第八章　运动和力 第4节 同一直线上二力的合成 教案 2024-2025学年人教版（2024）物理八年级下-1-1

教学设计课程基本信息学科物理年级八年级学期春季课题第4节同一直线上二力的合成教学背景1．教学内容分析同一直线上二力的合成是物理八年级下册（人教版）第八章《运动和力》第4节的内容。本节课是力学中的重要知识，为后续解决力学问题奠定基础。在日常生活和体育运动中，学生经常会遇到多个力共同作用于一个物体的情况，如拉行李箱、推购物车、拔河比赛等，这些生活经验都可以帮助学生更好地理解合力的概念及同一直线上二力的合成规律。本节课让学生了解合力的概念是以力的作用效果相同为出发点，从而初步建立等效的观点。在实验探究过程中，通过两次实验将橡皮筋拉伸到同一点的操作过程，促进学生进一步理解等效替代的科学方法。从而培养学生的逻辑思维能力和科学探究精神，通过实验探究和理论分析，让学生学会运用科学方法解决问题。2．学情分析根据初中学生的认知特点，学生具备了一定的观察能力和分析问题的能力，且有一定的数学基础，能够进行简单的代数运算。因此可以让学生进行同一直线上多力的合成，这样由二力到三力，推及到多力合成的方法学生可以接受，对本节起到拓展作用，也为后续学习奠定基础。数学中还没有学习到三角函数，所以互成角度力的合成规律不涉及，教学过程中只要让学生知道互成角度的力也可以用一个力去等效替代，不宜过多补充。教学目标物理观念1．了解合力与分力，认识到同一直线上的两个力可以等效为一个合力，合力的作用效果与分力共同作用的效果相同。2．掌握同一直线上二力合成的规律，当二力方向相同时，合力大小等于二力之和，方向与二力方向相同；当二力方向相反时，合力大小等于二力之差，方向与较大力的方向相同。科学思维1．通过研究物体同时受多个力作用的问题，认识合力和分力，体会分析综合、等效替代的思想方法。2．在计算合力和分力的过程中，提升运用逻辑推理和数学方法处理问题的能力。科学探究1．引导学生通过实验探究同一直线上二力合成的规律，培养学生的实验设计、操作和观察能力。2．鼓励学生在实验中提出问题、作出假设、收集证据、分析数据和得出结论，体验科学探究的过程。3．培养学生的合作精神和交流能力，在小组合作中共同完成实验探究任务，分享实验结果和心得体会。科学态度与责任1．培养学生严谨认真的科学态度，在实验中严格按照实验步骤进行操作，如实记录实验数据，不弄虚作假。2．激发学生对物理学科的兴趣和热爱，培养学生勇于探索、追求真理的科学精神。3．引导学生认识到物理知识在实际生活中的应用，培养学生将科学知识服务于社会的责任感。教学内容教学重点1．理解合力的概念。2．同一直线上二力的合成的规则。教学难点1．合力概念建立时等效替代思想的渗透。2．力的合成的规则的应用。教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图新课导入【魔术导入】教师表演一段“神奇的悬浮术”。让我们带着这个谜团来学习今天的课程吧！一、力的合成【活动1】请两名女生共同将同一课桌抬起至一定高度。能否一个人将课桌举至相同高度呢？请一名力气大的男生完成活动。【活动2】使用弹簧测力计体会力的作用效果相同。教师使用拉力器将弹簧拉伸一定长度；（2）请两名学生共同将弹簧拉伸相同长度。请同学们思考：两次活动中，力的作用效果相同吗？【总结】如果一个力单独作用的效果和几个力共同作用的效果相同，这个力就叫作那几个力的合力，那几个就是这一个力的分力。物理学中，求几个力合力的过程叫作力的合成。请学生上来检查道具。两名女生把课桌抬至讲台上。一名男生将同一课桌抬到讲台上。学生观察思考。同学A：作用效果相同。同学B：两个力和一个力的作用效果相同。用神奇的魔术激发学生的求知欲。通过活动体验加深学生对合力概念的理解。合力的概念是以力的作用效果相同为出发点，通过有意识地观察，培养学生从日常生活中的现象初步建立等效的观点，从而培养学生的科学思维。新知探究请学生列举生活中的实例说明对合力的理解：①“几个力”必须是同时作用在同一个物体上的力。②合力并不是物体受到的又一个力。③合力的实质是“等效力”。二、研究同一直线上二力的合成【活动1】先由两个人分别搬起桌子，再由两个人同时搬起桌子，体验两次用力的区别。