第四節(jié)力的合成

博學之，審問之，慎思之，明辨之，篤行之不積跬步，無以至千里。滕州二中史孝武第6頁共6頁第5頁共6頁第四節(jié)力的合成滕州二中史孝武★三維目標（一）知識與技能1、理解合力、分力、力的合成、共點力的概念。2、理解合力與分力的關系是作用效果上的等效替代。3、通過實驗探究得出力的合成遵循的定則。4、掌握力的平行四邊形定則，并會簡單的應用。（二）過程與方法1、通過合力與分力概念的建立過程，體會物理學中常用的研究方法──等效替代法。2、通過探究求互成角度的兩個力合力方法的過程，向學生滲透科學研究的基本過程。3、培養(yǎng)學生設計實驗、觀察實驗現(xiàn)象、探索規(guī)律、歸納總結的研究問題的方法的能力。（三）情感、態(tài)度與價值觀1、培養(yǎng)學生的物理思維能力和科學研究的態(tài)度。2、培養(yǎng)學生熱愛生活、事實求是的科學態(tài)度，激發(fā)學生探索與創(chuàng)新的意識?！锝虒W重點1、通過實驗探究得出力的平行四邊形定則。2、力的平行四邊形定則的理解和應用?！锝虒W難點1、合力與分力間的等效替代關系。2、通過實驗探究得出力的平行四邊形定則。3、通過作圖法確定合力。4、合力的大小與兩個分力間夾角的關系。★教學方法1、創(chuàng)設情景，引導啟發(fā)，讓學生體會并接納等效觀點，從而得出合力、分力的概念。2、實踐體驗，實驗探索，歸納總結，從而得出平行四邊形定則?！锝虒W用具：多媒體、長約30cm的橡皮條、實驗器材（學生分組實驗用）；彈簧秤2個、橡皮筋1條，20cm細線1條（兩端打好套）、白紙1張、圖釘幾個、三角板一對★教學過程1．新課引入演示實驗一：方木板上釘一個或兩個圖釘，懸吊起一個重錘。木板背對學生。教師：大家猜測木板后面有幾根繩子懸掛重錘。學生猜測可能是一根，也可能是兩根，也可能是多根。教師：不管你猜的繩子是幾條，它們的作用效果怎樣？學生：它們的作用是等效的，一根繩子和幾根繩子都能把重錘吊起來。教師：同學們還能舉出哪些類似的例子？2．學習新課（1）合力與分力學生繼續(xù)對上述問題進行討論。師生舉例：一個人搬起石頭和兩個人搬起石頭，這兩組力是等效的；兩個人提起水桶和一個人提起水桶，這兩組力是等效的；一個人勻速拉車子和一個人拉、一個人推車子相同速度前進，這兩組力是等效的；曹沖稱象故事中，石塊的重量和大象的重量是等效的……教師可展示圖片。教師：等效替代是物理學中常用的方法。在提水桶的事例中，F(xiàn)1、F2共同的作用效果和F一個力的作用效果相同，我們就把F1、F2叫F的分力，F(xiàn)叫F1、F2的合力。教師繼續(xù)提出問題：提水桶事例中，分力F1、F2與合力F是同時作用在水桶上嗎？學生一致回答：不是。師生總結：分力與合力并不是物體的重復受力，他們是等效替代的關系。教師繼續(xù)引導：在大量的實際問題中，物體往往受到幾個力。為了研究問題的方便，我們把幾個力的作用效果用一個力來替代，這樣就把較復雜的問題轉化為較簡單的問題來處理，已知分力求合力的過程就叫力的合成。教師說明：提水桶事例中，分力F1、F2作用在把手的同一點或延長線交于一點，這樣的一組力叫共點力，接下來我們研究共點力的力的合成。設計意圖：通過參與實驗，舉例說明，讓學生體會“等效替代”的思想。一方面，為學生進行力的合成遵循法則的學習做好鋪墊——在解決力的合成時，緊緊抓住力的作用效果是解決問題的關鍵；另一方面，可以突破“等效替代”思想學習的難點。（2）力的合成教師：在物理學中，研究問題通常先從最基本、最簡單的情況開始研究，我們先來看兩個力的合成。探究實驗：探究力的合成運算法則──平行四邊形定則1、提出問題：力的合成所遵循什么運算規(guī)律？教師：初中我們學習過同一直線上兩個力合成的方法，請同學們回顧。學生討論。學生代表發(fā)言：同向時，合力大小等于兩分力大小相加，方向與分力方向相同。反向時，合力大小等于兩分力大小相減，方向與較大分力方向相同。教師給予肯定。教師：生活中我們經(jīng)常見到的是兩個分力并不在一條直線上。比如，在黑板平面上拉橡皮條。演示實驗二：用一個力把掛在黑板上的橡皮條結點拉至某一位置O點，再用兩個力把橡皮條拉至O點。教師繼續(xù)提出問題：互成角度的兩個力的合力是不是等于兩個分力的加減呢？學生討論，有的同意這種方法，有的不同意。教師引導學生通過實驗來檢驗這一方法的正確性。學生討論，學生可提出這樣的思路：用彈簧測力計測出力的大小，看看示數(shù)是否滿足相加的方法。學生實驗，檢驗上述假設。師生總結：實驗中示數(shù)表明，合力并不等于兩個分力相加減。設計意圖：體現(xiàn)科學研究的層次性，同時為學生的學習搭建“腳手架”。通過這一環(huán)節(jié)，可以使學生對合力并非分力的代數(shù)和有感性認識。