4力的合成优秀教学实录

4　力的合成 高中物理       人教2003课标版

1、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“等效替代”思想。

（3）掌握力的平行四边形定则。

2、过程与方法

（1）采用日常生活中“等效替代”思想来理解合力与分力的概念，通过实验探究来体验平行四边形定则的发现过程。

（2）树立等效观点，形成等效思想。

（3）通过分组讨论，培养学生设计实验、动手操作的能力，以及分析、归纳能力。

3、情感态度、价值观

（1）、通过分组实验，培养学生合作、交流的能力与团队协作的精神。

（2）通过力的等效替代，使学生领会科学研究中严谨务实的精神和态度。

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，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，要为学生提供自主探究“力的合成法则”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。

重点：合力与分力的关系“等效替代”思想。

难点：实验方案设计，平行四边形关系的发现。

今天我和大家一起来学习第四节力的合成。

首先请大家观察屏幕上的两幅图片，这一幅是两对纤夫齐心协力拉物体，缓慢前进，另一幅是一头大象把同样的物体拉动前进，请同学们观察比较这两幅图片，思考后你能得到什么结论，又能提出什么问题？ 请大家思考一下。

学生1：从力的作用效果来看，两对纤夫对物体的作用效果与一头大象对物体的作用效果相同。

我想提出的问题是：产生相同效果的两对纤夫对物体的作用力F1、F2，与一头大象对物体的作用力F有什么样的关系？

老师：很好，在日常生活中由于某种需要，往往有类似的情况，请大家思考一下，举例说明。

学生2：挂灯笼，有的用一根绳子，有的用两根绳子，一根绳子对灯笼的作用效果和两根绳子对灯笼的作用效果相同。

一个人可以把水桶拎起来，两个人也可以把水桶抬起来，说明一个人对水桶的作用效果与两个人的作用效果是相同的。

老师：很好。照片中两位女同学对水桶的作用力为F1、F2，这位男同学的作用力为F，F1、F2的作用效果与F的作用效果是相同的。

老师：为了便于深入研究学生1提出的问题，我们先了解下面三个概念。

同学们在上述画力的示意图时，F1、F2没有作用于一点，如果把力的作用线反向延长，两条力的作用线交于一点，我们把这两个力叫共点力。

板书：1、共点力：如果几个力同时作用在物体的同一点或者他们的作用线相交于一点，这几个力叫做共点力。

2、合力、分力：几个力的作用效果与一个力的作用效果相同，这一个力等效为那几个力的合力，那几个力就可看作这一个力的分力。

在上述拎水桶的两幅照片中，F1、F2可以看作是F的分力，F可以看作是F1、F2的合力。F1、F2对水桶的作用可以用F替代

3、力的合成：求几个力的合力的方法叫力的合成。

老师问：我们已经弄清力的共点力、合力、分力等基本概念。下面来研究学生1提出的问题：两个共点的分力与合力之间有什么样的关系呢?

老师：请每个小组成员相互讨论，提出你们的猜想。

老师：学生3说说你们这一小组的观点。

学生3：我们小组认为合力等于分力之和。

学生4：我们小组认为合力等于分力之差，也有可能在某一范围内。

老师问：他们的猜想是否正确，需要用实验验证？下面请大家利用提供的器材去验证。

学生5答：我们认为我们的猜想是正确的。

老师：你是怎么得到结论的？

学生5答：我们先用两个弹簧秤拉住钩码，两个力的方向相同，使其处于静止状态，分别读出弹簧秤的读数F1= 1.5N  F2= 1.5N 。 然后用一个弹簧秤拉住钩码，读出弹簧秤的读数F= 2.9N 。 在误差允许的范围内是相等的。

