【原創(chuàng)】必修一教案：5.1 力的合成

1、力的合成【教材分析】 “力的合成”是在學(xué)習(xí)了重力、彈力、摩擦力以及初步學(xué)習(xí)了受力分析，熟練掌握力的圖示后的一節(jié)。力的合成是解決矢量運(yùn)算的基礎(chǔ)，是解決力學(xué)問(wèn)題的一個(gè)重要工具，為以后理解運(yùn)動(dòng)的合成、場(chǎng)的疊加等奠定了基礎(chǔ)?！窘虒W(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)】1、物理觀念：能進(jìn)行力的合成，能利用平行四邊形和三角形定則解決矢量運(yùn)算問(wèn)題；會(huì)用作圖法和直角三角形知識(shí)求共點(diǎn)力的合力。2、科學(xué)思維：能體會(huì)力的等效替代方法。3、科學(xué)探究：能完成“探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”實(shí)驗(yàn)?zāi)苡^察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)并提出物理問(wèn)題；能通過(guò)圖形分析，尋找規(guī)律。4、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過(guò)對(duì)力的合成規(guī)律的探究，能體會(huì)物理學(xué)研究中科學(xué)假設(shè)的重要性。【教

2、學(xué)重難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)：能從力作用的等效性來(lái)理解合力、分立的概念；通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究合力與分力的大小和方向所遵循的規(guī)律。教學(xué)難點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施；會(huì)用作圖法和計(jì)算法求合力?！窘虒W(xué)準(zhǔn)備】方木板、白紙、彈簧秤（兩個(gè)）、橡皮條、細(xì)繩、三角板、圖釘【教學(xué)過(guò)程】導(dǎo)入新課 “提水桶”實(shí)驗(yàn)引入，引出本節(jié)主題。新課講授1、力的合成定義兩人提水桶-兩個(gè)力 一人提水桶-一個(gè)力力的合成：一個(gè)力產(chǎn)生的效果跟幾個(gè)力共同作用產(chǎn)生的效果相同，就把這個(gè)力F稱為那幾個(gè)力的合力，那幾個(gè)力則稱為個(gè)力F的分力。2、共點(diǎn)力與非共點(diǎn)力思考：這兩幅圖片中，水桶與廣告牌受力有什么特點(diǎn)？這個(gè)力同時(shí)作用在物體上的同一點(diǎn)，或它們的作用線相交于同一點(diǎn)-

3、共點(diǎn)力。思考：觀察扁擔(dān)受到的這幾個(gè)力有什么特點(diǎn)？這個(gè)力的作用線平行，不相交-非共點(diǎn)力。3、共點(diǎn)力的合成【問(wèn)題引入】假如這桶水的重力是200N，兩個(gè)人合力的大小一定也是200N。思考：如果兩個(gè)人用力的大小分別為F1，F(xiàn)2 ，那么F1和F2兩個(gè)數(shù)值相加正好等于200N么？思考、討論：一個(gè)合力與兩個(gè)或者更多個(gè)具有相同效果的分力，它們大小有何關(guān)系呢？（1）回顧：同一直線上力的合成夾角q=00 ，F(xiàn)與F1和F2同向F=F1+F2夾角q=00 ，F(xiàn)與F1和F2同向F=|F1-F2| 4、探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律思考：互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力合成時(shí)遵循什么規(guī)律？【實(shí)驗(yàn)器材】方木板、白紙、彈簧秤（兩個(gè)）、橡

4、皮條、細(xì)繩、三角板、圖釘【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】 思考以下三個(gè)問(wèn)題：怎樣選擇研究對(duì)象？怎樣保證兩個(gè)分力的作用效果與一個(gè)合力的作用效果相同？怎樣準(zhǔn)確記錄一個(gè)力？【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】用兩個(gè)彈簧秤分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋的結(jié)點(diǎn)伸長(zhǎng)到某一位置,記錄結(jié)點(diǎn)的位置、兩細(xì)繩的方向、兩彈簧秤的示數(shù)F1 、F2 。只用一只彈簧秤通過(guò)細(xì)繩套把橡皮筋的結(jié)點(diǎn)拉長(zhǎng)到同一位置，記錄細(xì)繩的方向、彈簧秤的示數(shù)F 。選定一個(gè)合適的標(biāo)度,用力的圖示法畫出F1、F2和F的圖示。注意：a.拉力不宜過(guò)小,兩分力夾角稍大點(diǎn),方便作圖。b. 實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)力計(jì)、橡皮條、細(xì)繩應(yīng)與紙面平行。c.讀數(shù)時(shí)眼睛應(yīng)平視彈簧測(cè)力計(jì)?！緮?shù)據(jù)處理】猜想：根據(jù)做出的

5、F1、F2和F圖示，猜想合力與分力可能滿足怎樣的圖形關(guān)系？如何驗(yàn)證你的猜想？方法：以兩分力為鄰邊做出平行四邊形，畫出2分力之間的對(duì)角線，看對(duì)角線與合力F能否重合?！镜贸鼋Y(jié)論】以表示互成角度的兩共點(diǎn)力的有向線段為鄰邊作平行四邊形，則兩鄰邊間的對(duì)角線所對(duì)應(yīng)的這條有向線段就表示這兩個(gè)共點(diǎn)力的合力的大小和方向-平行四邊形定則。注意：作圖時(shí)，力用實(shí)線表示；輔助線用虛線表示。拓展思考：速度、加速度等矢量相加時(shí)遵循什么運(yùn)算法則？ 所有矢量的合成都遵守平行四邊形定則延伸思考：如何求兩個(gè)以上力的合成？ 用平行四邊形定則先求出其中兩個(gè)力的合力，然后用平行四邊形定則再求這個(gè)合力與第三個(gè)力合成。直到把所有外力都合成為

6、止，最后得到這些力的合力。結(jié)論：多個(gè)力的合成兩兩逐步合成【隨堂練習(xí)】?jī)蓚€(gè)共點(diǎn)力F1、F2大小不變,請(qǐng)畫出3種情形下的合力，比較3個(gè)合力的大小？以該練習(xí)引出“猜想:兩分力大小不變時(shí)，合力隨夾角的增大如何變化？”觀看演示動(dòng)畫，得出結(jié)論。兩個(gè)共點(diǎn)力F1、F2大小不變 1. 改變兩個(gè)力之間的夾角,合力F如何變化？ 夾角越大，合力越小; 越小，合力越大 2. F1、F2的合力F什么時(shí)候最大?什么時(shí)候最小?求合力的范圍？ 0時(shí)，F(xiàn)1、F2同向： FmaxF1F2 180時(shí)，F(xiàn)1、F2反向： FminF1F2 合力取值范圍F1 - F2 F F1 + F2 3.合力一定比分力大嗎？ 合力可能大于、等于、小于任一分力 5、求合力的方法例題 F1、F2是共點(diǎn)力，F(xiàn)1=90N,F2=120N, F1與F2夾角900 ，試用計(jì)算法求合力的大小和方向？【作圖法】作出力的合成圖示，由直尺和量角器量出合力的大小和方向 解：選標(biāo)度,做力F1、F2的圖示,以兩力為鄰邊作平行四邊形,如圖所示。用直尺測(cè)量，合力的大小為15