4力的合成教学教案设计

4　力的合成 高中物理       人教2003课标版

1．知识与技能

（1）能够从力的“效果”角度理解合力与分力的概念；

（2）掌握力的平行四边形定则，知道它是合成力的基本定则，学会初步运用平行四边形定则求合力；

（3）知道合力随分力的夹角的变化而变化的。

2．过程与方法

（1）能够通过实验探究归纳出互成角度的两个共点力的合成遵循平行四边形定则；

（2）体会等效代替的思想方法，参与实验探究过程，培养学生动手操作能力和协作能力；

（3）培养学生设计实验、观察实验现象、探索规律以及归纳总结问题的能力。

3．情感、态度与价值观

（1）培养学生的物理思维能力和科学研究的态度。

（2）培养学生合作、交流、互助的精神。

学生在初中只接受过求同一直线上二力的合力问题，升入高中后，开始接触矢量的概念，对位移，速度，加速度，力这些矢量有一点感性的概念认识，但对矢量运算的理性认识几乎没有，只有位移那儿好像有点儿模糊的印象。他们更习惯于没有方向的物理量之间的代数运算。平行四边形定则是学生第一次接触，对于刚升入高中的学生来说，在接受矢量运算时有一定的困难，而一旦过了这一关，则是学生认识上的一次质的飞跃。因此放慢教学过程，营造良好的课堂氛围为学生提供自主探究“平行四边形法则”提供保障。让学生在探究过程中获得切身的体验，更有利于学生深刻理解矢量的合成法则，也才真正符合新课程理念物理教学的要求。

（1）图片展示

四个提水桶的图片引出两个小孩对水桶的力的作用效果与一个大人对水桶的力的作用效果相同。

（2）物理情景演示

先由两位女生拉拉力器，使拉力器伸长到与桌子同样长度。

提问：下面我想找出和刚才两位女生作用效果相同的一个力，该怎么办？

回答：找一位力气大的男生把拉力器拉到与桌子同样长度。

今天我们一起来研究这几个力的关系，我们一起来学习第四节——力的合成

（1）给情景中涉及到的几个力命名

在提水桶的例子中，两个小同学对水桶的作用效果与大人对水桶的作用效果相同，怎么给这几个力命个名字？根据预习我们知道两个小同学对水桶的作用力叫做分力，而一个大人对水桶的作用力叫做合力。

（2）定义

如何给这两个力下个定义？

如果一个力作用在物体上产生的效果与两个力共同作用在物体上的作用效果相同，这一个力就叫做另外两个力的合力，另外两个力叫做这个力的分力。

在拉拉力器的演示试验中，哪个力是分力，哪个力合力？

求分力的合力的过程称之为力的合成。

3.力的合成

（1）同一直线上力的合成

①在同一直线上且方向相同的两个力的合成：

合力大小：F合=F1+F2     

合力方向：与两个分力的方向相同

②在同一直线上但方向相反的两个力的合成：

合力大小：F合=|F1-F2|   

合力方向：与较大的力的方向相同

（2）提出问题

先用一个弹簧秤提起重锤，读出弹簧秤的示数，记为F，然后用两个弹簧秤互成角度的提起重锤，读出此时两个弹簧秤的示数F1和F2,F1+F2与F相等吗？

4.互成角度的两个分力的合力的求法

探究实验：                  探究合力与分力的关系

（1）实验原理：两个分力对物体的作用效果和合力对物体的作用效果相同

（2）实验过程：

①在方木板上铺上一张白纸，用图钉把白纸固定好。

②用图钉把橡皮筋的一端固定在木板上的G点，在橡皮条的另外一端拴上两条细绳。（注意G点尽量取在木板顶端的中点）

③用弹簧秤分别钩住绳套，互成角度的拉橡皮条，是橡皮条伸长，结点达到某一位置，记做O。

④用铅笔记下O点的位置和两条细绳的方向，分别读出两个弹簧秤的读数。

⑤用铅笔和三角板在白纸上从O点沿着两绳的方向画线段，按照相同的标度做出F1和F2两个力的图示。

⑥只用一只弹簧秤，通过细绳把橡皮筋的结点拉到相同的位置O点，读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F合的图示。

⑦连接三个力的图示的末端，得出结论。

（3）实验注意事项：

①分力F1和F2的角度尽量大（钝角为宜），实验效果较好

②做几个力的图示应该在同一个标度下

（4）实验预习检查：

①在本实验中，怎么表明橡皮筋用一个力F合拉的作用效果与用两个力F1和F2一起拉的作用效果相同？

②在本实验中需要记录那些实验数据？怎样用直观、简洁的方法把各个力的大小和方向表示出来?

