第四节力的合成

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之不积跬步，无以至千里。滕州二中史孝武第6页共6页第5页共6页第四节力的合成滕州二中史孝武★三维目标（一）知识与技能1、理解合力、分力、力的合成、共点力的概念。2、理解合力与分力的关系是作用效果上的等效替代。3、通过实验探究得出力的合成遵循的定则。4、掌握力的平行四边形定则，并会简单的应用。（二）过程与方法1、通过合力与分力概念的建立过程，体会物理学中常用的研究方法──等效替代法。2、通过探究求互成角度的两个力合力方法的过程，向学生渗透科学研究的基本过程。3、培养学生设计实验、观察实验现象、探索规律、归纳总结的研究问题的方法的能力。（三）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、培养学生热爱生活、事实求是的科学态度，激发学生探索与创新的意识。★教学重点1、通过实验探究得出力的平行四边形定则。2、力的平行四边形定则的理解和应用。★教学难点1、合力与分力间的等效替代关系。2、通过实验探究得出力的平行四边形定则。3、通过作图法确定合力。4、合力的大小与两个分力间夹角的关系。★教学方法1、创设情景，引导启发，让学生体会并接纳等效观点，从而得出合力、分力的概念。2、实践体验，实验探索，归纳总结，从而得出平行四边形定则。★教学用具：多媒体、长约30cm的橡皮条、实验器材（学生分组实验用）；弹簧秤2个、橡皮筋1条，20cm细线1条（两端打好套）、白纸1张、图钉几个、三角板一对★教学过程1．新课引入演示实验一：方木板上钉一个或两个图钉，悬吊起一个重锤。木板背对学生。教师：大家猜测木板后面有几根绳子悬挂重锤。学生猜测可能是一根，也可能是两根，也可能是多根。教师：不管你猜的绳子是几条，它们的作用效果怎样？学生：它们的作用是等效的，一根绳子和几根绳子都能把重锤吊起来。教师：同学们还能举出哪些类似的例子？2．学习新课（1）合力与分力学生继续对上述问题进行讨论。师生举例：一个人搬起石头和两个人搬起石头，这两组力是等效的；两个人提起水桶和一个人提起水桶，这两组力是等效的；一个人匀速拉车子和一个人拉、一个人推车子相同速度前进，这两组力是等效的；曹冲称象故事中，石块的重量和大象的重量是等效的……教师可展示图片。教师：等效替代是物理学中常用的方法。在提水桶的事例中，F1、F2共同的作用效果和F一个力的作用效果相同，我们就把F1、F2叫F的分力，F叫F1、F2的合力。教师继续提出问题：提水桶事例中，分力F1、F2与合力F是同时作用在水桶上吗？学生一致回答：不是。师生总结：分力与合力并不是物体的重复受力，他们是等效替代的关系。教师继续引导：在大量的实际问题中，物体往往受到几个力。为了研究问题的方便，我们把几个力的作用效果用一个力来替代，这样就把较复杂的问题转化为较简单的问题来处理，已知分力求合力的过程就叫力的合成。教师说明：提水桶事例中，分力F1、F2作用在把手的同一点或延长线交于一点，这样的一组力叫共点力，接下来我们研究共点力的力的合成。设计意图：通过参与实验，举例说明，让学生体会“等效替代”的思想。一方面，为学生进行力的合成遵循法则的学习做好铺垫——在解决力的合成时，紧紧抓住力的作用效果是解决问题的关键；另一方面，可以突破“等效替代”思想学习的难点。（2）力的合成教师：在物理学中，研究问题通常先从最基本、最简单的情况开始研究，我们先来看两个力的合成。探究实验：探究力的合成运算法则──平行四边形定则1、提出问题：力的合成所遵循什么运算规律？教师：初中我们学习过同一直线上两个力合成的方法，请同学们回顾。学生讨论。学生代表发言：同向时，合力大小等于两分力大小相加，方向与分力方向相同。反向时，合力大小等于两分力大小相减，方向与较大分力方向相同。教师给予肯定。教师：生活中我们经常见到的是两个分力并不在一条直线上。比如，在黑板平面上拉橡皮条。演示实验二：用一个力把挂在黑板上的橡皮条结点拉至某一位置O点，再用两个力把橡皮条拉至O点。教师继续提出问题：互成角度的两个力的合力是不是等于两个分力的加减呢？学生讨论，有的同意这种方法，有的不同意。教师引导学生通过实验来检验这一方法的正确性。学生讨论，学生可提出这样的思路：用弹簧测力计测出力的大小，看看示数是否满足相加的方法。学生实验，检验上述假设。师生总结：实验中示数表明，合力并不等于两个分力相加减。设计意图：体现科学研究的层次性，同时为学生的学习搭建“脚手架”。通过这一环节，可以使学生对合力并非分力的代数和有感性认识。