搜索
第1页共8页力的合成【教学重点】1．从力的作用效果相同来理解合力与分力的概念2．设计实验，探究求合力的方法3．平行四边形法则的理解及应用【教学流程】创设情境，提出合力与分力概念——给出问题情境，激发思考合力与分力关系——设计探究求合力的实验方案——分组实验——学生讨论，得出结论——练习与拓展（例题、合力大小与角度关系、多力合成）【教学过程】一、创设情境，提出合力分力的概念1．出示卡通画，介绍共点力概念在大多数实际问题中，物体同时受到几个力，引入共点力和非共点力概念，分别给出共点力和非共点力的图片示例。在研究中如果使用质点模型，则受力均可以作为共点力处理。本节课研究物体受共点力的情况。出示卡通画：小车均匀速向前运动，一头牛拉车的效果与三位同学拉车的效果相同。2．学生小实验一个力气大的男生在讲台上提起一桶水，使水桶保持静止；另外两位同学一起提起这桶水并使之保持静止。分析在两种情况下这桶水的受力情况，并画出示意图。提问：可以发现各个力之间有什么关系？学生讨论得到：F单独作用和F1、F2共同作用的力的效果相同。3．引出等效替代关系，提出合力、分力概念从前面两个情境出发，抓住共同点：一个力单独作用时可以和多个力一起作用时产生相同的作用效果。自然地引出等效替代的关系，并从力的角度分析，得到合力、分力的概念。用问题引导学生讨论合力、分力的概念：谈合力、分力的出发点在于什么？（力的作用效果相同，可以用一个合力去替代几个分力的作用）合力与几个分力同时存在吗？（不是，合力只是几个分力的等效替代，并不是物体又多受到了一个力）二、探究求合力的方法第2页共8页1．情境讨论，激发认知冲突提问：前面三位同学拉车的情境中，如果三位同学水平向右的拉力分别为F1、F2、F3，那么这三个力的合力是多少呢？方向是怎么样的呢？（学生利用以前所学的知识，可以得到合力F=F1+F2+F3，方向与三个拉力方向相同）提问：把所有的分力相加就得到合力的大小，这个方法就是求合力的方法吗？请学生讨论。（有学生提出异议，以前学过，两个力方向相反时，合力应该是两个力相减，方向与较大的力方向相同）提问：求合力就是把分力相加或者相减吗？实验：两个弹簧秤互成一定角度，提起几个钩码保持静止，分别读出弹簧秤示数。用一个弹簧秤提起同样的钩码保持静止，读出弹簧秤示数。提问：两个分力大小与合力既不满足相加关系，也不满足相减关系。如果给定两个分力，到底应该怎么去求这两个力的合力呢？2．设计探究实验提出任务：探究合力与分力之间到底有什么样的关系。介绍可用的实验器材：木板、白纸、弹簧秤（2个）、橡皮条、细绳、刻度尺、图钉、三角板。问题讨论，引导实验设计：①根据器材，可以用什么方法来得到分力，以及两个分力的合力？（两个弹簧秤拉橡皮条和一个弹簧秤拉橡皮条，使作用效果相同）②怎么样保证分力的作用效果与合力的作用效果相同？（把橡皮条一端固定，保证另一端与绳子的节点拉到相同的位置）③需要记录哪些数据？怎么样来记录？（橡皮条节点的位置，合力和分力的大小。引导讨论是否需要记录力的方向。讨论文字记录的不足，引导思考怎样更好地同时记录描述力的大小和方向？力的图示。）请各小组学生再整理探究实验的方案，确定明白实验的目的、过程、操作。3．小组实验，记录实验结果各小组根据自行整理好的方案进行实验，并用力的图示记录实验结果。教师巡视，观察各小组实验进行情况，进行适当指导。4．思考讨论，得出实验结论观察实验得到的F及F1、F2的大小和方向，猜想F1、F2和F之间有什么样的关系。引导学生适当地添加辅助线，研究几何关系。（学生得出，连接分力和合力的末端，得到的几何图形大致是一个平行四边形）两个分力为平行四边形的一对邻边，合力为此对邻边所夹的对角线。各个小组实验时，力的大小和方向都各不相同，都能大致得到这样一个结论，说明有一定的普遍性。请各小组再次实验，改变力的大小、方向，看是否满足同样的结论。演示实验，特殊角度特殊值验证（即大纲版教材中本节的演示实验）。橡皮条一端固定，另一端与绳系为节点。两分力互成90度，分别由三个钩码、四个钩码的重力提供。