（5）学生分组实验，教师巡视指导

（6）学生实验报告交流得出平行四边形定则

5、平行四边形定则

（1）内容：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。这个法则叫做平行四边形定则。

（2）例题：两个共点力间的夹角是90º，力的大小分别为45 N和60 N，试求合力的大小和方向。

解题过程略：两种方法，作图法和计算法

（3）让学生明白平行四边形法则适用于我们学过的任何矢量（如速度，加速度，位移）

（4）〖学生小组〗讨论根据力的平行四边形定则可以看出，两个力F1、F2的合力的大小和方向随着F1，F2的夹角的变化而变化，请小组讨论合力是如何随着F1，F2的夹角的变化而变化的？

①结果：合力随着两分力夹角的增大而减小

②实物演示，flash演示

③总结：当θ=0°时，合力最大，F合=F1 ＋F2；

当θ=180°时，合力最小，F合=| F1 −F2 |；

| F1 −F2 | ≤F合≤ F1 ＋F2

（1）力的合成是不是简单的力的代数运算？

（2）力的合成依据是什么？

（3）平行四边形法则中，哪条对角线表示两个分力的合力？

思考问题：（演示试验）用两个弹簧秤提起重锤，增大两个弹簧秤间的夹角，弹簧秤的示数有何变化？为什么？

课堂作业本：课本p64第三题、预学案p34例2

教学资料：预学案本节内容做完

4　力的合成

4　力的合成

（1）图片展示

四个提水桶的图片引出两个小孩对水桶的力的作用效果与一个大人对水桶的力的作用效果相同。

（2）物理情景演示

先由两位女生拉拉力器，使拉力器伸长到与桌子同样长度。

提问：下面我想找出和刚才两位女生作用效果相同的一个力，该怎么办？

回答：找一位力气大的男生把拉力器拉到与桌子同样长度。

今天我们一起来研究这几个力的关系，我们一起来学习第四节——力的合成

（1）给情景中涉及到的几个力命名

在提水桶的例子中，两个小同学对水桶的作用效果与大人对水桶的作用效果相同，怎么给这几个力命个名字？根据预习我们知道两个小同学对水桶的作用力叫做分力，而一个大人对水桶的作用力叫做合力。

（2）定义

如何给这两个力下个定义？

如果一个力作用在物体上产生的效果与两个力共同作用在物体上的作用效果相同，这一个力就叫做另外两个力的合力，另外两个力叫做这个力的分力。

在拉拉力器的演示试验中，哪个力是分力，哪个力合力？

求分力的合力的过程称之为力的合成。

3.力的合成

（1）同一直线上力的合成

①在同一直线上且方向相同的两个力的合成：

合力大小：F合=F1+F2     

合力方向：与两个分力的方向相同

②在同一直线上但方向相反的两个力的合成：

合力大小：F合=|F1-F2|   

合力方向：与较大的力的方向相同

（2）提出问题

先用一个弹簧秤提起重锤，读出弹簧秤的示数，记为F，然后用两个弹簧秤互成角度的提起重锤，读出此时两个弹簧秤的示数F1和F2,F1+F2与F相等吗？

4.互成角度的两个分力的合力的求法

探究实验：                  探究合力与分力的关系

（1）实验原理：两个分力对物体的作用效果和合力对物体的作用效果相同

（2）实验过程：

①在方木板上铺上一张白纸，用图钉把白纸固定好。

②用图钉把橡皮筋的一端固定在木板上的G点，在橡皮条的另外一端拴上两条细绳。（注意G点尽量取在木板顶端的中点）

③用弹簧秤分别钩住绳套，互成角度的拉橡皮条，是橡皮条伸长，结点达到某一位置，记做O。

④用铅笔记下O点的位置和两条细绳的方向，分别读出两个弹簧秤的读数。

⑤用铅笔和三角板在白纸上从O点沿着两绳的方向画线段，按照相同的标度做出F1和F2两个力的图示。

⑥只用一只弹簧秤，通过细绳把橡皮筋的结点拉到相同的位置O点，读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F合的图示。

⑦连接三个力的图示的末端，得出结论。

（3）实验注意事项：

①分力F1和F2的角度尽量大（钝角为宜），实验效果较好

②做几个力的图示应该在同一个标度下

（4）实验预习检查：

①在本实验中，怎么表明橡皮筋用一个力F合拉的作用效果与用两个力F1和F2一起拉的作用效果相同？

②在本实验中需要记录那些实验数据？怎样用直观、简洁的方法把各个力的大小和方向表示出来?

（5）学生分组实验，教师巡视指导

（6）学生实验报告交流得出平行四边形定则

5、平行四边形定则

（1）内容：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。这个法则叫做平行四边形定则。

（2）例题：两个共点力间的夹角是90º，力的大小分别为45 N和60 N，试求合力的大小和方向。

解题过程略：两种方法，作图法和计算法

（3）让学生明白平行四边形法则适用于我们学过的任何矢量（如速度，加速度，位移）

（4）〖学生小组〗讨论根据力的平行四边形定则可以看出，两个力F1、F2的合力的大小和方向随着F1，F2的夹角的变化而变化，请小组讨论合力是如何随着F1，F2的夹角的变化而变化的？

①结果：合力随着两分力夹角的增大而减小

②实物演示，flash演示

③总结：当θ=0°时，合力最大，F合=F1 ＋F2；

当θ=180°时，合力最小，F合=| F1 −F2 |；

| F1 −F2 | ≤F合≤ F1 ＋F2

（1）力的合成是不是简单的力的代数运算？

（2）力的合成依据是什么？

（3）平行四边形法则中，哪条对角线表示两个分力的合力？

思考问题：（演示试验）用两个弹簧秤提起重锤，增大两个弹簧秤间的夹角，弹簧秤的示数有何变化？为什么？

课堂作业本：课本p64第三题、预学案p34例2

教学资料：预学案本节内容做完