2、继续猜想分力与合力的可能关系？教师引导：是什么原因造成了合力并不是分力的代数和？学生讨论。学生：合力不仅与分力的大小有关，还应该与分力的方向有关。教师利用学生提出“方向”这一问题，及时进行后续的引导。教师：我们可以用弹簧测力计测出力的大小，那么，我们如何寻找并描述力的方向和作用点呢？教师利用弹簧测力计拉橡皮条的事实，逐步让学生分析出下列实验设计思想：①橡皮条上系上一细绳，弹簧测力计的挂钩挂在细绳上，两点确定一条直线，可以准确描绘力的方向。②在一平面上，可利用力的图示画出力的三要素。根据上面的分析讨论，教师把两弹簧测力计拉橡皮条这一实验中的两个分力利用力的图示画在黑板上。接下来，学生利用提供的实验器材完成探究实验。设计意图：通过这样师生间的讨论和教师引导，为学生的分组探究实验作好铺垫。3、设计实验方案提供的实验器材有：弹簧秤2个、橡皮筋1条，20cm细线1条（两端打好套）、白纸1张、图钉几个、三角板一对4、在实验前要思考的问题为方便大家有一个较好的实验设计方案，教师可以提供下列问题，帮助学生讨论。1）、怎样选取研究对象？2）、怎样保证合力和分力等效？3）、怎样记录和描述每一个力？学生讨论实验方案。学生代表发言。师生总结：用弹簧测力计拉橡皮条到同一点，利用力的图示分别把这两组力画出来，从而可以寻找他们之间的规律。5、根据对实验设计的讨论进行实验。学生分组实验。大多数同学可以准确地画出三个力的图示。教师引导：建议用虚线把合力的箭头端分别与两个分力的箭头端连接，也许能够得到启示。学生继续做实验。各小组学生展示：大多数同学可以得到类似平行四边形的图形。6、实验的结论是什么？教师：一个小组得出类似平行四边形或许是偶然的，但是很多小组都得出了类似平行四边形的图形，力的合成或许与平行四边形有种必然的关系。如果互成角度力的合成满足平行四边形关系，我们可以分力为邻边，规范准确地画出平行四边形，看看对角线和之前所画的合力是否重合，如果重合就说明力的合成遵循平行四边形的规律。学生继续分组实验。学生小组展示，尺规作图所画的对角线与合力基本重合。结果表明，在误差允许的范围内，利用平行四边形所画出得对角线的大小和方向与事实上的合力是吻合的，至此，我们有更充分的证据表明共点力的合成遵循：如果用表示两个分力的线段为邻边作一个平行四边形，则这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向。这个法则叫平行四边形定则。教师补充说明：非共点力的合成不遵循平行四边形定则。设计意图：通过探究实验，学生画出了类似平行四边形的图形，但还不能说得出了“平行四边形定则”这一结论，而如果平行四边形是正确的，便可以再次进行实验检验，这同时也体现“科学规律的力量”，让学生经历较完整的科学探索过程，并对科学本质有初步的认识，这对于提高学生的科学素养是大有裨益的。（3）平行四边形定则的应用教师：我们通过探究实验得出力的合成遵循平行四边形定则，继续来看一个简单的应用。教师继续提出问题：两分力大小一定时，合力随分力夹角的增大如何变化？什么情况下合力最大？什么情况下合力最小？合力的取值范围是什么？学生讨论。教师可用Fash动画进行演示、说明。两分力大小一定时，合力随分力夹角的增大而减小。合力的取值范围是：|F1－F2|≤F合≤F1+F2例题：1、有两个力，一个是10N，一个是2N，它们的合力有可能等于5N、10N、15N吗？合力的最大值是多少？最小值是多少？2、关于两个力的合成，说法正确的是（）A.两个力的合力一定大于每个分力B.两个力的合力一定大于较小的那个分力C.两个力的合力一定等于两个分力的和D.当两个力大小相等时，它们的合力可能等于分力大小3．反思小结通过本节的学习，你收获到了什么？4．巩固练习A组（巩固基础）1、力F1=3N，方向水平向右，力F2=4N，方向竖直向上，这两个力均作用在同一物体的同一点上，求这两个力的合力F的大小和方向。（作图法和计算法）2、两个共点力的合力最大值为35N，最小值为5N，则这两个力的大小分别为N和N；若这两力的夹角为900，则合力的大小为N。B组（中等难度）3、三个力的大小分别为F1=4N，F2=5N和F3=6N，已知其合力为0，则F1、F2的合力的大小和方向如何？4、三个力F1=4N、F2=5N、F3=6N的合力F的大小的范围？C组（较高难度）5、在一个平面内有六个共点力，它们的大小分别是F、2F、3F、4F、5F、6F，相互夹角均为600OO1F2F3F4F5F6F60O教学反思本节课的教学设计，强调学生的探究过程和探究过程中的方法与体验