物理力的合成導學案

時間：2024-08-03 15:34:33

物理力的合成導學案

物理力的合成導學案

物理力的合成導學案

　　高一物理《力的合成》導學案

　　一、三維目標

　　1.知識與技能

　　⑴掌握力的平行四邊形法則；

　　⑵初步運用力的平行四邊形法則求解共點力的合力；

　　⑶會用作圖法求解兩個共點力的合力；并能判斷其合力隨夾角的變化情況，掌握合力的變化范圍。

　　2．過程與方法

　　⑴能夠通過實驗演示歸納出互成角度的兩個共點力的合成遵循平行四邊形定則；

　　⑵培養學生動手操作能力。

　　3．情感態度與價值觀

　　⑴在實驗的過程中，掌握正確的方法，結果要符合實驗數據；

　　⑵培養學生實事求是的求實精神；

　　⑶培養學生的物理思維能力和科學研究的態度。

　　二、教學重點難點分析

　　1．重點：本課的重點是通過實驗歸納出力的平行四邊形法則，這同時也是本章的重點。

　　2．難點：對物體進行簡單的受力分析、通過作圖法確定合力是本章的難點。

　　三、教學方法

　　1．關于矢量合成講解的教法

　　本課的重點是通過實驗歸納出力的平行四邊形法則，這同時也是本章的重點．由于學生剛開始接觸矢量的運算方法，在講解中需要從學生能夠感知和理解的日常現象和規律出發，理解合力的概念，從實驗現象總結出力的合成規律，由于矢量的運算法則是矢量概念的核心內容，又是學習物理學的基礎，對于初上高中的學生來說，是一個大的飛躍，因此教學時，教師需要注意規范性，但是不必操之過急，通過一定數量的題目強化學生對平行四邊形定則的認識。

　　由于力的合成與分解的基礎首先是對物體進行受力分析，在前面力的知識學習中，學生已經對單個力的分析過程有了比較清晰的認識，在知識的整合過程中，教師可以通過練習做好規范演示。

　　2．關于作圖法求解幾個共點力合力的教法

　　在講解用作圖法求解共點力合力時，可以在復習力的圖示法基礎上，讓學生加深矢量概念的理解，同時掌握矢量的計算法則。

　　⑵注意圖示畫法的規范性，在本節可以配合學生自主實驗進行教學。

　　3．共點力概念講解的教法

　　關于共點力的概念講解時需要強調不僅作用在物體的同一點的力是共點力，力的作用線相交于一點的也叫共點力。注意平行力于共點力的區分（關于平行力的合成請參考擴展資料中的“平行力的合成與分解”），教師講解示例中要避開這例問題。

　　四、教學工具

　　多媒體儀器（以視頻方式演示實驗等）教學設計過程：

　　五、教學過程

　　1．新課引入

　　由“曹沖稱象”故事引入──等效替代思想

　　⑴通過對初中學過的單個力產生的效果，與兩個力共同作用的效果相同，引出共點力、合力和分力的概念，同時出示教學圖片，如：兩個人抬水、一根細線和兩根細線懸掛同一個物體。（圖片可以參見多媒體素材中的圖形圖像）

　　⑵提問：已知同一個物體由一根細線懸掛或由兩根細線懸掛，其效果怎么樣？能否等效替代？（教師講解時注意強調：‘述力的時候，要同時說明大小和方向，體現力的矢量性）

　　教師引導學生得到正確答案后，總結出“同一直線上二力合成”的規律：

　　物體受幾個力共同作用，我們可以用一個力代替這幾個力共同作用，其效果完全相同，這個力叫那幾個力的合力。已知幾個力，求它們的合力叫力的合成。

　　指明：

　　（1）同一直線上，方向相同的兩個力的合力大小等于這兩個力大小之和，方向跟這兩個力的方向相同。

　　（2）同一直線上，方向相反的兩個力的合力大小等于這兩個力大小之差，合力的方向跟較大的力方向相同。

　　⑶提問、若兩個力不在同一直線上時，其合力大小又是多少？合力的方向怎樣？

　　教師出示投影和圖片：兩個學生抬水對比一個同學抬水，讓學生考慮：一個力的效果與兩個力的效果相同，考慮一下是否“合力總比分力大”？

　　2．新課教學

　　演示1：將橡皮筋固定在A點，演示用兩個力F1、F2拉動橡皮筋到O點，再演示用F力將橡皮筋拉到O點，對比兩次演示結果，運用力的圖示法將力的大小方向表示出來，為了讓學生更好的獲得和理解力的平行四邊性法則，在實驗前，教師可以設計F1、F2的大小為3N和4N，兩個力的夾角為90度，這樣數學計算比較簡單，學生很容易會發現F1、F2和F的關系滿足勾股定理，進而得到力的平行四邊性定則，教師總結：兩個互成角度的力的合力，可以用表示這兩個力的線段作鄰邊，作平行四邊形，所夾的對角線就表示合力的大小和方向。

