多个力合力的方法

三、共点力

4　力的合成

4　力的合成

（一）复习提问

通过前面几节课的学习，同学们已经学习了力的相关概念以及三种基本的力，现在请同学们回顾几个问题：

1、什么是力？研究力的时候需要搞清楚力的哪些要素？为什么是这几个要素？

2、我们如何认识一个力？我们研究力的目的是什么？

3、力作用在物体上会产生什么样的作用效果？

（二）引入新课

通常一个力作用在物体上，这一个力产生的作用效果我们容易不容易判断呢？（通过举例说明问题）。而在大量的实际问题中，物体往往不止是受一个力的作用，而是同时受几个力的作用，这多个力同时作用在物体上会产生一个共同的作用效果（举例），这一个作用效果好不好判断呢？我们能不能找出一个力来等效的代替这几个力的共同作用效果？

举例：两名小朋友可以共同使力让一个水桶离开地面，两名小朋友对水桶施加了两个力的作用，产生了一个作用效果——水桶离开了地面。我们能不能找出一个力施加在水桶上，可以产生跟前面相同的作用效果呢？（可以让一个大人单独提起一桶水）

通过前面的例子，我们已经知道，有时候两个力产生的作用效果跟一个力产生的作用效果是相同的。研究多个力的共同作用效果是复杂的，我们通常用一个力的作用效果来替代多个力的作用效果，这样就可以把较复杂的问题转换为较简单的问题来处理。

物理学中，把这种思想叫做“等效替代”，是物理学中一种常用的思想方法。

同学们想一想：还能举出哪些这样相同效果的例子呢？

……

（一）基本概念

两个力作用在物体上产生的作用效果可以用一个力去替代，也就是说它们是等效的，为了区分这些力，我们可以分别给这些力给个名称。

当一个物体受到几个力的共同作用时，我们可以求出这样一个力，使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。

求几个力的合力的过程叫做力的合成。

（二）探究求合力的方法

思考与讨论：

如何用一个力来等效代替两个互成角度的力呢？如果两个小孩施加在水桶上的力都是200N，那么一个大人需要施加多大的力才能等效替代？是不是400N呢？我们猜想的结果有科学依据吗？我们可不可以通过测量、通过实验来确定它们的关系呢？

实验探究过程(分小组进行)：

1、思考问题：

①实验的目的是什么？

②怎样保证合力与分力等效？

③力的大小怎样知道？

④力的方向如何确定？

2、确定方案：

3、进行探究：

4、分析处理数据、进一步得出结论：

实验指导：

1、两次都要把节点拉到同一位置；

2、注意弹簧秤的正确使用以及正确的读数方法；

3、在细绳上相距较远的位置确定两点以确定力的方向；

4、拉动橡皮筋时，要使两只弹簧秤与木板平面平行；

5、作图时要用力的图示。

归纳得出结论：

力的合成法则——平行四边形定则

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。这个法则就叫做平行四边形定则。

（三）例题分析（略）

（四）两个力的合力的大小范围：

通过课件动画演示可得：

①合力F随θ的增大而减小；

②当θ=0°时，F有最大值F_max=F₁+F₂，当θ=180°时，F有最小值F_min=F₁－F₂；

③合力既可以大于，也可以等于或小于任意一个分力。

一般地

（五）两个以上力的合成

引导学生探讨：两个以上力的合成该用什么方法——先求出两个力的合力，再求出这个力跟第三个力的合力。

（六）共点力

如果一个物体受到两个或更多的力的作用，有些情况下这些力共同作用在一点上，或者虽不作用在同一点上，但它们的延长线交于一点，这样的一组力叫做共点力。

力的合成的平行四边形定则，只适用于共点力。

1、通过本节课的学习，我们知道合力与分力是等效的，分力是真实存在的，合力是不存在的。我们求合力的目的是为了使较复杂的问题简单化。

2、学习了共点力合成的平行四边形定则，掌握用作图法求两个共点力的合力，并且用作图法得出两力夹角不定的情况下，合力F的取值范围。会计算两互相垂直的共点力的合力。

一、基本概念

1、合力和分力

2、力的合成

二、探究求合力的方法

1、实验探究

2、平行四边形定则

3、合力与分力夹角的关系

4、求多个力合力的方法

三、共点力