【活动2】先由两个人分别拉动桌子，再由两个人中其中一个人拉着桌子的一边，另一个人同时在对面用力拉着桌子的另一边，体验两次用力的区别。通过活动体验，提出同一直线上二力的合成过程中，合力与分力大小、方向上的关系猜想。【实验探究】研究作用在同一物体上、同一直线上两个力的合力与分力在大小、方向上的关系。设计实验方案的过程中，思考以下问题：如何判断分力和合力的作用效果相同？（提示结合刚刚的体验活动思考）如何保证两个分力在一条直线上？实验过程中需要记录哪些实验数据？如何设计实验数据表格填写数据？探究性实验如何避免实验结论的偶然性？【实验结论】同一直线上的两个力，如果方向相同，合力的大小等于这两个力的大小之和，合力的方向与这两个力的方向相同；如果方向相反，合力的大小等于这两个力的大小之差，合力的方向与较大的力方向一致。【交流与反思】（1）合力一定比每个分力都大吗？（2）合力有没有可能为零？（3）合力和分力是否同时作用在物体上？（4）在研究同一直线上方向相同的两个力的合成实验中，两次将小圆环拉至同一位置0点的目的是什么？（5）实验中我们会发现，两个弹簧测力计并列拉圆环时，很难严格做到让力F1、F2在同一直线上，这两个力之间会有一定角度，你是通过什么方法减小这个夹角的？【例题】某同学练习排球垫球时，排球离开胳膊后竖直上升，到达最高点后竖直下落。已知排球所受的重力约为2.7N，排球所受的空气阻力与速度的大小有关，方向与运动方向相反。若排球在竖直上升过程的某时刻所受空气阻力的大小约为0.5N，试计算排球此时所受合力的大小，并说明合力的方向。若在竖直下落过程的某时刻所受空气阻力的大小也约为0.5N，则此时所受合力的大小和方向又是怎样的？解：排球竖直上升时，受到的重力和空气阻力方向均竖直向下（图甲），这两个力的方向相同。F合＝G＋F阻＝2.7N＋0.5N＝3.2N，方向竖直向下。排球竖直下落时，受到的重力竖直向下，空气阻力竖直向上（图乙），这两个力的方向相反。F合＝G－F阻＝2.7N－0.5N＝2.2N，方向竖直向下。同学们思考一下，排球上升和下落两个过程中排球运动快慢如何变化？请思考并总结合力方向和运动方向对物体快慢变化的影响。教师提出问题：若沿一条直线的多个力作用在同一物体上，该怎样合成呢？比如说三个力，你如何解释或验证你的猜想？学生思考讨论问题，设计实验方案与表格。进行实验。两种情况下，改变拉力的大小，多次实验，将F合与F1、F2的示数进行比较，并分析F合与F1、F2方向关系。分析数据，交流讨论得出结论。学生思考讨论问题，培养科学思维。学生思考并尝试利用所学的同一直线上的二力合成的规律进行理论分析或利用实验验证。通过让学生举例加深学生对合力概念的理解。在老师的引导下逐步设计实验设计。经历设计和实验观察过程，通过教师引导，引发学生深度思考，在思考中深入了解等效替代的科学方法，得出解决方案，体会科学思想和科学方法的魅力，发展学生科学思维、促进学生深度学习，让学生感受到科学探究的成就感和获得感。学生能够依据实验数据，得出实验结论，体现出证据意识、推理能力。有助于培养学生的合作精神和交流能力，提升学生的科学探究能力，培养学生严谨的科学态度。以体育运动为背景，让学生认识并了解运动中所蕴含的物理知识，也能够激发学生对体育运动的热爱，进而加强体育锻炼。凸显了教科书重视和关注中学生身心健康这一核心价值理念，是立德树人的具体体现。培养学生利用物理知识解释生活中的现象的能力。提升学生迁移运用物理知识的能力。学以致用1．已知两个力作用在同一直线上，且F1＝100N水平向东，合力F=150N，请分析另一个分力F2的大小与方向？2．如图所示，在弹簧测力计的两侧沿水平方向各加4N的拉力并使其保持静止，此时弹簧测力计的示数为_______,弹簧测力计受到的合力为_______。3．某汽车正在平直公路上加速行驶，此时汽车所受阻力为800N，水平方向所受合力大小为200N，求此时汽车所受牵引力大小。解密“神奇的悬浮术”。这里有两种情况：①若方向相同时，合力方向向东。则F2大小为50N，方向水平向东；②其方向相反时，合力方向向西。则F2大小为250N，方向水平向西。4.0N；0N。1000N。应用同一直线上二力的合成解决实际问题，体会物理知识的应用价值。课堂小结学生从知识和方法等方面进行本节课的总