力的合成和分解教案Word版

1、力的合成【教學重點】1從力的作用效果相同來理解合力與分力的概念2設計實驗，探究求合力的方法3平行四邊形法則的理解及應用【教學流程】創(chuàng)設情境，提出合力與分力概念給出問題情境，激發(fā)思考合力與分力關系設計探究求合力的實驗方案分組實驗學生討論，得出結論練習與拓展（例題、合力大小與角度關系、多力合成）【教學過程】一、創(chuàng)設情境，提出合力分力的概念1出示卡通畫，介紹共點力概念在大多數實際問題中，物體同時受到幾個力，引入共點力和非共點力概念，分別給出共點力和非共點力的圖片示例。在研究中如果使用質點模型，則受力均可以作為共點力處理。 本節(jié)課研究物體受共點力的情況。出示卡通畫： 小車均勻速向前運動，一頭牛拉車的效

2、果與三位同學拉車的效果相同。2學生小實驗一個力氣大的男生在講臺上提起一桶水，使水桶保持靜止；另外兩位同學一起提起這桶水并使之保持靜止。分析在兩種情況下這桶水的受力情況，并畫出示意圖。提問：可以發(fā)現各個力之間有什么關系？ 學生討論得到：F單獨作用和F1、F2共同作用的力的效果相同。3引出等效替代關系，提出合力、分力概念從前面兩個情境出發(fā)，抓住共同點：一個力單獨作用時可以和多個力一起作用時產生相同的作用效果。自然地引出等效替代的關系，并從力的角度分析，得到合力、分力的概念。用問題引導學生討論合力、分力的概念：談合力、分力的出發(fā)點在于什么？（力的作用效果相同，可以用一個合力去替代幾個分力的作用）合力

3、與幾個分力同時存在嗎？（不是，合力只是幾個分力的等效替代，并不是物體又多受到了一個力）二、探究求合力的方法1情境討論，激發(fā)認知沖突 提問：前面三位同學拉車的情境中，如果三位同學水平向右的拉力分別為F1、F2、F3，那么這三個力的合力是多少呢？方向是怎么樣的呢？ （學生利用以前所學的知識，可以得到合力F=F1+F2+F3，方向與三個拉力方向相同） 提問：把所有的分力相加就得到合力的大小，這個方法就是求合力的方法嗎？請學生討論。 （有學生提出異議，以前學過，兩個力方向相反時，合力應該是兩個力相減，方向與較大的力方向相同） 提問：求合力就是把分力相加或者相減嗎？實驗：兩個彈簧秤互成一定角度，提起幾個

4、鉤碼保持靜止，分別讀出彈簧秤示數。用一個彈簧秤提起同樣的鉤碼保持靜止，讀出彈簧秤示數。提問：兩個分力大小與合力既不滿足相加關系，也不滿足相減關系。如果給定兩個分力，到底應該怎么去求這兩個力的合力呢？2設計探究實驗 提出任務：探究合力與分力之間到底有什么樣的關系。介紹可用的實驗器材：木板、白紙、彈簧秤（2個）、橡皮條、細繩、刻度尺、圖釘、三角板。問題討論，引導實驗設計：根據器材，可以用什么方法來得到分力，以及兩個分力的合力？（兩個彈簧秤拉橡皮條和一個彈簧秤拉橡皮條，使作用效果相同）怎么樣保證分力的作用效果與合力的作用效果相同？（把橡皮條一端固定，保證另一端與繩子的節(jié)點拉到相同的位置）需要記錄哪些

5、數據？怎么樣來記錄？（橡皮條節(jié)點的位置，合力和分力的大小。引導討論是否需要記錄力的方向。討論文字記錄的不足，引導思考怎樣更好地同時記錄描述力的大小和方向？力的圖示。） 請各小組學生再整理探究實驗的方案，確定明白實驗的目的、過程、操作。3小組實驗，記錄實驗結果各小組根據自行整理好的方案進行實驗，并用力的圖示記錄實驗結果。教師巡視，觀察各小組實驗進行情況，進行適當指導。4 思考討論，得出實驗結論 觀察實驗得到的F及F1、F2的大小和方向，猜想F1、F2和F之間有什么樣的關系。引導學生適當地添加輔助線，研究幾何關系。（學生得出，連接分力和合力的末端，得到的幾何圖形大致是一個平行四邊形）兩個分力為平行