老师：把示意图画在黑板上。

老师问：还有其它观点吗？

学生6：我们小组通过实验发现合力等于两个分力之差。

我们的做法是：两个弹簧秤拉住钩码，两个力的方向相反，使其处于静止状态，分别读出弹簧秤的读数F1=1.7N   F2=3.2 N。然后用一个弹簧秤拉住钩码，

读出弹簧秤的读数F= 1.5N 。在误差允许的范围内也是相等的。

老师：还有吗？

学生7答：我们小组通过实验发现分力之和与合力不等。

我们的做法是：在互成角度的两个弹簧秤下面拉住钩码，使其处于静止状态。分别读出弹簧秤的读数F1= 1.5N   F2=1.6 N  然后用一个弹簧秤拉住钩码，读出弹簧秤的读数F= 2.2 N   两个力之和大于合力。

老师：三位同学分别阐述了各自的观点，大家认为他们的观点有道理吗？有。我认为都很好，都有道理，大家都知道力是矢量，即对于在同一直线上的两个力的合成遵循代数和法则，对于两个分力方向相同，合力等于两个分力之和，合力方向与分力的方向相同；如果    两个分力的方向相反，合力等于两个分力之差，合力方向与力大的那个方向相同。学生5、学生6的实验正是证明了这一点。那么不在一条直线上的合力与 分力到底有怎样的关系呢？要找出它们之间的关系，通常我们应该怎样做？

学生8：多做几组实验，分别用力的图示表示分力与合力，且把它们画在一起，进行比较，然后找规律。

老师：非常好，这是科学研究手段。我们能否从学生7这一组的做法中详细探究不在一条直线上的合力与分力的关系？

学生9回答：可以。我们可以在她们的做法基础上加以改进，用一块木板，把它竖直放置，贴上白纸，把弹簧秤固定在木板上，这样既能读出力的大小又能画出力的方向。

老师：大家认为学生9她们的做法怎么样？

学生10：学生9她们的做法还有改进地方，钩码本身有体积，此时弹簧秤不会与木板平行，这样作出的力的图示误差大，我们可以进一步改进:木板水平放置，贴上白纸，用弹簧秤拉橡皮筋，第一次用两个弹簧秤拉橡皮筋，使橡皮筋伸长到某一点O，第二次用一只弹簧秤拉橡皮筋，使橡皮筋也伸长到这一点O。分别作出这几个力的图示。然后改变弹簧秤之间的夹角，多作几组分力与合力的图示。

老师：讲得很有道理，大家认为哪一组方案比较好？学生10，今天我们就采用这个方案，来研究分力与合力的关系。在做实验前请大家看一下屏幕上的注意事项：

1、前后两次实验橡皮筋拉伸后的结点位置O点应该相同

2、弹簧秤使用时先调零，注意正确的读数方法。

3、拉动橡皮筋要使两只弹簧秤与木板平面平行。

4、画力的图示时应选择适当的标度,尽量使图画得大一些。

5、为了便于确定力的方向，细绳套应适当长一些。

老师：请大家根据提供的器材进行实验。

此时老师走到学生中间观察、指导学生实验。

（等学生把三个力画出来后）抽取学生的作业用实物投影展示，

老师：根据测得的数值，显然分力与合力的关系不是简单的相加减，请大家仔细看看OABC的位置有什么特点？

学生11答：OABC好像是平行四边形的四个顶点，OC好像是这个平行四边形的对角线。

老师：请大家把分力的箭头端与合力的箭头端连起来看看，像平行四边形吗？

老师：大量精确的实验表明，两个互成角度力的合成遵循平行四边形定则，即用表示两个共点力F1、F2的有向线段为邻边做平行四边形，那么合力F的大小与方向就可以用F1、F2所夹的对角线来表示。