2、繼續(xù)猜想分力與合力的可能關系？教師引導：是什么原因造成了合力并不是分力的代數(shù)和？學生討論。學生：合力不僅與分力的大小有關，還應該與分力的方向有關。教師利用學生提出“方向”這一問題，及時進行后續(xù)的引導。教師：我們可以用彈簧測力計測出力的大小，那么，我們如何尋找并描述力的方向和作用點呢？教師利用彈簧測力計拉橡皮條的事實，逐步讓學生分析出下列實驗設計思想：①橡皮條上系上一細繩，彈簧測力計的掛鉤掛在細繩上，兩點確定一條直線，可以準確描繪力的方向。②在一平面上，可利用力的圖示畫出力的三要素。根據(jù)上面的分析討論，教師把兩彈簧測力計拉橡皮條這一實驗中的兩個分力利用力的圖示畫在黑板上。接下來，學生利用提供的實驗器材完成探究實驗。設計意圖：通過這樣師生間的討論和教師引導，為學生的分組探究實驗作好鋪墊。3、設計實驗方案提供的實驗器材有：彈簧秤2個、橡皮筋1條，20cm細線1條（兩端打好套）、白紙1張、圖釘幾個、三角板一對4、在實驗前要思考的問題為方便大家有一個較好的實驗設計方案，教師可以提供下列問題，幫助學生討論。1）、怎樣選取研究對象？2）、怎樣保證合力和分力等效？3）、怎樣記錄和描述每一個力？學生討論實驗方案。學生代表發(fā)言。師生總結：用彈簧測力計拉橡皮條到同一點，利用力的圖示分別把這兩組力畫出來，從而可以尋找他們之間的規(guī)律。5、根據(jù)對實驗設計的討論進行實驗。學生分組實驗。大多數(shù)同學可以準確地畫出三個力的圖示。教師引導：建議用虛線把合力的箭頭端分別與兩個分力的箭頭端連接，也許能夠得到啟示。學生繼續(xù)做實驗。各小組學生展示：大多數(shù)同學可以得到類似平行四邊形的圖形。6、實驗的結論是什么？教師：一個小組得出類似平行四邊形或許是偶然的，但是很多小組都得出了類似平行四邊形的圖形，力的合成或許與平行四邊形有種必然的關系。如果互成角度力的合成滿足平行四邊形關系，我們可以分力為鄰邊，規(guī)范準確地畫出平行四邊形，看看對角線和之前所畫的合力是否重合，如果重合就說明力的合成遵循平行四邊形的規(guī)律。學生繼續(xù)分組實驗。學生小組展示，尺規(guī)作圖所畫的對角線與合力基本重合。結果表明，在誤差允許的范圍內，利用平行四邊形所畫出得對角線的大小和方向與事實上的合力是吻合的，至此，我們有更充分的證據(jù)表明共點力的合成遵循：如果用表示兩個分力的線段為鄰邊作一個平行四邊形，則這兩個鄰邊之間的對角線就表示合力的大小和方向。這個法則叫平行四邊形定則。教師補充說明：非共點力的合成不遵循平行四邊形定則。設計意圖：通過探究實驗，學生畫出了類似平行四邊形的圖形，但還不能說得出了“平行四邊形定則”這一結論，而如果平行四邊形是正確的，便可以再次進行實驗檢驗，這同時也體現(xiàn)“科學規(guī)律的力量”，讓學生經(jīng)歷較完整的科學探索過程，并對科學本質有初步的認識，這對于提高學生的科學素養(yǎng)是大有裨益的。（3）平行四邊形定則的應用教師：我們通過探究實驗得出力的合成遵循平行四邊形定則，繼續(xù)來看一個簡單的應用。教師繼續(xù)提出問題：兩分力大小一定時，合力隨分力夾角的增大如何變化？什么情況下合力最大？什么情況下合力最小？合力的取值范圍是什么？學生討論。教師可用Fash動畫進行演示、說明。兩分力大小一定時，合力隨分力夾角的增大而減小。合力的取值范圍是：|F1－F2|≤F合≤F1+F2例題：1、有兩個力，一個是10N，一個是2N，它們的合力有可能等于5N、10N、15N嗎？合力的最大值是多少？最小值是多少？2、關于兩個力的合成，說法正確的是（）A.兩個力的合力一定大于每個分力B.兩個力的合力一定大于較小的那個分力C.兩個力的合力一定等于兩個分力的和D.當兩個力大小相等時，它們的合力可能等于分力大小3．反思小結通過本節(jié)的學習，你收獲到了什么？4．鞏固練習A組（鞏固基礎）1、力F1=3N，方向水平向右，力F2=4N，方向豎直向上，這兩個力均作用在同一物體的同一點上，求這兩個力的合力F的大小和方向。（作圖法和計算法）2、兩個共點力的合力最大值為35N，最小值為5N，則這兩個力的大小分別為N和N；若這兩力的夾角為900，則合力的大小為N。B組（中等難度）3、三個力的大小分別為F1=4N，F(xiàn)2=5N和F3=6N，已知其合力為0，則F1、F2的合力的大小和方向如何？4、三個力F1=4N、F2=5N、F3=6N的合力F的大小的范圍？C組（較高難度）5、在一個平面內有六個共點力，它們的大小分別是F、2F、3F、4F、5F、6F，相互夾角均為600OO1F2F3F4F5F6F60O教學反思本節(jié)課的教學設計，強調學生的探究過程和探究過程中的方法與體驗