　　如何進行力的合成呢？請同學看下面實驗（多媒體展示和視頻文件展示）

　　（1）把放木板固定在黑板上，用圖釘把白紙定字再生放木塊上。

　　（2）用圖釘把橡皮條一端固定在A點，結點自然狀態在O點，結點上系著細繩，細繩的另一端系著繩套。

　　（3）用兩彈簧秤分別勾住繩索，互成角度地拉橡皮條，使結點到達O′點。讓學生記下O′的位置，用鉛筆和刻度尺在白紙上從O′點沿兩條細紙的方向畫線，記下F1、F2的力的大小。

　　（4）放開彈簧秤，使結點重新回到O點，再用一只彈簧秤，通過細繩把橡皮條的結點拉到O′，讀出彈簧秤的示數F，記下細繩的方向，按同一標度作出F1、F2和F1的力的圖示。

　　（5）用三角板以F1、F2為鄰邊作平行四邊形，在誤差范圍內，F幾乎是F1、F2為鄰邊的平行四邊形的對角線。

　　經過前人們很多次的、精細的實驗，最后確認，對角線的長度、方向、跟合力的大小、方向一致，即對角線與合力重合，也就是說，對角線就表示F1、F2的合力。

　　（6）指導學生進行分組實驗

　　觀察學生實驗情況，數據處理，要求操作的規范，遵從實驗結果，盡量把誤差減小到最小。

　　要求同學用平行四邊形法則作出F1與F2的合力，與實際合力對照，相距多遠，差距大不大。

　　總結：可見互成角度的兩個力的合成，不是簡單的斤兩個力相加減，而是用表示兩個力的有向線段為鄰邊作平行四邊形，這兩鄰邊之間的對角線就表示合力的大小和方向。這就要平行四邊形定則。以后我們還要利用這個定則進行速度、加速度等的合成，只要是矢量的合成、就遵從平行四邊形定則。

　　如果在實驗中，對角線與合力相距比較遠，那就找一找原因，是否有錯誤操作，即使操作完全正確，也會有實驗誤差，也不會完全重合。

　　這種情況很正常，一個規律的得出要很多人在很長時間里，進行許多此實驗才總結出來，并不是一次實驗就能得到。

　　⑵運用平行四邊形定則求互成角度的兩個力的合力。

　　例：力F1＝45N，方向水平向右。力F2＝60N，方向豎直向上，用作圖法求解合力F的大小和方向。

　　解：選擇某一標度，利用0．5c的長度表示15N的力，作出力的平行四邊形，用刻度尺量出對角線的長度L，利用F＝15N× 即可求出。

　　教師要在黑板上板演示。

　　（1）鞏固訓練：（出示投影片）

　　兩個力互成90°角，大小分別為45和60N，用作圖法求出合力的大小和方向。

　　（2）如果是三個共點力作用在物體上，又如何求他們的合力呢？為什么可以這樣求？

　　學生討論會得到：先求出任意兩個力的合力，再求出這個合力跟第三個力的合力，直到把所有的力都合成進去，就得到其合力。因為每一次合成都遵從每兩力與其合力產生共同效果的思想，所以可以這樣合成。

　　（3）請同學完成P13的思考與討論。

　　提問，如果兩個分力F1． F2，他們的夾角不定，求其合力的范圍。（用作圖法）

　　同學們用作圖法得到：

　　Fax=F1+F2（兩力夾角為0°）

　　Fin=F1－F2（兩力夾角為180°，F合于大的方向一致）

　　夾角在0°──180°之間，后介于 Fin與Fax之間。

　　總結：1．兩個供電力的合力大于等于二力之差，小于等于二力之和。

　　2．合力F可大于某一分力，也可以小于某一分力。

　　小結：互成角度的兩個力的合力F與這兩個力F1和F2是什么關系呢？

　　以F1和F2的力的圖示為一組鄰邊做平行四邊形，這個平行四邊形的對角線就可以表示合力F的大小和方向。

　　改變兩個力的夾角重做這個實驗，可以看出，上述的用平行四邊形的對角線來表示它們的合力都是成立的。

　　兩個互成角度的力，它們的合力小于這兩個力之和，大于這兩個力之差。這兩個力的夾角減小時合力增大。當兩個力的夾角減小到0°時，兩個力變為同一條直線上同方向的，合力等于二力之和。這兩個力的夾角增大時，合力減小，夾角增大到180°時，這兩個力變為同一直線上，方向相反，合力等于二力之差。所以，上一節我們所學的同一直線上二力的合成問題是今天所學的知識的特殊情況。

　　六、板書設計

　　第四節力的合成

　　1．幾個概念

　　（1）合力與分力：

　　注：合力與分力只是等效替代

　　（2）力的合成：求幾個力的合力。

　　（3）共點力：作用在物體同一點或者作用線相交于同一點的幾個力

　　2．同一直線上力的合成

　　（1）兩個分力方向相同 F=F1+F2

　　（2）兩個分力方向相反 F =F2-F1

　　3．互成角度的力的合成

　　滿足平行四邊形定則