平行四边形定则是矢量合成法则，对位移、速度等矢量同样适用。

老师：我们以OA、OB为邻边作平行四边形，看看平行四边形的对角线与OC是否重合？

老师：展示几组学生的作业，进行交流评价。

归纳总结：本节课我们学习了共点力、合力、分力等基本概念，通过实验探究得到了求几个力的合力的方法—平行四边形定则。

思考题：如果有三个共点力，如何求三个力的合力？

本节课我们学习了合力和分力的概念，以及等效替代的物理思想方法，学会了求不在一条直线上合力的方法——平行四边形法则。

4　力的合成

4　力的合成

今天我和大家一起来学习第四节力的合成。

首先请大家观察屏幕上的两幅图片，这一幅是两对纤夫齐心协力拉物体，缓慢前进，另一幅是一头大象把同样的物体拉动前进，请同学们观察比较这两幅图片，思考后你能得到什么结论，又能提出什么问题？ 请大家思考一下。

学生1：从力的作用效果来看，两对纤夫对物体的作用效果与一头大象对物体的作用效果相同。

我想提出的问题是：产生相同效果的两对纤夫对物体的作用力F1、F2，与一头大象对物体的作用力F有什么样的关系？

老师：很好，在日常生活中由于某种需要，往往有类似的情况，请大家思考一下，举例说明。

学生2：挂灯笼，有的用一根绳子，有的用两根绳子，一根绳子对灯笼的作用效果和两根绳子对灯笼的作用效果相同。

一个人可以把水桶拎起来，两个人也可以把水桶抬起来，说明一个人对水桶的作用效果与两个人的作用效果是相同的。

老师：很好。照片中两位女同学对水桶的作用力为F1、F2，这位男同学的作用力为F，F1、F2的作用效果与F的作用效果是相同的。

老师：为了便于深入研究学生1提出的问题，我们先了解下面三个概念。

同学们在上述画力的示意图时，F1、F2没有作用于一点，如果把力的作用线反向延长，两条力的作用线交于一点，我们把这两个力叫共点力。

板书：1、共点力：如果几个力同时作用在物体的同一点或者他们的作用线相交于一点，这几个力叫做共点力。

2、合力、分力：几个力的作用效果与一个力的作用效果相同，这一个力等效为那几个力的合力，那几个力就可看作这一个力的分力。

在上述拎水桶的两幅照片中，F1、F2可以看作是F的分力，F可以看作是F1、F2的合力。F1、F2对水桶的作用可以用F替代

3、力的合成：求几个力的合力的方法叫力的合成。

老师问：我们已经弄清力的共点力、合力、分力等基本概念。下面来研究学生1提出的问题：两个共点的分力与合力之间有什么样的关系呢?

老师：请每个小组成员相互讨论，提出你们的猜想。

老师：学生3说说你们这一小组的观点。

学生3：我们小组认为合力等于分力之和。

学生4：我们小组认为合力等于分力之差，也有可能在某一范围内。

老师问：他们的猜想是否正确，需要用实验验证？下面请大家利用提供的器材去验证。

学生5答：我们认为我们的猜想是正确的。

老师：你是怎么得到结论的？

学生5答：我们先用两个弹簧秤拉住钩码，两个力的方向相同，使其处于静止状态，分别读出弹簧秤的读数F1= 1.5N  F2= 1.5N 。 然后用一个弹簧秤拉住钩码，读出弹簧秤的读数F= 2.9N 。 在误差允许的范围内是相等的。

老师：把示意图画在黑板上。

老师问：还有其它观点吗？

学生6：我们小组通过实验发现合力等于两个分力之差。

我们的做法是：两个弹簧秤拉住钩码，两个力的方向相反，使其处于静止状态，分别读出弹簧秤的读数F1=1.7N   F2=3.2 N。然后用一个弹簧秤拉住钩码，

读出弹簧秤的读数F= 1.5N 。在误差允许的范围内也是相等的。

老师：还有吗？

学生7答：我们小组通过实验发现分力之和与合力不等。

我们的做法是：在互成角度的两个弹簧秤下面拉住钩码，使其处于静止状态。分别读出弹簧秤的读数F1= 1.5N   F2=1.6 N  然后用一个弹簧秤拉住钩码，读出弹簧秤的读数F= 2.2 N   两个力之和大于合力。