合力沿橡皮条拉伸方向，由5个钩码的重力提供。三、平行四边形定则两个共点力合成时，遵循平行四边形法则：以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，两邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。讨论：为什么力的合成（两个力相加）不是简单的加减，而是满足平行四边形法则呢？（力是既有大小，又有方向的矢量，相加时既要考虑大小又要考虑方向，所以满足的法则必须是大小和方向同时考虑的。）思考：对于有大小有方向的矢量相加，是否都不能简单地加减呢？第3页共8页平行四边形定则适用于所有矢量的合成。四、练习与拓展1．利用平行四边形定则求合力通过实验，可以发现一种直观的求两个分力的合力的方法——作图法。请学生描述，用作图法求合力的步骤。看教科书例题，规范作图法的方法步骤，强调不能遗漏合力的方向。如果两个分力夹角为90度，那么此时力所成平行四边形为矩形，可以应用直角三角形的知识来计算合力的大小方向。再看教科书例题，请学生计算得到合力大小方向。2．合力与两分力夹角的关系提问：从平行四边形法则可以知道，合力的大小和方向随着F1、F2的夹角而变化。这个变化有什么样的规律？（学生画图思考，讨论）用几何画板制作的课件演示，合力随分力夹角的变化而变化。请学生根据演示总结出规律。（夹角为0度时，合力最大；夹角为180度时，合力最小；成其它角度时，大小介于二者之间）3．两个以上力的合成提问：通过平行四边形法则知道两个力合成的方法，那如果有三个或者更多的力呢，应该如何合成？学生思考讨论，得到利用平行四边形法则的多力合成方法。总结多力合成方法，并告知下节课会进一步学习更简单的多力合成方法。力的分解一、教学任务分析力的分解是继力的合成之后，对力的等效方式的进一步学习，是以后解决力学问题的一个重要方法，也是中学阶段其他矢量运算的基础。力的分解既是本章教学的重点，也是本章教学的难点。学习本节内容需要的知识有：力的图示、力的合成、平形四边形定则和等效的思想方法。从生活中的常见的现象入手，通过演示实验和学生分组实验的探究，从等效的角度启发学生认识合力和分力，建立分力、力的分解的概念。根据学生分组实验的自主探究的结果，通过分析、比较，总结出力的分解遵循平行四边形定则。根据学生对实例的分析，归纳、总结得出按力作用的实际效果进行分解的思想方法，以达到通过简单的个性问题的分析推广到一般的情况，起到突破难点的作用。通过对简单实际问题的研究，使学生知道力的分解在生产和生活中的应用，从而自觉联系生活、生产和科技实际，激发求知欲望和研究周围事物的兴趣。二、教学目标1、知识与技能（1）知道力的分解是力的合成的逆运算。（2）理解分力和力的分解的概念。第4页共8页（3）初步学会按力的实际作用效果来分解力。（4）初步学会用作图法求分力，初步学会用直角三角形的知识计算分力。（5）初步学会用力的分解知识解释一些简单的物理现象。2、过程与方法（1）通过本节学习，感受实验是建立物理概念、探究物理规律的必由之路。（2）通过用两个力等效地替代一个力，从而建立分力和力的分解概念，感受等效替代在力的合成与与分解学习中的重要性。（3）通过对力按实际作用效果进行分解的探究过程，感受具体问题具体分析的方法。3、情感、态度与价值观（1）通过联系生活实际情景，激发求知欲望和探究的兴趣。（2）通过对力的分解实际应用的分析与讨论，养成理论联系实际的自觉性。（3）通过分组实验体验分工合作在实验过程中的重要作用，增强合作的意识。三、教学重点难点教学重点：理解分力和力的分解的概念，利用平行四边形定则进行力的分解。教学难点：按实际作用效果分解力。四、教学资源1、教学器材（1）演示实验器材：一个1kg的砝码，一根细线，物品、刀刃的夹角不同的两把刀（刀刃的夹角差距要大些）、GQY数字化实验室数据采集分析器、GQY多功能实验台、斜面上力分解实验仪、小车、两个力传感器等，一端系有细绳的木块等（2）学生分组实验器材：木板、橡皮绳、细绳若干、白纸、图钉、自制定量研究力的分解遵循平行四边形定则的DIS实验器材、力传感器、数据采集器、计算机等2、教学课件力的分解课件（几何画板）五、教学设计思路本设计的内容包括分力和合力的概念，力的分解两部分内容。