6、四邊形的一對鄰邊，合力為此對鄰邊所夾的對角線。各個小組實驗時，力的大小和方向都各不相同，都能大致得到這樣一個結論，說明有一定的普遍性。請各小組再次實驗，改變力的大小、方向，看是否滿足同樣的結論。演示實驗，特殊角度特殊值驗證（即大綱版教材中本節(jié)的演示實驗）。橡皮條一端固定，另一端與繩系為節(jié)點。兩分力互成90度，分別由三個鉤碼、四個鉤碼的重力提供。合力沿橡皮條拉伸方向，由5個鉤碼的重力提供。三、平行四邊形定則兩個共點力合成時，遵循平行四邊形法則：以表示這兩個力的線段為鄰邊作平行四邊形，兩鄰邊之間的對角線就代表合力的大小和方向。討論：為什么力的合成（兩個力相加）不是簡單的加減，而是滿足平行四邊形法則

7、呢？（力是既有大小，又有方向的矢量，相加時既要考慮大小又要考慮方向，所以滿足的法則必須是大小和方向同時考慮的。）思考：對于有大小有方向的矢量相加，是否都不能簡單地加減呢？ 平行四邊形定則適用于所有矢量的合成。四、練習與拓展1利用平行四邊形定則求合力通過實驗，可以發(fā)現一種直觀的求兩個分力的合力的方法作圖法。請學生描述，用作圖法求合力的步驟?？唇炭茣}，規(guī)范作圖法的方法步驟，強調不能遺漏合力的方向。如果兩個分力夾角為90度，那么此時力所成平行四邊形為矩形，可以應用直角三角形的知識來計算合力的大小方向。再看教科書例題，請學生計算得到合力大小方向。2合力與兩分力夾角的關系 提問：從平行四邊形法則可以

8、知道，合力的大小和方向隨著F1、F2的夾角而變化。這個變化有什么樣的規(guī)律？ （學生畫圖思考，討論） 用幾何畫板制作的課件演示，合力隨分力夾角的變化而變化。請學生根據演示總結出規(guī)律。 （夾角為0度時，合力最大；夾角為180度時，合力最?。怀善渌嵌葧r，大小介于二者之間）3兩個以上力的合成 提問：通過平行四邊形法則知道兩個力合成的方法，那如果有三個或者更多的力呢，應該如何合成？ 學生思考討論，得到利用平行四邊形法則的多力合成方法。 總結多力合成方法，并告知下節(jié)課會進一步學習更簡單的多力合成方法。 力的分解一、教學任務分析力的分解是繼力的合成之后，對力的等效方式的進一步學習，是以后解決力學問題的一個

9、重要方法，也是中學階段其他矢量運算的基礎。力的分解既是本章教學的重點，也是本章教學的難點。學習本節(jié)內容需要的知識有：力的圖示、力的合成、平形四邊形定則和等效的思想方法。從生活中的常見的現象入手，通過演示實驗和學生分組實驗的探究，從等效的角度啟發(fā)學生認識合力和分力，建立分力、力的分解的概念。根據學生分組實驗的自主探究的結果，通過分析、比較，總結出力的分解遵循平行四邊形定則。根據學生對實例的分析，歸納、總結得出按力作用的實際效果進行分解的思想方法，以達到通過簡單的個性問題的分析推廣到一般的情況，起到突破難點的作用。 通過對簡單實際問題的研究，使學生知道力的分解在生產和生活中的應用，從而自覺聯系生活

10、、生產和科技實際，激發(fā)求知欲望和研究周圍事物的興趣。二、教學目標1、知識與技能（1）知道力的分解是力的合成的逆運算。（2）理解分力和力的分解的概念。 （3）初步學會按力的實際作用效果來分解力。（4）初步學會用作圖法求分力，初步學會用直角三角形的知識計算分力。（5）初步學會用力的分解知識解釋一些簡單的物理現象。2、過程與方法（1）通過本節(jié)學習，感受實驗是建立物理概念、探究物理規(guī)律的必由之路。（2）通過用兩個力等效地替代一個力，從而建立分力和力的分解概念，感受等效替代在力的合成與與分解學習中的重要性。（3）通過對力按實際作用效果進行分解的探究過程，感受具體問題具體分析的方法。3、情感、態(tài)度與價值觀