老师：三位同学分别阐述了各自的观点，大家认为他们的观点有道理吗？有。我认为都很好，都有道理，大家都知道力是矢量，即对于在同一直线上的两个力的合成遵循代数和法则，对于两个分力方向相同，合力等于两个分力之和，合力方向与分力的方向相同；如果    两个分力的方向相反，合力等于两个分力之差，合力方向与力大的那个方向相同。学生5、学生6的实验正是证明了这一点。那么不在一条直线上的合力与 分力到底有怎样的关系呢？要找出它们之间的关系，通常我们应该怎样做？

学生8：多做几组实验，分别用力的图示表示分力与合力，且把它们画在一起，进行比较，然后找规律。

老师：非常好，这是科学研究手段。我们能否从学生7这一组的做法中详细探究不在一条直线上的合力与分力的关系？

学生9回答：可以。我们可以在她们的做法基础上加以改进，用一块木板，把它竖直放置，贴上白纸，把弹簧秤固定在木板上，这样既能读出力的大小又能画出力的方向。

老师：大家认为学生9她们的做法怎么样？

学生10：学生9她们的做法还有改进地方，钩码本身有体积，此时弹簧秤不会与木板平行，这样作出的力的图示误差大，我们可以进一步改进:木板水平放置，贴上白纸，用弹簧秤拉橡皮筋，第一次用两个弹簧秤拉橡皮筋，使橡皮筋伸长到某一点O，第二次用一只弹簧秤拉橡皮筋，使橡皮筋也伸长到这一点O。分别作出这几个力的图示。然后改变弹簧秤之间的夹角，多作几组分力与合力的图示。

老师：讲得很有道理，大家认为哪一组方案比较好？学生10，今天我们就采用这个方案，来研究分力与合力的关系。在做实验前请大家看一下屏幕上的注意事项：

1、前后两次实验橡皮筋拉伸后的结点位置O点应该相同

2、弹簧秤使用时先调零，注意正确的读数方法。

3、拉动橡皮筋要使两只弹簧秤与木板平面平行。

4、画力的图示时应选择适当的标度,尽量使图画得大一些。

5、为了便于确定力的方向，细绳套应适当长一些。

老师：请大家根据提供的器材进行实验。

此时老师走到学生中间观察、指导学生实验。

（等学生把三个力画出来后）抽取学生的作业用实物投影展示，

老师：根据测得的数值，显然分力与合力的关系不是简单的相加减，请大家仔细看看OABC的位置有什么特点？

学生11答：OABC好像是平行四边形的四个顶点，OC好像是这个平行四边形的对角线。

老师：请大家把分力的箭头端与合力的箭头端连起来看看，像平行四边形吗？

老师：大量精确的实验表明，两个互成角度力的合成遵循平行四边形定则，即用表示两个共点力F1、F2的有向线段为邻边做平行四边形，那么合力F的大小与方向就可以用F1、F2所夹的对角线来表示。

平行四边形定则是矢量合成法则，对位移、速度等矢量同样适用。

老师：我们以OA、OB为邻边作平行四边形，看看平行四边形的对角线与OC是否重合？

老师：展示几组学生的作业，进行交流评价。

归纳总结：本节课我们学习了共点力、合力、分力等基本概念，通过实验探究得到了求几个力的合力的方法—平行四边形定则。

思考题：如果有三个共点力，如何求三个力的合力？

本节课我们学习了合力和分力的概念，以及等效替代的物理思想方法，学会了求不在一条直线上合力的方法——平行四边形法则。

• 优点:

  精心设计，合理安排，教学基本功扎实，师生互动强。

• 缺点:

• 优点:

  本节课经过了精心的安排和设计，落实了各概念的三维目标，突破了重难点。老师很好地把握住了教材的要求，始终以引导学生为主，启迪学生思维，渗透物理思维和方法。好课！！

• 缺点: