4力的合成教学创新设计

4　力的合成 高中物理       人教2003课标版

1.能从力的作用效果理解合力和分力的概念。

2.进一步理解矢量和标量的概念，知道它们有不同的运算规则。

3.掌握力的平行四边形定则，知道它是矢量合成的普遍规则。会用作图法求共点力的合力。会用直角三角形知识计算合力。

4.知道合力的大小与分力间夹角的关系。

5.初步了解物理学研究方法之——“等效法”。

学生在初中时只学过求同一直线上两个力的合力问题。升入高中后，开始接触矢量概念。在此之前，学过位移、速度、加速度、力等几个矢量，对矢量的运算有一点模糊的认识。如何营造良好的课堂氛围为学生寻找到矢量运算的法则提供保障，让学生在自主探究中获得切身的体验，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。

重点：渗透“等效替代”的物理思想，促使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。

实例演示：第一次用一个力提起了这桶水，第二次用两个力提起同样一桶水。（挂在黑板上）

学生由此推出定义：

1、当一个力的作用效果跟几个力的共同的作用效果相同时，这个力就叫做那几个力的合力，原来的几个力叫做这个力的分力。

2、合力与分力之间的关系：等效替代。合力可以替代分力，分力也可以替代合力。

3、已知分力求合力的过程叫做力的合成，已知合力求分力的过程叫做力的分解。

结合你对生活的了解，利用“等效替代”思想找出F₁和F₂的合力。

当F₁和F₂同向时，合力的大小________，方向__________；

当F₁和F₂反向时，合力的大小________，方向__________。

1、利用提供的实验器材（带绳套的橡皮筋、弹簧测力计2只、刻度尺、木板、图钉若干），设计实验方案。

小组交流讨论：

①思考如何保证两次作用效果相等？具体怎样操作？

②如何确定力的大小及方向？

③应记录哪些实验数据？

④怎样直观地把各力的大小和方向表示出来？

2、分组实验

3、数据处理

想一想：

①如果用虚线把合力的箭头端分别与两个分力的箭头端连接，你能得到什么启示？

②通过实验，你能得出怎样的结论？

平行四边形定则：两个力合成时，以表示这两个力的线段为_________作平行四边形，__________________________________就代表合力的_______和_________。

【例】有两个互成直角的力：F₁＝30N，方向水平向右，F₂＝30N，方向竖直向上。求它们的合力。

【拓展】上题中，如果只改变这两个力之间的夹角θ，

①当θ＝0°  时，合力F＝_____________ N

②当θ＝60° 时，合力F＝_____________ N

③当θ＝90° 时，合力F＝_____________ N

④当θ＝120°时，合力F＝_____________N

⑤当θ＝180°时，合力F＝_____________ N

思考与讨论：

1．θ由0°增大到180°的过程中，合力F的大小怎样变化？

2．什么情况下合力最大？最大值是多少？什么情况下合力最小？最小值是多少？

3．合力F是否总能大于原来的两个力中的一个（F₁或F₂）？

师：同学们，通过本课的学习，你学到了哪些知识？

生：分力、合力、分力与合力的等效替代。

两个力求合力的方法，共线时，相加或相减；

两个力互成角度时，用平行四边形求解合力。

二力合成的合力范围

4　力的合成

4　力的合成

实例演示：第一次用一个力提起了这桶水，第二次用两个力提起同样一桶水。（挂在黑板上）

学生由此推出定义：

1、当一个力的作用效果跟几个力的共同的作用效果相同时，这个力就叫做那几个力的合力，原来的几个力叫做这个力的分力。

2、合力与分力之间的关系：等效替代。合力可以替代分力，分力也可以替代合力。

3、已知分力求合力的过程叫做力的合成，已知合力求分力的过程叫做力的分解。

结合你对生活的了解，利用“等效替代”思想找出F₁和F₂的合力。

当F₁和F₂同向时，合力的大小________，方向__________；

当F₁和F₂反向时，合力的大小________，方向__________。

1、利用提供的实验器材（带绳套的橡皮筋、弹簧测力计2只、刻度尺、木板、图钉若干），设计实验方案。

小组交流讨论：

①思考如何保证两次作用效果相等？具体怎样操作？

②如何确定力的大小及方向？

③应记录哪些实验数据？

④怎样直观地把各力的大小和方向表示出来？

2、分组实验

3、数据处理

想一想：

①如果用虚线把合力的箭头端分别与两个分力的箭头端连接，你能得到什么启示？

②通过实验，你能得出怎样的结论？

平行四边形定则：两个力合成时，以表示这两个力的线段为_________作平行四边形，__________________________________就代表合力的_______和_________。

【例】有两个互成直角的力：F₁＝30N，方向水平向右，F₂＝30N，方向竖直向上。求它们的合力。

【拓展】上题中，如果只改变这两个力之间的夹角θ，

①当θ＝0°  时，合力F＝_____________ N

②当θ＝60° 时，合力F＝_____________ N

③当θ＝90° 时，合力F＝_____________ N

④当θ＝120°时，合力F＝_____________N

⑤当θ＝180°时，合力F＝_____________ N

思考与讨论：

1．θ由0°增大到180°的过程中，合力F的大小怎样变化？

2．什么情况下合力最大？最大值是多少？什么情况下合力最小？最小值是多少？

3．合力F是否总能大于原来的两个力中的一个（F₁或F₂）？

师：同学们，通过本课的学习，你学到了哪些知识？

生：分力、合力、分力与合力的等效替代。

两个力求合力的方法，共线时，相加或相减；

两个力互成角度时，用平行四边形求解合力。

二力合成的合力范围