11、（1）通過聯系生活實際情景，激發(fā)求知欲望和探究的興趣。（2）通過對力的分解實際應用的分析與討論，養(yǎng)成理論聯系實際的自覺性。 （3）通過分組實驗體驗分工合作在實驗過程中的重要作用，增強合作的意識。三、教學重點 難點教學重點：理解分力和力的分解的概念，利用平行四邊形定則進行力的分解。教學難點：按實際作用效果分解力。四、教學資源1、教學器材（1）演示實驗器材：一個1kg的砝碼，一根細線，物品、刀刃的夾角不同的兩把刀（刀刃的夾角差距要大些）、GQY數字化實驗室數據采集分析器、GQY多功能實驗臺、斜面上力分解實驗儀、小車、兩個力傳感器等，一端系有細繩的木塊等（2）學生分組實驗器材：木板、橡皮繩、細繩若干

12、、白紙、圖釘、自制定量研究力的分解遵循平行四邊形定則的DIS實驗器材、力傳感器、數據采集器、計算機 等 2、教學課件 力的分解課件（幾何畫板）五、教學設計思路本設計的內容包括分力和合力的概念，力的分解兩部分內容。本設計的基本思路是：以生活中的常見現象和實驗為基礎，通過探究、分析、建立分力、力的分解概念。從等效的角度根據實驗結論，通過分析、比較，各次的分力的作用效果，歸納總結得出力的分解遵循平行四邊形定則。通過簡單實際問題的分析、討論，歸納出按實際效果分解一個力的思路。 本設計要突出的重點是：分力、力的分解的概念和利用平行四邊形定則進行力的分解。方法是：以生活中的常見現象入手，通過演示實驗、學生

13、分組實驗，結合學生的親身感受，從等效性的角度，通過分析、推理，建立分力和力的分解的概念，進而通過DIS學生分組實驗得出力的分解同樣遵循平行四邊形定則。 本設計要突破的難點是：按實際作用效果分解力。方法是：結合簡單實例，并通過演示實驗，把抽象的問題轉化為直觀形象的問題，根據具體情況，分析力作用的實際效果，按實際效果的方向分解力，然后從簡單問題中歸納出規(guī)律，并推廣一般情況。本設計強調學生的主動參與，重視概念、規(guī)律的形成過程以及伴隨這一過程的科學方法的教育，重視學生合作意識和合作能力的培養(yǎng)。完成本設計的內容約需2課時。六、教學流程1、教學流程圖活動學生實驗2活動I演示實驗1設問1活動學生實驗1分 力

14、力的分解問題I設問2分解的步驟與方法平行四邊形定則活動實例、練習問題II設問32、教學流程說明活動I 演示實驗1用一根細線系住砝碼并提起砝碼，然后用同一根細線對折后系住砝碼，用兩手分開細線拉物體，增大夾角直到細線斷掉。設置上述演示實驗的目的是激發(fā)學生的學習興趣和求知欲望，通過設問I引入新課?；顒?學生分組實驗1用一個力平行板面拉兩端固定好的一根橡皮繩的結點位置，用兩個力同是作用于橡皮繩的結點位置讓其產生相同的效果。讓學生邊實驗邊分析力的作用效果怎樣，總結得出概念。 設置這個學生分組實驗的目的是讓學生通過實驗理解分力與合力的等效性并建立分力和力的分解的概念?；顒?學生實驗2用自制DIS實驗裝置探

15、究力的分解遵循的規(guī)律。用力傳感器測繩的拉力，為了實驗的簡便可讓兩繩的拉力方向互相垂直。學生經過自己的探究得出力的分解也遵循平行四邊形定則。 設置這個學生分組實驗的目的是讓學生通過探究得出力的分解也遵循平行四邊形定則。活動 實例、練習實例分析：（演示實驗）（1）靜止在斜面上的物體不受其它外力的作用，它的重力按實際效果分解的DIS實驗。按平行四邊形定測得到的與用DIS實驗測得的是一致的。（2）水平面上的物體受一個傾斜向上的拉力F作用時，拉力F的分解。（3）刀刃劈物時力的分解演示實驗，學生分析作用在刀上的向下的力按作用效果的兩個分力的方向。設置的目的是通過把問題轉化為簡單的幾個演示實驗，便于突破難點