本设计的基本思路是：以生活中的常见现象和实验为基础，通过探究、分析、建立分力、力的分解概念。从等效的角度根据实验结论，通过分析、比较，各次的分力的作用效果，归纳总结得出力的分解遵循平行四边形定则。通过简单实际问题的分析、讨论，归纳出按实际效果分解一个力的思路。本设计要突出的重点是：分力、力的分解的概念和利用平行四边形定则进行力的分解。方法是：以生活中的常见现象入手，通过演示实验、学生分组实验，结合学生的亲身感受，从等效性的角度，通过分析、推理，建立分力和力的分解的概念，进而通过DIS学生分组实验得出力的分解同样遵循平行四边形定则。本设计要突破的难点是：按实际作用效果分解力。方法是：结合简单实例，并通过演示实验，把抽象的问题转化为直观形象的问题，根据具体情况，分析力作用的实际效果，按实际效果的方向分解力，然后从简单问题中归纳出规律，并推广一般情况。第5页共8页本设计强调学生的主动参与，重视概念、规律的形成过程以及伴随这一过程的科学方法的教育，重视学生合作意识和合作能力的培养。完成本设计的内容约需2课时。六、教学流程1、教学流程图2、教学流程说明活动I演示实验1用一根细线系住砝码并提起砝码，然后用同一根细线对折后系住砝码，用两手分开细线拉物体，增大夹角直到细线断掉。设置上述演示实验的目的是激发学生的学习兴趣和求知欲望，通过设问I引入新课。活动Ⅱ学生分组实验1用一个力平行板面拉两端固定好的一根橡皮绳的结点位置，用两个力同是作用于橡皮绳的结点位置让其产生相同的效果。让学生边实验边分析力的作用效果怎样，总结得出概念。设置这个学生分组实验的目的是让学生通过实验理解分力与合力的等效性并建立分力和力的分解的概念。活动Ⅲ学生实验2用自制DIS实验装置探究力的分解遵循的规律。用力传感器测绳的拉力，为了实验的简便可让两绳的拉力方向互相垂直。学生经过自己的探究得出力的分解也遵循平行四边形定则。设置这个学生分组实验的目的是让学生通过探究得出力的分解也遵循平行四边形定则。活动Ⅳ实例、练习实例分析：（演示实验）（1）静止在斜面上的物体不受其它外力的作用，它的重力按实际效果分解的DIS实验。按平行四边形定测得到的与用DIS实验测得的是一致的。（2）水平面上的物体受一个倾斜向上的拉力F作用时，拉力F的分解。活动Ⅲ学生实验2活动I演示实验1设问1活动Ⅱ学生实验1分力力的分解问题I设问2分解的步骤与方法平行四边形定则活动Ⅳ实例、练习问题II设问3第6页共8页（3）刀刃劈物时力的分解演示实验，学生分析作用在刀上的向下的力按作用效果的两个分力的方向。设置的目的是通过把问题转化为简单的几个演示实验，便于突破难点，得到按作用效果分解一个力的基本步骤和方法。3、教学的几个主要环节：本节课可以分为三主要个教学环节。第一环节，通过情景和学生活动引人力的分解的概念。第二环节，通过学生实验探究得出力的分解遵循平行四边形定则。第三环节，为通过实例的分析、归纳总结力按作用效果分解的步骤和方法。七、教案示例：（一）引入1、观察演示实验提出问题演示实验1：用一根细线系住砝码并提起砝码，然后用同一根细线对折后系住砝码，用两手分开细线拉物体，增大夹角直到细线断掉。设问1：为什么用一根细线提起砝码细线没断，用两根细线提物体时细线反而断掉了?2、导入新课我们可以用这节课学习的内容力的分解的知识来回答上面的问题。（二）通过实验建立概念1、实验探究装置介绍：实验2：（学生分组实验）如图，略学生分组实验：一块木板上面固定一张白纸，在把一根橡皮绳的两端固定在木板上,并在两绳结点处系两细线，第一次用竖直向下的一个力F拉伸两根橡皮绳,使结点到达某一位置。请学生回答观察到的现象。引导学生观察分析：橡皮绳OA、OB都发生了形变，说明力F产生了两个效果，这两个作用效果相当