16、，得到按作用效果分解一個力的基本步驟和方法。3、教學的幾個主要環(huán)節(jié)：本節(jié)課可以分為三主要個教學環(huán)節(jié)。第一環(huán)節(jié)，通過情景和學生活動引人力的分解的概念。第二環(huán)節(jié)，通過學生實驗探究得出力的分解遵循平行四邊形定則。第三環(huán)節(jié)，為通過實例的分析、歸納總結力按作用效果分解的步驟和方法。七、教案示例：（一）引入1、觀察演示實驗提出問題演示實驗1：用一根細線系住砝碼并提起砝碼，然后用同一根細線對折后系住砝碼，用兩手分開細線拉物體，增大夾角直到細線斷掉。設問1：為什么用一根細線提起砝碼細線沒斷，用兩根細線提物體時細線反而斷掉了?2、導入新課我們可以用這節(jié)課學習的內容力的分解的知識來回答上面的問題。（二）通過實驗建

17、立概念1、實驗探究裝置介紹：實驗2：（學生分組實驗）如圖， 略學生分組實驗：一塊木板上面固定一張白紙，在把一根橡皮繩的兩端固定在木板上,并在兩繩結點處系兩細線，第一次用豎直向下的一個力F拉伸兩根橡皮繩,使結點到達某一位置。請學生回答觀察到的現象。引導學生觀察分析：橡皮繩OA、OB都發(fā)生了形變，說明力F產生了兩個效果，這兩個作用效果相當于兩個分別沿OA、OB的拉力產生的，可以用兩個沿OA、OB方向的拉力F1、F2同時作用于結點上來替代F讓結點到達相同的位置而使其效果不變。根據分析請同學繼續(xù)進行實驗操作：如圖所示用兩個力F1、F2同時作用于結點上來代替F，沿OA、OB方向拉橡皮繩來替代F讓結點到達

18、相同的位置而使其效果不變。 A B OF A B OF1 F22、歸納總結 學生通過對實驗的觀察和分析,理解力F1和F2共同產生的效果與力F產生的效果是等效的,在引導學生結合已學過的力的合成一節(jié)內容歸納總結建立概念。 A B C D O設問2：力的分解遵循什么規(guī)律？（三）、通過實驗和類比探究規(guī)律1、實驗裝置介紹 實驗3：（學生分組實驗）實驗裝置簡單介紹：如圖自制DIS實驗裝置，其中AB、CD兩繩與力傳感器相連，力傳感器與數據采集器相連，BO、CO繩的拉力可由數據采集器直接得到，O點所掛砝碼的質量已知（質量已知的砝碼一組）。2、學生實驗探究請同學們分組實驗操作，提示學生正確安裝儀器。學生操作四次

19、（作的快的同學可多進行幾次）為了實驗方便，請學生在這幾次實驗中都保持OBOC。第一次：在結點O處掛上鉤碼讓繩OBOC。記錄兩繩的拉力、鉤碼的重力及O點和位置填入表格中。 第二次：改變鉤碼的個數，重復第一次操作。第三次：改變第一次操作中的O點的位置，同前面操作記錄數據。第四次：改變第二次操作中的O點的位置，同前面操作記錄數據。請同學們分析實驗數據在實驗誤差允許的范圍內得出結論：力的分解遵循平行四邊形定則。3、通過歸納、總結得出規(guī)律（1）分力的合力就是原來被分解的那個力。（2）這幾個力與原來那個力可“等效代替”。（3）力的分解是力的合成的逆運算（4）應該遵循平行四邊形定則設問3：怎樣分解一個已知力？（四）實例分析已知一個力的大小和方向不加任何條件的限制則它的分解情況如何？ F1 F2 F 請學生回答：應有無數種分解的方法，因為可以這個力為對角線做出無數個平行四邊形。教師展示課件。（用幾何畫板做的課件）教師：在實際應用中是根據力的作用效果來分解的。1、實例分析實例1：如圖斜面上物體重力的分解學生討論：斜面上的物